RS50141B - Kalup za istiskivanje i postupak njegovog pravljenja - Google Patents

Abstract

Kalup za istiskivanje koji sadrži telo kalupa sa otvorom (18) načinjenim u njemu, koje je definisano muškim delom koji strči u ženski deo, gde su napadna ivica (18a) dela otvora (18) kalupa definisana muškim delom i napadna ivica (18b) suprotnog dela otvora (18) kalupa definisana ženskim delom međusobno nepoklopljene kada kalup nije u upotrebi, gde je napadna ivica (18a) dela otvora (18) kalupa definisana muskim delom, razmaknuta u smeru istiskivanja od napadne ivice (18b) dela otvora (18) kalupa definisane ženskim delom za udaljenje koje nije uniformno oko otvora(18) kalupa gde je razmak takav da ugib muškog dela pri upotrebi dovodi napadne ivice (18a, 18b) u položaj u kome se znatno poklapaju, naznacen time, što je na kalupu izveden zleb (22) neuniformne dubine, a barem deo barem jedne od napadnih ivica (18a, 18b) je definisan na preseku izmedu otvora (18) kalupa i žleba (22). Prijava sadrži 2 nezavisna i 5 zavisnih zahteva.

Description

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na kalup za istiskivanje koji se koristi u istiskivanju metalnih materijala, a posebno na odgovarajući kalup za istiskivanje aluininijuma. Pronalazak se takođe odnosi na postupak za izradu kalupa ove vrste.

Stanje tehnike

Pri istiskivanju aluminijuma važno je obezbediti da brzina kretanja aluminijuma kroz kalup za istiskivanje bude uniformna duž kalupa. Ovo se ranije postizalo time što se koristio kalup koji je imao otvor konačne dužine matrice i promenom dužine matrice duž kalupa. Međutim, pronađeno je da istisnuti proizvod ponekad ima nepravilnosti na površini što je posledica dodira između površine matrice i aluminijuma koji se istiskuje. Umesto da se površina matrice postavi ispod ulaza u otvor kalupa radije se koristi kalup koji ima tzv. nultu matricu i postavlja se komora promenljive dužine matrice iznad otvora kalupa čime se upravlja brzinom istiskivanja kroz kalup. Iako pojam nulte matrice upućuje na to da otvor kalupa ima dužinu matrice jednaku nuli, u praksi otvor kalupa ima konačnu, ali veoma malu dužinu matrice.

Drugi problem sa kojim se suočavamo pri istiskivanju aluminijuma je u tome što, pri istiskivanju npr. dela koji u preseku ima kanal, stranice kanala imaju tendenciju da se ugibaju. Prema tome, ukoliko je kalup tako oblikovan da ima otvor na kojem su delovi koji formiraju stranice kanala paralelni, stranice istisnutog dela mogu da budu međusobno zakošene, a ne paralelne. Da bi se ispravilo to zakošavanje, postavlja se pretkomora iznad otvora kalupa. Pretkomora ima veću širinu nego deo otvora kalupa u njenoj neposrednoj blizini. Pretkomora je bočno pomerena u odnosu na otvor kalupa. Ova tehnika izaziva bočno opterećenje koje deluje na istisnuti metal. Iako bočno pomeranje pretkomore u odnosu na otvor kalupa može u nekim slučajevima da ispravi zakošavanje, ono ima ograničenu primenu i može se desiti da ne može da ostvari dovoljnu silu da bi se ispravilo zakošavanje pri, npr, istiskivanju delova relativno male debljine zida. Slični problemi se javljaju pri istiskivanju šupljih delova pomoću kalupa koji ima ženski i muški deo.

U dokumentu WO 99/65622 , koji predstavlja osnovu za preambulu zahteva 1, opisan je raspored u kome jedna strana otvora kalupa uključuje napadnu ivicu koja je postavljena nasuprot zidu tako da nakon ugibanja kalupa, napadna ivica ostaje nasuprot pomenutom zidu

Kratak opis pronalaska

Prema ovom pronalasku, predviđen je kalup za istiskivanje koji ima telo kalupa sa otvorom izrađenim unutar njega. Telo kalupa definiše muški deo koji štrči u ženski deo. Napadna ivica dela otvora kalupa definisanog muškim delom i napadna ivica dela otvora kalupa definisanog ženskim delom ne leže u istoj ravni kada se kalup ne koristi.

