PL229971B1 - Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich i tłocznik-wielozabiegowy do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich i tłocznik wielozabiegowy do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich, przeznaczony do wytwarzania elementów metalowych metodą obróbki plastycznej na zimno, używanych w szczególności w przemyśle samochodowym.

Sposób tłoczenia dennic wielowarstwowych znany z polskiego opisu patentowego nr PL 162597, polega na tym, że przygotowane na wymiar krążki blachy prostuje się, a następnie śrutuje do uzyskania pierwszego stopnia czystości, a potem układa się na stole prasy. Ułożone centrycznie jeden na drugim krążki dociska się do siebie za pomocą stempla prasy i szczepią spoiną, ewentualnie podgrzewa się do temperatury 250°C i spawa na całym obwodzie, a następnie podgrzewa się tak przygotowany półwyrób do temperatury tłoczenia i tłoczy na żądany wymiar.

Sposób tłoczenia czasz kulistych z blach grubych znany z polskiego opisu patentowego nr PL163056, polega na tym, że podgrzaną do temperatury górnej granicy kucia, umieszczoną na oczku matrycy blachę schładza się od dołu, korzystnie przez natrysk wody lub mgły wodnej na część środkową stanowiącą zarys koła o środku leżącym w osi symetrii stempla i krążka blachy, przy czym proces schładzania prowadzi się tak, by temperatura powierzchni bezpośrednio chłodzonej nie spadła poniżej dolnej temperatury kucia i równocześnie aby głębokość strefy schładzanej nie przekroczyła 0,5 grubości blachy, po czym znanym sposobem dokonuje się operacji tłoczenia.

Sposób i tłocznik do wykonywania otworów okrągłych z wywiniętym obrzeżem w elementach z blachy lub taśmy znane są z polskiego opisu patentowego nr PL167098. Sposób polega na tym, że w elemencie wycina się otwór wstępny o kształcie wieloboku foremnego, a następnie formuje się okrągły otwór z wywiniętym obrzeżem. Tłocznik charakteryzuje się tym, że ma stempel o przekroju poprzecznym w kształcie wieloboku foremnego, usytuowany współosiowo z otworem matrycy, który również ma kształt wieloboku foremnego, do wycinania w elemencie otworu wstępnego oraz dwustopniowy stempel walcowy, ułożony współosiowo z okrągłym otworem matrycy, do wywijania obrzeża i do kształtowania w elemencie okrągłego otworu.

Tłocznik jednoczesny znany z polskiego opisu patentowego nr PL210830, przeznaczony do wykonywania otworów z wysokimi kołnierzami o wysokości stałej na obwodzie, jest wyposażony w dwie płyty z gniazdami, umieszczone jedna nad drugą, równolegle względem siebie, z których w gnieździe płyty górnej jest osadzony jeden koniec stempla, którego drugi, roboczy koniec, jest usytuowany nad otworem w matrycy, osadzonej w gnieździe płyty dolnej. Stempel składa się z dwóch cylindrycznych części, usytuowanych pionowo, jedna nad drugą, o wspólnej osi symetrii, z których część górna ma średnicę większą od średnicy części dolnej. Dolna krawędź dolnej części stempla jest zaostrzona, zaś dolna krawędź górnej części stempla jest zaokrąglona. Średnica otworu matrycy jest większa od średnicy górnej części stempla. Tłocznik jest wyposażony nadto w kolumny prowadzące.

Sposób głębokiego tłoczenia blach metalowych przy użyciu tłocznika kompozytowego znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL220351. Sposób polega na tym, że do bijaka młota przykręca się za pomocą śrub mocujących stempel kompozytowy wykonany z kompozytu poliuretanowego zawierającego izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, poliol w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz stanowiący uwodniony tlenek glinu w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz stanowiący rowing szklany w ilości od 7% do 11% wagowych, po czym opuszcza się stempel i pozycjonuje się zamocowaną do szaboty młota pneumatycznego, matrycę kompozytową, wykonaną z kompozytu poliuretanowego zawierającego w swoim składzie izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, poliol, w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz stanowiący tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz stanowiący rowing szklany, w ilości od 7% do 11% wagowych, po czym pomiędzy matrycą a stemplem umieszcza się przygotowany wcześniej poprzez natrasowanie konturów i przycięcie materiał wsadowy, po czym dokonuje się operacji kształtowania poprzez wielokrotne uderzenia stempla w ułożony na matrycy materiał wsadowy, przy czym w pierwszej kolejności kształtuje się fragmenty o rozbudowanej konfiguracji, korzystnie przy pomocy elastycznych podkładek, natomiast po każdej operacji wyprowadza się powstałe w trakcie procesu fałdy obrabianej części, a następnie, po ostatecznym ukształtowaniu, część jest poddawana obróbce wykańczającej i uszlachetniającej.

