SE515383C2 - Anordning för att hålla en plåt i en tryckcellspress samt en tryckcellspress - Google Patents

Description

25 30 515 383 2 töjningen orsakar återfjädring och därmed försämrad formstabilitet. Det är därför önskvärt att i möjligaste mån reglera förhållandet mellan plastisk och elastisk töjning under formningsprocessen.

För att påverka töjningsförhållandet under formningen är tryckcellspressen ofta utrustad med någon typ av anordning för att bromsa ämnets eller plåtens rörelse.

Denna anordning kallas ofta plåthållare eller stödvall. I det följande kommer både beteckningen plåthållare och anordning för att bromsa plåtens rörelse att användas.

Plåthållaren har till uppgift att förhindra eller bromsa rörelsen hos vissa delar av plåten. Vanligen låter man plåthållaren bromsa rörelsen hos några av plåtens peri- fera delar, exempelvis dess fyra sidor. Genom att bromsa rörelsen hos vissa av plåtens delar under formningen, kommer materialets sträckgräns och därmed den plastiska töjningen generellt sett att uppnås tidigare.

En känd typ av plåthållare bygger på att plåtens perifera delar under formningen vilar mot stödvallar med plåt- hållarytor. Formningstrycket i tryckcellen bringas under formningsprocessen att, via membranet, verka på plåtens perifera delar, som härigenom pressas mot plåthållar- ytorna. På så sätt uppkommer en friktionskraft mellan plåthållarytan och plåten, som bromsar plåtens rörelse i riktning mot verktyget då plåten formar sig omkring detta.

Tekniskt problem Med den ovan beskrivna kända plåthållaren kommer plåthållarkraften att vara proportionell mot formnings- trycket. Detta medför att bromsverkan blir liten under formningsfasens inledning, då den relativa formföränd- ringen är förhållandevis stor. Härigenom kommer den plastiska töjningen att uppstå först i slutet av form- ningsprocessen och den totala töjningen blir liten, 10 15 20 25 30 35 annu ø-n .nu- 515 385 ' 00 3 vilket negativt påverkar detaljens styvhet och form- stabilitet.

I patentskriften US 3,75l,956 beskrivs en tryckcellspress med en plåthållare där plåthållarkraften gjorts oberoende av formningstrycket. Den beskrivna pressen innefattar en bädd med en ämneshållarplatta på vilken plåten som ska formas placeras. Ett formningsverktyg i form av en dyna är anordnad i en övre ram, som kan höjas och sänkas i förhållande till bädden. I formningsverktygets nedre perifera del är ett ringformigt plåthållarorgan anordnat.

Då plåten är på plats sänks den övre ramen och verktyget, så att plåthållarorganet kommer i kontakt med plåten, runtom dess periferi. Formningen sker genom att ett tryckmedium pumpas in under plåten och pressar denna upp mot formningsverktyget, varvid plåten formas efter detta.

Plåthållarkraften åstadkommes och regleras med hjälp av ett flertal hydrauliska cylindrar med kolvar, som är anordnade i den övre ramen, runtom det ringformiga plåt- hållarorganet. Genom att tillföra respektive föra bort hydraulvätska från dessa cylindrar bringas kolvarna att med varierande kraft trycka mot plåthållarorganet, som i sin tur pressar plåten mot ämneshållarplattan. Härigenom uppstår en friktionskraft, som kan varieras och som bromsar rörelsen hos plåtens periferiella delar.

Vid försök har det nu visat sig, att speciellt initial- töjningen i vissa applikationer är helt avgörande för att erhålla den önskade töjningsbilden, resulterande i en hög styvhet och god formstabilitet hos den färdiga produkten.