Pronađeno je da je, kod prethodnih rešenja, intenzitet opterećenja koje deluje na metal koji se istiskuje, a prema tome i kalup, dovoljan da izazove ugib muškog dela u odnosu na ženski. Ukoliko je kalup sa nultom matricom, takav ugib izaziva razmicanje napadnih ivica otvora kalupa u smeru istiskivanja. Takvo razmicanje izaziva bočna opterećenja koja deluju na istiskivani metal i može da izazove zakošavanje kao što je gore opisano. Konstruisanjem kalupa tako da, u mirovanju (ođn-nosno kada nije u upotrebi) napadne ivice ne budu u istoj ravni ovaj efekat može da se smanji pošto kalup može da se izvede tako da napadne ivice dođu potpuno ili skoro potpuno u istu ravan kada se pri upotrebi javi ugib. Iako je pogodno da napadne ivice dođu u istu ravan, prednosti pronalska se takođe pojavljuju ako se, duž celog kalupa, napadna ivica dela na jednoj strani poklopi sa delom na drugoj strani otvora.

Treba da se primi k znanju da se, u načelu, i muški i ženski deo ugibaju i daje pronalazak načinjen s namerom da kompenzuje relativan ugib između ova dva dela.

Iako se ovaj opis odnosi na ugib, u upotrebi takođe može da dođe i do sabijanja materijala kalupa usled opterećenja, pa pronalazak takođe može da se koristi da bi se prevazišli nedostaci koji su u vezi sa nepoklapanjem matrica izazvanim takvim sabijanjem pri upotrebi.

Otvor kalupa jc, poželjno jc, takvog oblika da se njegova širina povećava od minimalne koji se nalazi neposredno do napadnih ivica. Takav oblik će se u daljem tekstu nazivati kalup sa nultom matricom.

Pronalazak ima posebne prednosti kod kalupa sa nultom matricom pošto relativno mali ugib izaziva potpuno nepoklapanje matrica takvih kalupa. Kod kalupa koji nisu vrste sa nultom matricom, čak i kada dođe do ugiba, verovatno je da će deo svake površine matrice ostati poklopljen sa delom suprotne površine matrice.

Otvor kalupa može da bude oblikovan tako da definiše muški i ženski deo. Muški deo poprima oblik jezička. Kod ovakvog rešenja, kalup se koristi za pravljenje dela koji ima barem jedan podužni kanal bilo kakvog oblika u poprečnom preseku.

Otvor kalupa može da bude oblikovan tako da definiše barem još jedan jezičak. Telo kalupa može da definiše barem još jedan otvor.

Telo kalupa može da ima znatno ravnu prednju stranu sa žlebom koji se nalazi na njoj. Napadne ivice otvora kalupa su definisanc na preseku između otvora kalupa i žleba. Žleb ima neuniformnu dubina

Alternativno, telo kalupa može da ima neravnu prednju stranu koja je tako mašinski obrađena da definiše napadne ivice otvora kalupa.

Komora za pripremu može da se postavi iznad otvora kalupa i oblikuje se tako da se postigne uniformna brzina istiskivanja duž kalupa. Komora za pripremu može da ima neuniformnu dubinu, a prema tome i neuniformnu dužinu matrice, i/ili može da ima neuniformnu širinu.

Kod varijantnog rešenja kalup može da bude komtruisan za proizvodnju istisnutog dela udubljenog oblika tako što muški deo štrči u otvoru izvednom u ženskom delu.

Prema drugoj varijanti pronalaska predviđen je postupak izrade kalupa za istiskivanje koji uključuje izračunati predviđeni ugib muškog dela kalupa pri upotrebi i ima žleb oko barem dela otvora kalupa. Dubina žleba je neunifonnna i žleb je tako oblikovan da se, pri upotrebi, napadna ivica dela otvora kalupa na jednoj strani otvora poklapa sa napadnom ivicom na suprotnoj strani otvora.

