PL239276B1 - Sposób i urządzenie do tłoczenia hydrostatycznego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób i urządzenie do tłoczenia posiadające pierwszą elastyczną membranę (4) oraz drugą elastyczną membranę (7) usytuowana pomiędzy pierwszą elastyczną membraną (4) a stemplem (10) i przemieszczaną za pomocą wspomnianego stempla (10), przy czym przestrzeń pomiędzy pierwszą elastyczną membraną (4) i drugą elastyczną membraną (7) stanowi zamknięta i szczelna komora dla cieczy roboczej (12).

Description

Wynalazek dotyczy ogólnie dziedziny hydroformowania, tj. kształtowania elementów wsadowych pod wpływem ciśnienia medium roboczego, którym jest zwykle woda lub olej. Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do tłoczenia elementów blaszanych przy użyciu elastycznej membrany, na którą działa ciśnienie cieczy.

Stan techniki

W jednej ze znanych metod tłoczenia hydrostatycznego elastyczny stempel w postaci poduszki gumowej oddziałuje na kształtowany przedmiot ułożony na matrycy odwzorowującej kształt gotowego produktu, przy czym poduszka gumowa dociskana jest metalową płytą wywierającą naciski jednostkowe od 30 do 60 MPa.

Inna znana metoda tłoczenia hydrostatycznego z bezpośrednim hydraulicznym dociskiem elastycznej przepony na kształtowany przedmiot pozwala na uzyskanie znacznie większych współczynników odkształceń, w odróżnieniu od opisanej wyżej technologii, w której stempel oddziałuje na gumową poduszkę powodującą wywarcie odpowiedniego nacisku na kształtowany przedmiot. Metoda ta pozwala również na obniżenie kosztów wykonania tłocznika, ponieważ wykonanie przedmiotów o różnych kształtach wymaga jedynie wymiany matrycy. Regulacja skoku stempla umożliwia zmianę ciśnienia oleju i nacisku tłoczenia w zależności od stopnia złożoności tłoczonego przedmiotu, co przekłada się na nacisk, który wymagany jest do uzyskania bardziej złożonych kształtów części, a także zmianie wielkości skoku stempla przy zmianie matrycy, co pozwala na wytworzenie kształtów o różnej głębokości formowania (płytkie i głębokie formowanie).

Znana jest również metoda kształtowania hydrostatycznego, gdzie kształtowany przedmiot układany jest na matrycy kształtującej i dociskany przez pierścień zaciskowy. Kształtowany przedmiot dociskany jest do matrycy kształtującej za pomocą gumowego worka o stałej objętości wypełnionego cieczą, przy czym objętość wewnętrznej komory tłoczonej części powinna być mniejsza od objętości worka. Nacisk tłoczyska prasy na worek powoduje jego nacisk na przedmiot obrabiany i nadanie mu żądanego kształtu wymuszonego przez kształt matrycy. Wadą tej metody jest to, że danym workiem można kształtować tylko pewną ograniczoną grupę przedmiotów oraz wymaga on wcześniej odpowiedniego przygotowania pod względem kształtu.

Firma Cincinnati zaproponowała metodę tłoczenia hydrostatycznego za pomocą gumowej przepony, gdzie półfabrykat kształtowanego przedmiotu układa się na pierścieniu mocującym. W dolnej części pierścienia umieszczony jest przemieszczający się pionowo stempel kształtujący. W górnej części urządzenia umieszczona jest hydrauliczna komora kształtująca wypełniona cieczą zamkniętą pomiędzy sztywnym elementem narzędzia w górnej części a elastyczną przepona gumową. W fazie wstępnej pracy przepona dociskana jest do kształtowanego przedmiotu do chwili wyeliminowania luzu. W celu właściwego ukształtowania wykonywanego przedmiotu tłok wraz ze stemplem wykonuje ruch w kierunku pionowym do góry, naciskając na kształtowany przedmiot i nadając mu finalny kształt. Zasadniczą zaletą tej metody jest możliwość uzyskania dużego ciągnienia w jednej operacji bez tłoczenia stopniowanego. Za pomocą jednego narzędzia (przepony) można kształtować różne przedmioty, zmieniając tylko stempel kształtujący. Wadą tej metody jest to, że trudno jest ukształtować przedmioty posiadające lokalne przetłoczenia.