Detta gäller särskilt vid formning av dubbelkrökta ytor, exempelvis vanligt förekommande karossdelar för fordonsindustrin, såsom en personbils samtliga ytterpaneler. Speciellt vid formning av sådana detaljer bör, så snart den önskade sträckningen av plåten är avklarad, plåthållarkraften reduceras till ett minimum, för att undvika bristning av plåten under slutformningen. 10 15 20 25 30 35 515 383 n ooøo o 4 Den i US 3,75l,956 beskrivna anordningen kan visserligen användas för att i initialskedet anbringa en förhål- landevis stor plåthållarkraft och att därefter reducera denna. Den kända anordningen är emellertid komplicerad och innefattar en mångfald rörliga delar, kanaler, cylindrar och ventiler. Anordningen är således dyr att tillverka. Dessutom orsakar den höga komplexiteten reducerad driftsäkerhet och ett stort servicebehov. Det vore således önskvärt att förfoga över en enklare, mindre kostsam och tillförlitligare plåthållare, som kan till- försäkra stor plåthållarkraft under initialskedet och en liten kraft under slutformningen.

Ytterligare ett problem hos den i US 3,75l,956 beskrivna anordningen är att den innefattar en mångfald ledningar och medel för att såväl tillföra som föra bort hydraul- vätska till, respektive från de hydrauliska cylindrarna.

Sådana ledningar och medel är inte bara utrymmeskrävande utan utgör också besvärande försvagningar i press- konstruktionen. Vid flexformning av stora detaljer används formningstryck på upp till 1400 bar. Dessa höga tryck ställer mycket stora krav på bland annat utmatt- ningshållfastheten hos pressen, varvid ovan nämnda försvagningar utgör en allvarlig begränsning för användandet av pressen.

Det vore därför önskvärt att förfoga över en plåthållare, som uppfyller funktionskraven utan att nödvändiggöra kanaler, cylindrar, uppborrningar eller andra försvag- ningar i plåthållaren själv eller i tryckcellspressen i övrigt.

Ett ändamål för föreliggande uppfinning är därför att tillhandahålla en plåthållare för tryckcellspressar, som möjliggör att upprätthålla en stor plåt- eller ämnes- hållarkraft under formningens initialskede och att där- efter hastigt reducera denna kraft, vilken plåthållare har en enkel tillförlitlig konstruktion, som inte nöd- 10 15 20 25 30 au.- »Q-o .,. 515 383 -E ---. 5 vändiggör anbringande av rörliga eller försvagande arrangemang i tryckcellspressen.

Lösningen Detta ändamål uppnås med föreliggande uppfinning genom en anordning av det inledningsvis angivna slaget, som kännetecknas av två eller flera delar, som är separerbart fixerbara i förhållande till varandra och som, i fixerat läge, mellan sig definierar ett spel för mottagande av ämnet.

Det arkformiga ämnet är under formningen inspänt i spelet mellan de fixerade delarna. Då plåtformningskraften appliceras på ämnet deformeras detta, varvid en drag- spänning uppstår i ämnet. Denna dragspänning strävar efter att dra den inspända delen av ämnet ut ur spelet. Ämneshållarkraften uppkommer härvid på grund av friktion mellan ämnet och de fixerade delarna samt eventuellt av lokal deformation av den del av ämnet, som är inspänd i spelet, då ämnet dras ut ur detta.

Genom att ge de samverkande delarna och därmed spelet en bestämd geometri är det möjligt att bestämma storleken på plåthållarkraften. Genom att exempelvis låta spelet vara större än ämnets tjocklek kan plåthållarkraften göras mindre beroende av friktionen och mer beroende av deformationsarbetet. Genom att göra plåthållarkraften i högre grad beroende av deformationsarbetet än av friktionsarbetet, erhålls en större förutsägbarhet av plåthållarkraften och därmed bättre repeterbarhet av formningsprocessen. Detta i sin tur leder till en högre produktkvalitet hos de formade detaljerna. Spelstorlekar mellan 1,10 och 1,40, speciellt omkring 1,25 gånger tjockleken hos plåten före formningen har visat sig ge goda resultat.