Žleb se lako izrađuje brušenjem, ali mogu da se koriste i druge tehnike.

Proračun očekivanog ugiba se lako postiže korišćenjem metode konačnih elemenata.

Kratak opis crteža

Pronalazak ćc dalje biti opisan pomoću primera sa pozivanjem na priložene crteže, na kojima: Slika 1 je poprečni presek dela od aiuniimjuma izrađenog istiskivanjem;

Slika 2 je deo kalupa koji se koristi pri istiskivanju dela sa slike 1;

Slika 3 je uvećanje srednjeg dela slike 2:

Slika 4 je šematski poprečni presek po liniji 4-4 sa slike 3;

Slika 5 je projekcija slična onoj na slici 4 i prikazuje varijantno rešenje;

Slika 6 je projekcija slična onoj na slici 2 i prikazuje varijantnoi kalup;

Slika 7 je šematski prikaz koji pokazuje jedan od otvora kalupa sa slike 6;

Slika 8 je šematski poprečni presek po liniji 8-8 sa slike 7;

Slika 9 je izgled sličan onom na slici 6 i prikazuje drugi varijantni kalup;

Slika 10 je šematski poprečni presek koji prikazuje varijantni kalup;

Slika 11 je horizontalna projekcija koja prikazuje kalup sa slike 10; i

Slika 12 jc šematski prikaz koji prikazuje deo postupka za izradu kalupa sa slika 1 do 11.

Detaljan opis pronalaska

Prema slikama 1-4, slika 1 prikazuje istisnuti aluminijumski deo 10 relativno kompleksnog oblika. Deo 10 ima nekoliko oblasti koji mogu da se smatraju za oblasti 12 u obliku kanala, sa rubovima 14 koji su uglavnom međusobno paralelni. Parovi rubova 14 koji formiraju nekoliko oblasti 12 u obliku kanala prikazanih na slici 1 su obeleženi sa 14a, 14b i 14c na crtežu.

Slika 2 prikazuje deo tela 16 kalupa za istiskivanje koji se koristi za izradu dela 10. Telo 16 kalupa ima rupe koje definišu par otvora 18 kalupa, a svaki otvor 18 kalupa je konstruisan za upotrebu u proizvodnji dela 10. Slika 3 detaljnije prikazuje jedan od otvora 18 kalupa.

Kao što je prikazano na slici 3, svaki otvor 18 kalupa ima rupu tako oblikovanu da odgovara, uglavnom, obliku poprečnog preseka dela 10 koji treba da se istisne. Širina otvora 18 se povećava od minimalne neposredno do nar>adnih ivica 18a, 18b otvora 18 (vidi sliku 4), što znači daje kalup tipa sa nultom matricom.

Napadna površina tela 16 kalupa je obično ravnog oblika i ima žleb 20 koji se poklapa sa otvorom 18 i ima isti glavni oblik, ali veću širinu. Dodatni žleb 22 (vidi sliku 4) sc izrađuje na dnu žleba 20. Žleb 22 takođe ima isti glavni oblik kao otvor 18, ali veću širinu. Kao što je prikazano na slici 4, napadne ivice 18a, 18b otvora 18 kalupa su definisane na preseku između otvora 18 kalupa i žleba 22.

Kao što je najbolje prikazano na slici 3, deo tela 16 kalupa koji se nalazi između delova otvora 18 kalupa koji, u upotrebi, formiraju svaki par rubova 14, ima oblik jezička 24 koji ulazi u odgovarajuće oblikovan ženski deo 26 tela 16 kalupa. Pri upotrebi, delovanje opterećenja na materijal koji treba da se istisne ima tendenciju da izazove ugib jezičaka 24 u odnosu na ženske delove 26. Da bi se smanjio rizik takvog ugiba koje izaziva da se rubovi 14 dela 10 zakose, ili da bi se smanjio stepen njihovog zakošenja, kalup se izrađuje tako da, kada nije u upotrebi, napadne ivice 18a otvora 18 kalupa definisane đetovima jezičaka 24 nisu u istoj ravni sa onima koje su definisane delovima ženskih delova 26, već su postavljene tako da ugib jezičaka 24 (u poziciju prikazanu isprekidanom linijom na slici 4) dovodi napadne ivice 18a bliže ravni u kojoj sc nalaze napadne ivice 18b koje su deo ženskog dela 26, a poželjno u istu ravan. Obezbeđivanjem da napadne ivice 18a, 18b budu, pri upotrebi, u znatnoj meri u istoj ravni, može da se smanji delovanje bočnih opterećenja na materijal koji se istiskuje, a tako se može smanjiti i zakošavanje rubova 14.