Tłocznik kompozytowy, zwłaszcza do głębokiego tłoczenia blach metalowych znany z polskiego opisu patentowego nr PL220352, charakteryzuje się tym, że obudowa matrycy w postaci otwartej skrzynki z górną powierzchnią roboczą, zawierająca użebrowanie wewnętrzne, korzystnie wykonane

PL 229 971 B1 z prętów stalowych, oraz ucha nośne, wypełniona jest kompozytem poliuretanowym, zawierającym izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, poliol w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz stanowiący uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz stanowiący rowing szklany, w ilości od 6% do 9% wagowych, natomiast stempel, zawierający użebrowanie wewnętrzne, zakończone zewnętrznymi śrubami mocującymi oraz uchami nośnymi, ma postać bryły monolitycznej z dolną powierzchnią roboczą, wykonanej z kompozytu poliuretanowego, zawierającego izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, poliol, w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz stanowiący uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz stanowiący rowing szklany, w ilości od 7% do 11% wagowych.

Znane ze stosowania sposoby formowania skomplikowanych elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich: formowanie na tłocznikach wielozabiegowych z odrębnymi stacjami tłoczenia i kalibrowania wytłoczek oraz ciągnienia na tłocznikach jednozabiegowych, z możliwością jednoczesnego kalibrowania wytłoczki poprzez zastosowanie ruchu nawrotnego suwaka prasy. Obydwie grupy mają pewne niedogodności, które wpływają bezpośrednio na jakość wytwarzanego produktu. Pierwsza metoda obarczona jest błędami powtarzalności, ze względu na konieczność przebazowania wytłoczki między stacjami. Ponadto wymagana jest duża przestrzeń robocza, wynikająca z większej liczby stacji. Druga metoda realizowana w obrębie jednej maszyny uniemożliwia montaż elementów dodatkowych, gdyż w czasie jednego cyklu roboczego suwak prasy wykonuje ruch nawrotny.

Istota sposobu według wynalazku, polega na tym, że z arkusza blachy o grubości od 0,7mm do 3 mm odkrawa się przygotówkę, którą tłoczy się w matrycy o zmiennej głębokości, z udziałem sterowanej poduszki dociskowej z naciskiem w zakresie od 150 kN do 600 kN i kalibruje z naciskiem w zakresie od 300 kN do 1150 kN, wytłoczone elementy dokrawa się i montuje elementy dodatkowe.

Korzystnie, w arkusz blachy o grubości od 0,7 mm do 3 mm perforuje się, po czym odkrawa się przygotówkę, przy czym perforację wykonuje się poprzez wykrawanie co najmniej trzech otworów o powierzchni od 12 mm² do 700 mm².

Korzystnie, montuje elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie śrub i/lub kołków i/lub nakrętek w wytłoczoną blachę z naciskiem w zakresie od 20 kN do 100 kN.

Istota tłocznika według wynalazku, polega na tym, że pomiędzy płytami zbiorczymi ma zamocowane perforator, wykrojnik, ciągownik z kalibrownikiem, co najmniej jeden okrojnik oraz co najmniej jedną stację montującą. Ciągownik z kalibrownikiem ma płytę dociskową połączoną prętami pośrednimi z poduszką hydrauliczną, przy czym w otworze płyty dociskowej umieszczony jest stempel zamocowany nieruchomo przez elementy pośrednie do stołu.

Korzystnie, nad stemplem usytuowana jest co najmniej dwuczęściowa matryca składająca się z pierścienia i dna, przy czym dno zamocowane jest przez element pośredni nieruchomo do suwaka, a pierścień jest podparty elementem sprężystym.

Korzystnie, pierścień matrycy posiada mechaniczną blokadę ruchu w kierunku pionowym.

Korzystnie, nad stemplem usytuowana jest co najmniej dwuczęściowa matryca dzielona w płaszczyźnie poziomej, przy czym pomiędzy częścią górną i częścią dolną matrycy dzielonej umieszczony jest element sprężysty, najkorzystniej poduszka elastomerowa.

Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich według wynalazku pozwala na zautomatyzowanie procesu poprzez połączenie w obrębie jednej linii automatycznej wszystkich operacji, oraz 15-20% zmniejszenie potrzebnej przestrzeni roboczej. Połączenie ciągownika z kalibrownikiem skutkuje zwiększeniem dokładności wymiarowej produktów, dzięki eliminacji przebazowań oraz zmniejszeniu sprężynowania materiału, czyli redukcji naprężeń szczątkowych w materiale formowanym.

Przedmiot wynalazku, objaśniony jest w przykładzie wykonania i uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy narzędzia do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich połączony z montażem elementów dodatkowych, fig. 2 - ciągownik z kalibrownikiem, a fig. 3 - ciągownik z kalibrownikiem z poduszką elastomerową.

P r z y k ł a d 1

Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich polega na tym, że z arkusza blachy o grubości 0,7 mm odkrawa się przygotówkę, którą tłoczy się w matrycy o zmiennej głębokości z wykorzystaniem sterowanej poduszki dociskowej z naciskiem 150 kN i kalibruje z naciskiem 300 kN, wytłoczone elementy dokrawa się i montuje elementy dodatkowe, przy czym montuje elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie nakrętek w wytłoczoną blachę z naciskiem 50 kN.

PL 229 971 B1

P r z y k ł a d 2

Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich polega na tym, że arkusz blachy o grubości 3 mm perforuje się, przy czym perforację wykonuje się poprzez wykrawanie trzech otworów o powierzchni 700 mm. Następnie z perforowanej blachy odkrawa się przygotówkę, którą tłoczy się w matrycy o zmiennej głębokości z wykorzystaniem sterowanej poduszki dociskowej z naciskiem 250 kN i kalibruje z naciskiem 500 kN, wytłoczone elementy dokrawa się i montuje elementy dodatkowe, przy czym montuje elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie kołków i nakrętek w wytłoczoną blachę z naciskiem w zakresie 150 kN.

P r z y k ł a d 3

Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich przebiega jak w przykładzie drugim z tą różnicą, że arkusz blachy o grubości 0,7 mm perforuje się, po czym odkrawa się przygotówkę, przy czym perforację wykonuje się poprzez wykrawanie co najmniej trzech otworów o powierzchni 12 mm².

P r z y k ł a d 4

Tłocznik wielozabiegowy do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich składa się z perforatora P, wykrojnika W, ciągownika z kalibrownikiem C, okrojnika O oraz stacji montażu nakrętek S. Wszystkie podzespoły połączone są w jedno narzędzie płytami zbiorczymi Z. Ciągownik z kalibrownikiem C ma poduszki hydrauliczne 3 połączone prętami pośrednimi z 4 płytą dociskową 2, w której osadzony jest stempel 1 zamocowany nieruchomo do stołu. Nad stemplem 1 usytuowana jest dwuczęściowa matryca składająca się z pierścienia 6 i dna 5. Dno 5 zamocowane jest przez element pośredni 9 nieruchomo do suwaka 8, a pierścień 6 jest podparty elementem sprężystym 7 osadzonym na elemencie pośrednim 9. Formowanie elementów odbywa się pomiędzy stemplem 1 dwuczęściową matrycą, której dno 5 zamocowane jest pośrednio, nieruchomo do suwaka. Pierścień 6 jest podparty elementem sprężystym 7, który w trakcie tłoczenia nie odkształca się, zaś podczas kalibracji ugina się, powodując niewielkie przemieszczenie pierścienia 6 w kierunku zgodnym z ruchem suwaka 9. Docisk niezbędny podczas formowania jest wywierany przez płytę poduszki hydraulicznej 3, następnie przekazywany jest za pomocą prętów pośrednich 4 na płytę dociskową 2, a ta przenosi obciążenie na materiał formowany.

P r z y k ł a d 5

Tłocznik wielozabiegowy do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich wykonany jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że ma dwa okrojniki O oraz trzy stacje montujące S. Ponadto nad stemplem 1 usytuowana jest matryca, której górna część 12 połączona nieruchomo przez element pośredni 9 z suwakiem 8, zaś dolna 10 połączona jest ruchomo z górną. Pomiędzy częściami matrycy: górną 12 i dolną 10 osadzony jest element sprężysty 11 w postaci poduszki elastomerowej. W rozwiązaniu tym element sprężysty 11 pracuje w części górnej matrycy 12, do której zamontowana jest ruchomo część dolna 10. W momencie kalibracji element sprężysty 11 odkształca się w kierunku wnętrza matrycy 12, dociskając materiał formowany do stempla 1.