W literaturze znana jest metoda tłoczenia hydrostatycznego zwana metodą Marforming. W metodzie tej foremnik kształtujący mocowany jest na płycie podtrzymującej stołu prasy hydraulicznej umieszczonego w dolnej części prasy. Półfabrykat przedmiotu tłoczonego układany jest na płycie podtrzymującej dotykając górnej powierzchni stempla, mocowanej na walcowych słupach umieszczonych na tłoku prasy i przechodzących przez płytę wspierającą stołu prasy. Cylinder prasy wypełniony jest olejem i posiada zawór dławiący dający możliwość regulacji ciśnienia w cylindrze. Równocześnie nad foremnikiem znajduje się głowica z wkładką gumową. W pierwszej fazie tłoczenia następuje pionowy przesuw głowicy kształtując przedmiot za pomocą gumowej wkładki. Ostateczne nadanie kształtu następuje przy przesuwającym się tłoku prasy, przy czym siła niezbędna do tłoczenia regulowana jest zaworem dławiącym przez regulacje ciśnienia w cylindrze. Metoda ta wymaga wykonania foremnika kształtującego zależnego od kształtu przedmiotu.

PL 239 276 B1

Opis istoty wynalazku

Celem wynalazku jest zaproponowanie metody oraz urządzenia do tłoczenia elementów blaszanych, zwłaszcza umożliwiających wykonanie przedmiotów posiadających wielokrotne, lokalne przetłoczenia.

Cel ten osiągnięto dzięki zastosowaniu układu dwóch membran, które stanowią komorę dla medium roboczego.

Zgodnie z pierwszym aspektem przedmiotowego wynalazku zapewniono urządzenie do tłoczenia hydrostatycznego, posiadające korpus, matrycę z powierzchnią odwzorowującą kształt kształtowanego przedmiotu, stempel wykonywujący ruch posuwisto-zwrotny, pierwszą elastyczną membranę umieszczoną pomiędzy stemplem a matrycą oraz komorę przystosowaną do wypełnienia cieczą roboczą. Urządzenie posiada dodatkowo drugą elastyczną membranę usytuowana pomiędzy pierwszą elastyczną membraną a stemplem i przemieszczaną za pomocą wspomnianego stempla, przy czym przestrzeń pomiędzy pierwszą elastyczną membraną i drugą elastyczną membraną stanowi zamknięta i szczelna komora dla cieczy roboczej.

W korzystnym przykładzie wykonania, pierwsza elastyczna membrana ściskana jest między matrycą i oprawą za pomocą śrub, a druga elastyczna membrana dociskana jest do oprawy za pomocą ramki dociskanej śrubami.

Korzystnie, w ramce prowadzony jest suwliwie stempel połączony z płytą suwaka.

Cieczą roboczą jest korzystnie olej. Alternatywnie może to być woda.

Urządzenie może też posiadać środki do regulacji ciśnienia cieczy roboczej w zależności od położenia stempla oraz niezbędnego nacisku wywieranego przez pierwszą elastyczną membranę na materiał wsadowy.

Zgodnie z drugim aspektem przedmiotowego wynalazku zapewniono sposób tłoczenia hydrostatycznego elementów blaszanych przy użyciu urządzenia według wynalazku, obejmujący następujące etapy:

i) układa się materiał wsadowy na powierzchni matrycy pomiędzy matrycą a pierwszą elastyczną membraną;

ii) wywiera się nacisk za pomocą stempla na drugą elastyczną membranę, co powoduje jej przemieszczenie i wytworzenie ciśnienia hydrostatycznego cieszy roboczej, która wywiera z kolei nacisk na pierwszą elastyczną membranę, dociskając ją do materiału wsadowego i matrycy.

Korzystnie w sposobie tym reguluje się ciśnienie cieszy roboczej w zależności od położenia stempla oraz niezbędnego nacisku wywieranego przez pierwszą elastyczną membranę na materiał wsadowy.

Krótki opis figur rysunku

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w odniesieniu do załączonego rysunku, na którym:

Fig. 1 - przedstawia konstrukcję tłocznika w stanie przygotowanym do tłoczenia.

Fig. 2 - przedstawia przykładowy przedmiot wykonania.