Kod rešenja sa slika 1-4, otvor 22 nije uniformne dubine već ima, kao što je prikazano na slici 4, oblasti 22a na jednoj strani otvora 18 kalupa relativno male dubine i oblasti 22b na drugoj strani otvora 18 kalupa veće dubine. Oblasti 22a se nalaze na jezičcima 24 i dubine oblasti 22a, 22b se biraju tako da obezbede da, kada jezičci 24, pri upotrebi, zauzmu ugnut položaj, napadne ivice 18a, 18b budu u znatnoj meri u istoj ravni.

Ako se želi, žleb 22 može da bude bočno pomeren u odnosu na otvor 18 kalupa na nekim delovima kalupa. Takvo bočno pomeranje izaziva bočna opterećenja koja deluju na metal koji se istiskuje da bi se na konvencionalan način korigovalo zakošavanje rubova 14. Ova tehnika može da se koristi, na primer, kada je stepen zakošavanja rubova 14 relativno mali i može relativno lako da se koriguje pomoću ove tehnike, ili kada upotreba delova žleba 22 različitih dubina nije praktična ili nije praktično potpuno korigovati zakošavanje pomoću ove tehnike.

Iako, kao što je ranije opisano, pri upotrebi, napadne ivice otvora kalupa dolaze u istu ravan ili znatno dolaze u istu ravan, ovo ne mora da bude slučaj. Da bi se postigla prednost ovog pronalaska, sve što je potrebno je da se, pri upotrebi, napadne ivice suprotnih strana otvora kalupa poklapaju ili znatno poklapaju jedna sa drugom. Ravan u kojoj se napadne ivice jednog dela kalupa poklapaju ne mora da bude zajednička sa onom u kojoj se poklapaju napadne ivice drugih delova otvora kalupa.

Slika 5 prikazuje varijantu rešenja sa slika 1-4. Kod rešenja sa slike 5, umesto da se koristi žleb 22 da bi se izazvalo nepoklapanje napadnih ivica 18a, 18b, napadna strana tela 16 kalupa nije ravnog oblika, već je oblikovana taka da je, na primer, napadna strana delova tela 16 kalupa koja definiše jezičak 24 podignuta u odnosu na delove koji defmišu ženske delove 26.

Treba primetm' da kod oba prethodno opisana rešenja razmak između napadnih ivica 18a, 18b u smeru istiskivanja blago i kontinualno varira ćelom širinom kalupa, na primer od maksimalnog na vrhovima jezičaka 24 do minimalnog na krajevima udaljenim odatle.

Iako kod prethodno opisanih rešenja žleb 22 ima ravno dno, on može ukoliko se to želi, da ima dno nagnuto pod uglom. Pretkomora za upravljanje protokom promenljive dužine matrice ili oblika može da sc, ako sc želi, postavi iznad otvora kalupa da bi se obezbedilo da brzina istiskivanja ćelom širinom kalupa bude u znatnoj meri uniformna. Alternativno, matrica promenljive dužine matrice može da se postavi ispod napadnih ivica 18a, 18b otvora kalupa da bi se postigao ovaj efekat. Osim toga, iako su u prethodnom opisu jezičci 24 oblika sa paralelnim stranicama, treba primetiti da ovo ne mora da bude slučaj i da je pronalazak primenljiv na kalupe koji imaju jezičke bilo kog oblika, na primer zakrivljenog ili V-oblika. Nekoliko jezičaka V-oblika su prikazani na slici 3 i obeleženi brojem 28.