Genom att bestämma hur stor sträcka av ämnet i dess rörelseriktning, som ska passera genom spelet, är det 10 15 20 25 30 t: au»- anwa ...o 515 383 uu-.v 6 också möjligt att fastställa den tid under vilken plåthållarkraften ska verka. Då den från början inspända delen av ämnet passerat ut ur spelet och ämnet därmed frigjort sig från plåthållaren, upphör plåthållarkraften helt att verka.

Delarnas separerbarhet möjliggör enkel inspänning av ämnet, före det att formningstrycket appliceras.

Anordningen tillåter exempelvis, att inspänningen av ämnet kan ske antingen på plats i den öppnade tryckcells- pressen eller, om plåthàllaren lyfts ur pressen, utanför densamma.

Anordningen enligt uppfinningen erbjuder således en mycket enkel och tillförlitlig plåthållarkonstruktion med vilken plåthållarkraftens storlek och varaktighet kan bestämmas med, för många tillämpningar, tillräckligt god noggrannhet.

Det noteras även att anordningen enligt uppfinningen inte innefattar några rörliga delar, kanaler, cylindrar, kolvar, ventiler, fjädrar eller andra organ, som kan reducera tillförlitligeten eller hållfastheten.

Anordningen är inte heller beroende av att några sådana organ är anordnade i tryckcellspressen eller annorstädes.

Ytterligare fördelar hos uppfinningen framgår av de efterföljande patentkraven.

Figurbeskrivning En exemplifierande utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i anslutning till de bifogade figurerna.

Figur l visar ett schematiskt längdsnitt genom en tryckcellspress med en anordning enligt uppfinningen vid vardera änden.

Figur 2 visar, mer i detalj, ett schematiskt snitt genom en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 515 383 7 Figur 3 visar ett tvärsnitt genom en del av en anordning enligt uppfinningen med ett ämne som utsätts för ett formningstryck.

Den i figur 1 visade tryckcellspressen 1 innefattar ett bottentràg 2 och en överdel 3. I överdelens 3 nedre del är ett flexibelt membran 4 infäst så att en sluten tryckcell 5 avgränsas av membranet 4 och överdelen 3. I tryckcellen 5 mynnar en tryckledning 6 för tillförsel av ett tryckmedium, som medelst en högtryckspump 7 kan pumpas från en extern behållare 8 till tryckcellen 5. Överdelen 3 är höj- och sänkbar i förhållande till bottentråget. I figuren visas pressen då överdelen 3 är i sitt sänkta läge, varvid membranet 4 pressas fast mellan överdelen och bottentråget 2. För att motstå de mycket stora påkänningar som uppstår vid flexformningen är pressen på ett känt, icke visat sätt, förspänd medelst en omkring pressen lindad förspänd tråd.

I bottentråget 2 är en bottenplatta 9 anordnad. Ett formningsverktyg 10 är placerat på och fixerat vid bottenplattan 9. Formningsverktyget 10 utgörs i det visade exemplet av en positiv, dubbelkrökt form för tillverkning av ett biltak. På bottenplattan är även två stycken plåthàllare 11 anordnade, en i var ände av bottenplattan 9. Utrymmet mellan plàthållarna 11 och bottentrågets 2 vägg är lämpligen fyllt med gummi 19, för att förhindra att membranet 4 under inverkan av form- ningstrycket pressas ned i detta utrymme och därmed töjs onödigt mycket.

