ES2901145T3 - Conformación de un estampado semiabierto - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de conformación de una pieza (10) por estampación de una chapa metálica en bruto (2), que comprende las etapas siguientes: (a) colocación de la chapa metálica en bruto (2) en una herramienta de conformación por estampación que comprende una matriz (4) y un punzón (8) apto para cooperar por acoplamiento con la matriz (4); (b) aproximación mutua de la matriz (4) y del punzón (8) según una dirección de trabajo, con vistas a formar la pieza (10); comprendiendo la chapa metálica en bruto (2), en la etapa (a), al menos una pestaña (22) en al menos un borde, y, en la etapa (b), la o cada una de las pestañas (22) son plegadas entre la matriz (4) y el punzón (8) y aseguran una retención de la chapa metálica en bruto, siendo la chapa metálica en bruto (2) generalmente alargada según una dirección longitudinal, estando el o cada uno de los bordes que comprenden la o las pestañas en un extremo, según la citada dirección, de la chapa metálica en bruto (2), comprendiendo la herramienta al menos un pisador (6) dispuesto lateralmente a uno del punzón (8) y de la matriz (4) y apto para sujetar la chapa metálica en bruto (2) con el otro del punzón (8) y de la matriz (4), estando el o los pisadores (6) montados deslizantes contra un esfuerzo elástico, sujetando, en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores (6) los bordes longitudinales de la chapa metálica en bruto alargada (2), caracterizado por que en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores (6) sujeta la o las pestañas (22) antes de que las mismas sean plegadas entre la matriz (4) y el punzón (8).
Description
DESCRIPCIÓN
Conformación de un estampado semiabierto
La invención se refiere al ámbito de la estampación, más concretamente a la conformación de una pieza, especialmente de carrocería o de estructura de vehículo, por estampación de una chapa metálica en bruto.
Durante la estampación de una chapa metálica en bruto, se utiliza habitualmente una herramienta que comprende una matriz, un punzón y pisadores. Los pisadores están montados lateralmente al punzón y deslizan contra esfuerzos elásticos producidos por muelles. La matriz, en posición inferior, comprende porciones laterales que cooperan con los pisadores con vistas a sujetar los bordes de la chapa metálica en bruto colocada en la matriz, Esta sujeción tiene lugar durante el movimiento de descenso del punzón hacia la matriz, en cuanto los pisadores toman contacto con los bordes laterales de la chapa metálica en bruto, presionándoles contra las porciones laterales de la matriz, contra los esfuerzos elásticos de los muelles. Cuando el punzón toma contacto con la porción central de la chapa metálica en bruto, esta se deforma hacia la matriz. La chapa metálica experimenta entonces deformaciones de alabeo que generan esfuerzos de tracción que pueden provocar el deslizamiento de la chapa metálica a lo largo de los pisadores. Los pisadores tienen por objetivo retener la chapa metálica en bruto y, por tanto, generar deformaciones en alargamiento de la chapa metálica con el fin de evitar la formación de ondulaciones. En efecto, en función de la forma dada al estampado, la entrada de material durante la conformación puede provocar esfuerzos de compresión por exceso de material, que pueden provocar ondulaciones. Este es especialmente el caso cuando el estampado presenta una forma generalmente cónica.
El documento FR 3012055 describe una herramienta y un procedimiento de estampación de este tipo.
En función de la forma del estampado, la retención de la chapa metálica en bruto por los pisadores puede conducir a veces a deformaciones en extensión excesivas que conducen a grosores demasiado reducidos, o incluso a roturas.
Una vez conformada la chapa metálica en bruto por la estampación anteriormente descrita, los bordes del estampado que hayan sido retenidos por los pisadores deben ser recortados, esta operación es denominada comúnmente operación de afinado. La misma implica por consiguiente, además de una operación suplementaria, una pérdida de material no despreciable.
Con el fin de limitar los problemas de rotura y/o de pérdida de material, puede verse inducido a no prever chapa metálica en bruto en uno o varios lados del estampado. Se trata de estampados abiertos en uno o varios lados. No hay por tanto sujeción ni retención de la chapa metálica durante la estampación. La pieza así realizada, aunque los problemas de roturas o de grosor reducido y de pérdida de material queden resueltos, es menos tensada durante la estampación y por consiguiente es susceptible de presentar defectos de ondulaciones.
La invención según las reivindicaciones 1 y 5 tiene por objetivo paliar al menos uno de los inconvenientes del estado de la técnica antes mencionado. De modo más particular, la invención tiene por objetivo proponer una solución para la conformación de estampados abiertos.