Udaljenja na kojima se jezičci ugibaju i, prema tome, udaljenja na kojima napadne ivice otvora kalupa treba da budu razmaknute u mirovanju su veoma mala. Slika 6 prikazuje kalup sa četiri otvora 18 izrađena u njemu, od kojih svaki ima nekoliko jezičaka 24 i odgovarajuće ženske delove 26. Slika 7 je projekcija, u uvećanoj razmeri, jednog od otvora 18 prikazanih na slici 6. Na slici 7 osenčena površina je otvor 18 kalupa. Žleb 22 je izveden oko dela otvora 18 kalupa što za rezultat ima činjenicu da napadne ivice 18a delova otvora definisanog jezičcima 24 leže u jednoj ravni i da napadne ivice 18b definisane ženskim delovima 26 leže van te ravni. Žleb 22 je izveden samo na ženskim delovima 26 i nije uniformne dubine. Dubina žleba 22 na raznim mestima je obeležena na crtežu. Osim toga, žleb 22 nema ravno dno, već nagnuto pod uglom kao što je prikazano na slici 8.

Slika 9 prikazuje kalup za proizvodnju dela varijantnog poprečnog preseka. Kalup ima dva otvora. Opterećenje koje trpi telo kalupa nije uniformno već se menja u zavisnosti od udaljenja od ivice tela kalupa. Kao rezultat toga, jezičak na mestu blizu centra kalupa ce se ugibati različito od sličnog jezička koji se nalazi blizu ivice kalupa. Prema tome treba modifikovati razmake napadnih ivica otvora kalupa u mirovanju. Slika 9 rx>kazuje razmak napadnih ivica 18a, 18b u mirovanju na raznim tačkama oko dva otvora 18 kalupa,

Upoređujući sliku 9 sa slikom 2 primetiće se da su dva otvora na slici 9 identična, dok su oni na slici 2 oblika kao da su preslikani u ogledalu. Poželjno je proizvesti identične istisnute delove jer se time može pojednostaviti svaki proces obrade koji se izvodi neposredno posle istiskivanja. Tehnika iz ovog pronalaska omogućava da se kalupi koji imaju nekoliko otvora za istiskivanje identičnih delova naprave relativno lako. Na slici 9, žlebovi 22 su tako dimenzionisani da se obezbedi dovođenje pravilnog odnosa metala koji treba da se istisne do dva otvora 18 kalupa.

Rešenje prikazano na slikama 10 i 11 se razlikuje od već opisanih i prikazanih na slikama u tome sto je predviđeno za istiskivanje udubljenih delova. Kalup ima ženski deo 30 koji definiše veći broj otvora. Svaki otvor prima deo muškog dela 32. Muški i ženski delovi 30, 32 međusobno definišu otvore 18 kalupa. Svaki otvor 18 kalupa je tipa nulte matrice i ima napadne ivice 18a definisane muškim i ženskim delovima 30, 32. Muški deo 32 će se ugibati pri radu u odnosu na ženski deo 30, kao što je prethodno opisano. Takav ugib bi, kod tipičnog rešenja, doveo do međusobnog odstupanja napadnih ivica 18a, 18b. Prema pronalasku kalup se konstruiše tako da suumirovanju napadne ivice 18a definisane muškim delom 32 udaljene u smeru istiskivanja od onih definisanih ženskim delom 30 i tako da, pri upotrebi, ugib muškog dela 32 dovodi do smanjenja razmaka između napadnih ivica 18a, 18b, čime se smanjuje, na primer, tendencija da kružni istisnuti delovi dobiju eliptičan oblik. Poželjno je da se razmak napadnih ivica 18a, 18b smanji na nulu u smeru istiskivanja pri upotrebi, ali smanjenje razmaka na veoma malu meru može da bude prihvatljivo u nekim slučajevima.

Da bi se napravio kalup za istiskivanje prema pronalasku neophodno je odrediti koliko će se pri upotrebi ugnuti svaki deo kalupa. Jednom kada se ugib odredi, kalup može tako da se konstruiše da se obezbedi da se u svom ugnutom stanju pri upotrebi napadna ivica na jednoj strani otvora kalupa poklapa ili znatno poklapa sa onom na suprotnoj strani otvora na svim mestima na kalupu.

pri upotrebi napadna ivica na jednoj strani otvora kalupa poklapa ili znatno poklapa sa onom na suprotnoj strani otvora na svim mestima na kalupu.