W fazie ciągnienia, głębokość matrycy jest większa od nominalnej głębokości wytwarzanej wytłoczki. Ciągnienie odbywa się z przy zerowym ugięciu elementów sprężystych 7, 11. Faza ciągnienia kończy się zatrzymaniem suwaka prasy 8 w dolnym położeniu maksymalnym. Faza kalibrowania polega na jedno- lub kilkukrotnym, dynamicznym uderzeniu wytłoczki płytą dociskową 2, celem jej nieznacznego spłycenia. Każdemu uderzeniu może towarzyszyć krótkie zatrzymanie układu w pozycji zaciśniętej, mające na celu dodatkowe odprężenie materiału formowanego. Podczas całej fazy kalibrowania, suwak prasy pozostaje nieruchomy. Montaż śrub, kołków, nakrętek odbywa się poprzez wciśnięcie ich w materiał.

PL 229 971 B1

Wykaz oznaczeń na rysunku:

- stempel,

- płyta dociskowa,

- poduszka hydrauliczna,

- pręt pośredni,

- dno,

- pierścień,

- element sprężysty,

- suwak prasy,

- element pośredni,

- część dolna matrycy dzielonej,

- poduszka elastomerowa,

- część górna matrycy dzielonej, P - perforator,

W - wykrojnik,

C - ciągownik z kalibrownikiem O - okrojnik,

S - stacja montująca,

Z - płyta zbiorcza

Claims (10)

1. Sposób wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich, znamienny tym, że z arkusza blachy o grubości od 0,7 mm do 3 mm odkrawa się przygotówkę, którą tłoczy się w matrycy o zmiennej głębokości, z udziałem sterowanej poduszki dociskowej z naciskiem w zakresie od 50 kN do 600 kN, i kalibruje z naciskiem w zakresie od 300 kN do 1150 kN, wytłoczone elementy dokrawa się i montuje elementy dodatkowe.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że arkusz blachy o grubości od 0,7 mm do 3 mm perforuje się, po czym odkrawa się przygotówkę, przy czym perforację wykonuje się poprzez wykrawanie co najmniej trzech otworów o powierzchni od 12 mm² do 700 mm².

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że montuje się elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie śrub w wytłoczoną blachę z naciskiem w zakresie od 20 kN do 100 kN.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że montuje się elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie kołków w wytłoczoną blachę z naciskiem w zakresie od 20 kN do 100 kN.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że montuje się elementy dodatkowe poprzez wciśnięcie nakrętek w wytłoczoną blachę z naciskiem w zakresie od 20 kN do 100 kN.

6. Tłocznik wielozabiegowy do wytwarzania na zimno elementów głęboko tłoczonych z blach cienkich składający się z matrycy i stempla, znamienny tym, że pomiędzy płytami zbiorczymi (Z) ma zamocowane perforator (P), wykrojnik (W), ciągownik z kalibrownikiem (C), co najmniej jeden okrojnik (O) oraz co najmniej jedną stację montującą (S).

7. Tłocznik, według zastrz. 6, znamienny tym, że ciągownik z kalibrownikiem (C) ma płytę dociskową (2) połączoną prętami pośrednimi (4) z poduszką hydrauliczną, przy czym w otworze płyty dociskowej (2) umieszczony jest stempel (1) zamocowany nieruchomo przez elementy pośrednie (4) do stołu.

8. Tłocznik, według zastrz. 7, znamienny tym, że nad stemplem (1) usytuowana jest co najmniej dwuczęściowa matryca składająca się z pierścieni (6) i dna (5), przy czym dno (5) zamocowane jest przez element pośredni (9) nieruchomo do suwaka (8), a pierścień (6) jest podparty elementem sprężystym (7) osadzonym na elemencie pośrednim (9).

9. Tłocznik, według zastrz. 8, znamienny tym, że pierścień (6) posiada mechaniczną blokadę ruchu w kierunku pionowym.

10. Tłocznik, według zastrz. 7, znamienny tym, że nad stemplem (1) jest co najmniej dwuczęściowa matryca (10, 12), dzielona w płaszczyźnie poziomej, przy czym pomiędzy częścią górną matrycy dzielonej (10) i częścią dolną matrycy dzielonej (12) umieszczony jest element sprężysty (7), korzystnie poduszka elastomerowa.