La invención tiene por objeto un procedimiento de conformación de una pieza por estampación de una chapa metálica en bruto, que comprende las etapas siguientes: (a) colocación de la chapa metálica en bruto en una herramienta de conformación por estampación que comprende una matriz y un punzón apto para cooperar por acoplamiento con la matriz; (b) aproximación mutua de la matriz y del punzón según una dirección de trabajo, con vistas a formar la pieza; comprendiendo la chapa metálica en bruto, en la etapa (a), al menos una pestaña en al menos un borde, y en la etapa (b) la o cada una de las pestañas son plegadas entre la matriz y el punzón y aseguran una retención de la chapa metálica en bruto, siendo la chapa metálica en bruto generalmente alargada según una dirección longitudinal, estando el o cada uno de los bordes que comprenden la o las pestañas en un extremo de la chapa metálica en bruto, según la citada dirección, comprendiendo la herramienta al menos un pisador dispuesto lateralmente a uno del punzón y de la matriz apto para sujetar la chapa metálica en bruto con el otro del punzón y de la matriz, estando el o los pisadores montados deslizantes contra un esfuerzo elástico, sujetando, en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores los bordes longitudinales de la chapa metálica en bruto alargada, caracterizado por que, en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores sujeta la o las pestañas antes de que las mismas sean plegadas entre la matriz y el punzón.
Según un modo ventajoso de la invención, el o cada uno de los bordes que comprenden la o las pestañas forman un borde final de la pieza.
Ventajosamente, la o las pestañas se separan del o de los pisadores antes del final de la etapa (b). El objetivo es que las pestañas sean de tamaño mínimo. Es por tanto útil que el o los pisadores interactúen con la o las pestañas únicamente al principio de la etapa (b). Por ejemplo, la o las pestañas pueden separarse del o de los pisadores como muy tarde a medio recorrido de conformación de la chapa metálica en bruto por la matriz y el punzón en la etapa (b).
Según un modo ventajoso de la invención, al final de la etapa (b), la o las pestañas quedan plegadas según la dirección de trabajo de la matriz y del punzón.
Según un modo ventajoso de la invención, al final de la etapa (b), la o cada una de las pestañas comprenden una porción acodada que forma un radio de curvatura comprendido entre 1 mm y 10 mm, preferentemente entre 2 mm y 8 mm.
La invención tiene igualmente por objeto una herramienta para la conformación de una pieza por estampación de una chapa metálica en bruto según el procedimiento de la invención, comprendiendo la herramienta:
- una matriz; - un punzón apto para cooperar con la matriz por acoplamiento en la citada matriz; comprendiendo el punzón una arista en uno de estos bordes que se acoplan en la matriz de modo que la o las pestañas queden plegadas entre la matriz y el punzón y se forme la parte acodada de la pestaña, comprendiendo la herramienta además al menos un pisador dispuesto lateralmente al punzón y apto para sujetar la chapa metálica en bruto con al menos una porción lateral de la matriz, estando el o los pisadores montados deslizantes a lo largo de la periferia del punzón contra un esfuerzo elástico, caracterizado por que el radio de curvatura de la arista del punzón que forma la porción acodada de la pestaña está comprendido entre 1 mm y 10 mm, ventajosamente entre 2 mm y 8 mm, con el fin de asegurar una retención de la chapa metálica en bruto durante la conformación de la pieza.
Las medidas de la invención son interesantes por que las mismas permiten realizar piezas estampadas economizando material al tiempo que se controla la conformación por una retención adecuada de la chapa metálica durante la citada conformación.
Otras características y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor con la ayuda de la descripción y de los dibujos, en los cuales:
- La figura 1 ilustra una chapa metálica en bruto destinada a ser estampada por un procedimiento conforme a la invención
- La figura 2 ilustra el principio de la herramienta y del procedimiento de conformación según la invención;
- La figura 3 es una vista esquemática en corte de la herramienta y de la pieza metálica bruto según una primera etapa del procedimiento según la invención:
- La figura 4 corresponde la figura 3 en una etapa posterior del procedimiento según la invención;
- La figura 5 corresponde las figuras 3 y 4 en una etapa posterior a la de la figura 4;
- La figura 6 corresponde a las figuras 3 a 5, en una etapa final del procedimiento según la invención;
- La figura 7 ilustra en perspectiva la forma de la pieza formada sucesivamente en las etapas de las figuras 3 a 6.