Određivanje ugiba može da se postigne nizom tehnika. Na primer, stručnjak iz odgovarajuće oblasti može da bude ustanju da, zahvaljujući svom znanju, sa prihvatljivim stepenom tačnosti odredi koliki ugib može da se očekuje. Kod varijantne tehnike, može da se koristi kompjuterski model da bi sc odredile sile koje će verovatno da deluju na delove kalupa, i prema tome, očekivani ugibi tih delova. Za model se obično koristi metoda konačnih elemenata. Kod druge tehnike, kalup sa otvorom i drugim karakteristikama sličnim kalupu koji treba da se izradi može da se optereti i da se onda izmeri ugibi.

Jednom kada se odredi očekivani ugib, oko otvora kalupa se izrađuju žlebovi i oblikuju se. Posebno se kontroliše dubina žlebova da bi se obezbedilo da dođe do odgovarajućeg poklapanja napadnih ivica u ugnutom stanju. Izvođenje žlebova se lako obavlja brušenjem. Slika 12 prikazuje brusni točak 40 koji ima brusnu površinu 42 oblika zarubljenog konusa. Brusni točak 40 se postavlja tako da rotira oko ose nagnute u odnosu na smer istiskivanja da bi se izradio žleb čija je osnova pod uglom od 10° u odnosu na prednju stranu kalupa. Točak 40 je prečnika od oko 15mm.

Da bi se poboljšala otpornost kalupa na habanje poželjno je obraditi ga nitriranjem.

Iako brušenje, kao što je prethodno opisano, može da se koristi za izradu žleba, mogu se koristiti i druge tehnike ako se to želi.

Claims (7)

1. Kalup za istiskivanje koji sadrži telo kalupa sa otvorom (18) načinjenim u njemu, koje je definisano muškim delom koji štrči u ženski deo, gde su napadna ivica (18a) dela otvora (18) kalupa definisana muškim delom i napadna ivica (18b) suprotnog dela otvora (18) kalupa definisana ženskim delom međusobno nepoklopljene kada kalup nije u upotrebi, gde je napadna ivica (18a) dela otvora (18) kalupa definisana muškim delom, razmaknuta u smeru istiskivanja od napadne ivice (18b) dela otvora (18)kalupadefinisane ženskim delom za udaljenje koje nije uniformno oko otvora (18) kalupa gde je razmak takav da ugib muškog dela pri upotrebi dovodi napadne ivice (18a, 18b) u položaj u kome se znatno poklapaju,naznačen time što,što je na kalupu izveden žleb (22) neuniformne dubine, a barem deo barem jedne od napadnih ivica (18a, 18b) je definisan na preseku između otvora (18) kalupa i žleba (22).

2. Kalup prema zahtevu 1, naznačen time što, je otvor kalupa (18) oblika nulte matrice.

3. Kalup prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što, muški i ženski delovi zajedno, pri upotrebi, prave istisnuti deo sa barem jednom oblasti u obliku kanala.

4. Kalup prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što, muški i ženski delovi zajedno pri upotrebi prave istisnuti deo sa barem jednom udubljenom oblasti.

5. Postupak pravljenja kalupa za istiskivanje, naznačen time što, se određuje koliko će barem deo kalupa da se ugiba pri upotrebi, i izvođenjem žleba (22) oko barem dela otvora kalupa (18) koji je neuniformne dubine, čija dubina se bira tako da se obezbedi da se, pri upotrebi, napadna ivica (18a) dela jedne strane otvora kalupa (18) znatno poklapa sa onom na suprotnom delu otvora kalupa (18).

6. Postupak prema patentnom zahtevu 5, naznačen time što se žleb (22) izvodi brušenjem.

7. Postupak prema patentnom zahtevu 5, naznačen time što se ugib određuje metodom konačnih elemenata.