Szczegółowy opis korzystnego przykładu realizacji wynalazku

Fig. 1 przedstawia urządzenie w formie tłocznika do kształtowania przedmiotów blaszanych. Materiał wsadowy 1 z metalu umieszcza się na powierzchni 2 metalowej matrycy 3. Między matrycą 3 a oprawą 5 umieszczona jest pierwsza elastyczna membrana 4 ściskana między matrycą 3 i oprawą 5 za pomocą śrub 6 zapewniających szczelność połączenia. Z drugiej strony oprawy 5 ułożona jest druga elastyczna membrana 7 dociskana do oprawy 5 za pomocą ramki 8 dociskanej śrubami 9. W ramce 8 prowadzony jest suwliwie stempel 10 połączony z płytą 11 suwaka, prowadzonego w kierunku pionowym za pomocą sworzni 14. Przestrzeń między elastycznymi membranami 4 i 7 wypełniona jest cieczą roboczą 12, np. olejem lub wodą.

Jak przedstawiono na Fig. 1, ruch pionowy stempla 10 w kierunku oznaczonym jako 13 powoduje jego nacisk na górną powierzchnię drugiej elastycznej membrany 7 co wymusza jej przemieszczenie, a co za tym idzie nacisk na powierzchnię cieszy roboczej 12, w tym przykładzie oleju, i wytworzenie ciśnienia hydrostatycznego. Ze względu na małą ściśliwość oleju, ciśnienie hydrostatyczne oddziałuje na górną powierzchnię pierwszej elastycznej membrany 4, dociskając ją do kształtowanego elementu wsadowego 1 i następnie do matrycy 3. Powoduje to kształtowanie elementu wsadowego 1 na kształt zastosowanej matrycy 3. Zmiana matrycy 3 umożliwia wytwarzanie przedmiotu o innym kształcie. Ciśnienie oleju może być regulowane w zależności od położenia stempla 10 oraz niezbędnego nacisku wywieranego przez membranę 4 na wsad kształtowanego przedmiotu 1.

PL 239 276 B1

Na Fig. 2 przedstawiono przykładowy przedmiot wykonany z materiału wsadowego 1 za pomocą urządzenia według wynalazku. Zastosowanie układu dwóch membran 4, 7 pozwala na wykonanie przedmiotu, którego przekrój posiada wielokrotne przetłoczenia.

Claims (8)

1. Urządzenie do tłoczenia hydrostatycznego, posiadające korpus, matrycę z powierzchnią odwzorowującą kształt kształtowanego przedmiotu, stempel wykonywujący ruch posuwisto-zwrotny, pierwszą elastyczną membranę umieszczoną pomiędzy stemplem a matrycą, komorę przystosowaną do wypełnienia cieczą roboczą, znamienne tym, że posiada dodatkowo drugą elastyczną membranę (7) usytuowaną pomiędzy pierwszą elastyczną membraną (4) a stemplem (10) i przemieszczaną za pomocą wspomnianego stempla (10), przy czym przestrzeń pomiędzy pierwszą elastyczną membraną (4) i drugą elastyczną membraną (7) stanowi zamknięta i szczelna komora dla cieczy roboczej (12).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsza elastyczna membrana (4) ściskana jest między matrycą (3) i oprawą (5) za pomocą śrub (6).

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że druga elastyczna membrana (7) dociskana jest do oprawy (5) za pomocą ramki (8) dociskanej śrubami (9).

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że w ramce (8) prowadzony jest suwliwie stempel (10) połączony z płytą (11) suwaka.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że cieczą roboczą (12) jest olej.

6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 5, znamienne tym, że posiada środki do regulacji ciśnienia cieszy roboczej (12) w zależności od położenia stempla (10) oraz niezbędnego nacisku wywieranego przez pierwszą elastyczną membranę (4) na materiał wsadowy (1).

7. Sposób tłoczenia hydrostatycznego elementów blaszanych przy użyciu urządzenia według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 6, obejmujący następujące etapy:

i) układa się materiał wsadowy (1) na powierzchni (2) matrycy (3) pomiędzy matrycą (3) a pierwszą elastyczną membraną (4) ii) wywiera się nacisk za pomocą stempla (10) na drugą elastyczną membranę (7), co powoduje jej przemieszczenie i wytworzenie ciśnienia hydrostatycznego cieszy roboczej (12), która wywiera z kolei nacisk na pierwszą elastyczną membranę (4), dociskając ją do materiału wsadowego (1) i matrycy (3).

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że reguluje się ciśnienie cieszy roboczej (12), korzystnie oleju, w zależności od położenia stempla (10) oraz niezbędnego nacisku wywieranego przez pierwszą elastyczną membranę (4) na materiał wsadowy (1).