La figura 1 es una vista en planta de una chapa metálica en bruto 2 destinada a ser conformada por estampación con una herramienta y según un procedimiento, conformes con la invención. La chapa metálica en bruto 2 comprende una porción central 21 con varios bordes o lados. La misma comprende igualmente una pestaña 22 en uno de sus bordes. Por pestaña se entiende una porción de chapa metálica, formada íntegramente con la porción central, que sobresale de un borde de la porción central. Se trata así de una porción en saliente preferentemente generalmente plana con la porción central. Teniendo en cuenta que la porción es en saliente, la misma presenta una anchura inferior a la del borde del que sale.
Ventajosamente, la chapa metálica en bruto 2 se extiende según una dirección longitudinal, y la pestaña 22 está situada en un borde o lado correspondiente a un extremo de la citada chapa metálica en bruto según su eje longitudinal.
Por razones de simplicidad y de claridad de exposición, una sola pestaña se ilustra y se describirá más en detalle, entendiéndose sin embargo que es posible prever varias pestañas, en mismo borde o en bordes diferentes.
La figura 2 ilustra el principio de la herramienta de estampación conforme a la invención y utilizada para realizar el procedimiento de estampación conforme a la invención. La herramienta comprende una matriz 4, un punzón 8 y uno o varios pisadores 6. Este último o estos últimos están montados deslizantes a lo largo de la periferia del punzón 8, contra esfuerzos elásticos generados por muelles no representados.
La herramienta y el procedimiento se van a describir en detalle en relación con las figuras 3 a 6 que ilustran las etapas sucesivas de estampación de la pieza.
En la figura 3, se puede observar el perfil de la matriz 4 cuyas porciones finales 41 y 42 entran en contacto con la chapa metálica en bruto 2. Más concretamente, la chapa metálica en bruto 2 eventualmente preformada, es depositada sobre los pisadores 6 mientras que la herramienta está en posición abierta. Los pisadores 6 están en posición alta, es decir más alta que la del punzón, y la chapa metálica en bruto puede ser depositada sobre los pisadores 6. La figura 3 ilustra la situación en la que la matriz 4 ha iniciado su movimiento de descenso hacia el punzón 8 y en la que sus porciones finales 41 y 42 están en contacto con la chapa metálica en bruto 2. La porción agrandada de la figura 3 muestra que la pestaña 22 de la chapa metálica en bruto 2 queda cogida entre la porción 41 de la matriz 4 y el pisador 6.
La figura 4 ilustra el procedimiento de conformación de la figura 3 en una etapa posterior, en la que la matriz 4 está más aproximada al punzón 8 en un punto en el que la cara de contacto de la porción 41 de la matriz está alineada con la cara de contacto enfrentada del punzón 8, salvo el grosor de la chapa metálica. El pisador 6 ha iniciado por consiguiente su descenso contra los esfuerzos elásticos de sus muelles.
La figura 5 ilustra una etapa del procedimiento de las figuras 3 y 4, en una etapa posterior a la de la figura 4, a saber que el movimiento de descenso de la matriz 4 tiene por efecto plegar la pestaña 22 hacia abajo, en el espacio previsto entre las caras del punzón y de la matriz que están enfrentadas (visibles en la zona agrandada de la figura 3).La pestaña 22 así plegada forma entonces un freno para la entrada de la chapa metálica en bruto para el resto del proceso de conformación. En efecto, la pestaña 22 forma una porción acodada cuyo deslizamiento a lo largo de la arista correspondiente del punzón genera un esfuerzo de retención, a la manera del pisador. Se entiende sin embargo que en el estado de la figura 5, en función de la longitud de la pestaña 22, el pisador 6 no ejerce ninguna o casi ninguna acción sobre la citada pestaña.
El radio de curvatura R de la arista del punzón 8 que forma la porción acodada de la pestaña 22 están comprendido entre 1 mm y 10 mm, ventajosamente entre 2 mm y 8 mm. Tales valores proporcionan un esfuerzo resistente interesante por que el mismo es suficiente sin que por ello se bloquee el deslizamiento de la pestaña.
La figura 6 ilustra un estado final o casi final del procedimiento de conformación de las figuras 3 a 5. La pestaña 22 es deformada por deslizamiento a lo largo de la superficie de contacto del punzón como consecuencia de los esfuerzos de tracción generados por la deformación de la porción central 21 generada por la aproximación de la matriz 4 y del punzón 8.
Debe observarse que aunque no esté representado en las figuras 3 a 6, los bordes longitudinales de la chapa metálica en bruto quedan sujetados por el o los pisadores.
La figura 7 ilustra en perspectiva la forma que toma progresivamente la chapa metálica en bruto 2 esencialmente en los cuatro estados del proceso de conformación ilustrados en las figuras 3 a 6, respectivamente. La representación en posición superior corresponde al estado de la figura 3 y la representación en posición inferior corresponde a la pieza 10 tras la estampación. Se puede constatar que la pieza 10, en este caso, es una pieza de larguero. Esta pieza es generalmente alargada. Se puede observar que el extremo izquierdo de la pieza, según su dirección longitudinal, está abierto, es decir que el borde correspondiente 101 de la chapa metálica en bruto así formada no debe ser sometido a etapa de recorte (afinado). Se puede observar igualmente que el extremo derecho de la pieza, siempre según su dirección longitudinal, es semiabierto, es decir que el mismo presenta un borde 102 parcialmente final. La pestaña 22 está presente en este borde 102 pero ocupa un espacio reducido y no debe ser necesariamente recortada. La misma puede ser dimensionada para no molestar el ensamblaje de la pieza durante su montaje. Los bordes longitudinales 103 y 104 comprenden a su vez porciones destinadas a ser recortadas. En efecto, estas pociones han servido para retener la chapa metálica transversalmente a su dirección principal durante su conformación, lo que ha permitido asegurar una conformación satisfactoria. La deformación aplicada a la chapa en esta dirección es en efecto importante en comparación con las deformaciones en la dirección longitudinal.
Claims (5)
1. Procedimiento de conformación de una pieza (10) por estampación de una chapa metálica en bruto (2), que comprende las etapas siguientes:
(a) colocación de la chapa metálica en bruto (2) en una herramienta de conformación por estampación que comprende una matriz (4) y un punzón (8) apto para cooperar por acoplamiento con la matriz (4);
(b) aproximación mutua de la matriz (4) y del punzón (8) según una dirección de trabajo, con vistas a formar la pieza (10);
comprendiendo la chapa metálica en bruto (2), en la etapa (a), al menos una pestaña (22) en al menos un borde, y, en la etapa (b), la o cada una de las pestañas (22) son plegadas entre la matriz (4) y el punzón (8) y aseguran una retención de la chapa metálica en bruto, siendo la chapa metálica en bruto (2) generalmente alargada según una dirección longitudinal, estando el o cada uno de los bordes que comprenden la o las pestañas en un extremo, según la citada dirección, de la chapa metálica en bruto (2), comprendiendo la herramienta al menos un pisador (6) dispuesto lateralmente a uno del punzón (8) y de la matriz (4) y apto para sujetar la chapa metálica en bruto (2) con el otro del punzón (8) y de la matriz (4), estando el o los pisadores (6) montados deslizantes contra un esfuerzo elástico, sujetando, en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores (6) los bordes longitudinales de la chapa metálica en bruto alargada (2), caracterizado por que en la etapa (b), el o al menos uno de los pisadores (6) sujeta la o las pestañas (22) antes de que las mismas sean plegadas entre la matriz (4) y el punzón (8).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el o cada uno de los bordes que comprenden la o las pestañas forman un borde final (102) de la pieza (10).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que al final de la etapa (b), la o las pestañas (22) quedan plegadas según la dirección de trabajo de la matriz (4) y del punzón (8).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que al final de la etapa (b), la o cada una de las pestañas (22) comprenden una porción acodada que forma un radio de curvatura R comprendido entre 1 mm y 10 mm, preferentemente entre 2 mm y 8 mm.
5. Herramienta para la conformación de una pieza (10) por estampación de una chapa metálica en bruto (2) según el procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo la herramienta:
- una matriz (4);
- un punzón (8) apto para cooperar con la matriz (4) por acoplamiento en la citada matriz (4);
comprendiendo el punzón (8) una arista en uno de estos bordes que se acoplan en la matriz (4) de modo que la o las pestañas (22) se plieguen entre la matriz (4) y el punzón (8) para formar la parte acodada de las pestañas (22), comprendiendo la herramienta además al menos un pisador (6) dispuesto lateralmente al punzón (8) y apto para sujetar la chapa metálica en bruto (2) con al menos una porción lateral (41) de la matriz (4), estando el o los pisadores (6) montados deslizantes a lo largo de la periferia del punzón contra un esfuerzo elástico, caracterizado por que el radio de curvatura (R) de la arista del punzón (8) que forma la porción acodada de la pestaña (22) está comprendido entre 1 mm y 10 mm, ventajosamente entre 2 mm y 8 mm, con el fin de asegurar una retención de la chapa metálica en bruto (2) durante la conformación de la pieza (10).
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