I figur 2 visas den, enligt figur 1, högra plåthàllaren 11 mer i detalj. Plåthållaren innefattar en stomme 12 och ett överfall eller anhåll 13, som medelst ett flertal bultförband 14 är separerbart fixerat vid stommen 12. I stommen 12 är en làngsträckt vulst 15 anordnad. Vulstens 15 longitudinella axel sträcker sig vinkelrätt mot papperets plan. 10 15 20 25 30 35 515 383 8 Vulsten 15 är fast anordnad i stommen 12, så att dess övre del skjuter in ett stycke i en långsträckt urtagning 16, som är anordnad i överfallet 13, mitt för vulsten 15 och parallellt med dennes longitudinella axel. Denna del av vulsten 15 uppvisar en konvex yta 15a, som i det visade exemplet definieras av två radier förbundna med en rät linje hos det i figuren visade tvärsnittet av vulsten. Denna konvexa yta l5a kan emellertid antaga många andra utåt buktande former och sålunda definieras exempelvis av en enda radie hos vulstens tvärsnitt. Ur- tagningen 16 uppvisar en konkav yta, som motsvarar vulstens konvexa yta l5a. Genom att variera vulstens 15 och urtagningens 16 geometrier bestäms storleken på den önskade plåthållarkraften. Speciellt storleken hos radierna påverkar denna kraft. En större radie hos vulst och urtagning ger exempelvis en lägre plåthållarkraft än en motsvarande mindre radie.

Som framgår av figuren definierar det vid stommen 12 fixerade överfallet 13 och stommen 12 med vulst 15, mellan sig ett spel 17. I figur 3 visas hur en plåt 18, som uttsätts för ett formningstryck "P" är anordnad i spelet 17.

Refererande till figur 1 - 3, beskrivs nedan en formningscykel.

Tryckcellspressen 1 öppnas genom att överdelen 3 med membran 4 lyftes till sitt övre läge. Bottenplattan 9 med plåthållare 11 lyfts ur pressen. Därefter öppnas plåt- hållarna genom att bultarna 14 lossas. Överfallet 13 lyfts eller fälls upp så att spelet 17 vidgas.

Den plåt 18, som ska formas är exempelvis av stål, aluminium, karossplåt eller sandwichplåt och har en rektangulär form med måtten 1 x 2000 x 4000 mm. Plåt- ens 18 kortsidor skjuts in i det vidgade spelet mellan plåthållarnas 11 stomme 12 och överfall 13, så att plåtens båda kortändar skjuter in ett stycke förbi 10 15 20 25 30 35 515 383 9 vulsterna 15. Längden hos den sträcka som plåten föres förbi vulsterna påverkar plåthållarkraftens varaktighet under formningsprocessen. Ju längre sträcka, desto längre tid tar det för plåten att frigöras från plåthållaren, varvid plåthållarkraften kommer att verka under en större del av formningsprocessen. Då plåten är på plats sänks överfallet 13 åter ned och fixeras med bultarna 14 vid stommen 12. Härvid kommer den från början väsentligen plana plåten 18 att deformeras så som framgår av figur 3.

Spelets 17 geometri tvingar plåten att antaga en generel vågform med en vågtopp 18a i huvudsak mitt för vulstens 15 och urtagningens 16 symmetrilinje. Den del av plåten 18, som tidigare skjutits in förbi vulsten (till höger i figur 3) bildar en så kallad svans 18b.

När plåten 18 på detta sätt är fixerad i plåthållarna 11, lyfts bottenplattan 9 med plåthållare 11 och plåt 18 in i pressen och placeras i bottentråget 2. Pressen stängs genom att överdelen 3 sänks ned, varvid membranet 4 kläms fast mellan överdelen 3 och bottentråget 2. Därefter bringas högtryckspumpen 7 att tillföra tryckmedium från behållaren 8 till tryckcellen 5. Membranet 4 pressas under stegringen av formingstrycket mot plåten 18, som börjar att formas mot verktyget 10. Under den inledande stegringen av formningstrycket deformeras plåten 18 och en dragspänning uppkommer i plåten. Dragspänningen strävar efter att dra plåtens perifera delar mot mitten.

Den ände av plåten som visas i figur 3 dras således åt vänster i figuren. Eftersom överfallet 13 med urtagning 16 är fixerat vid stommen 12 med vulst 15 bromsas emellertid plåtändens rörelse ut ur spelet 17.

Den broms- eller plåthållarkraft, som uppkommer beror av friktionen mellan plåten 17 och överfallet 13, respektive stommen 12 med vulst 15 samt av det arbete som krävs för att deformera plåten på dess väg ut genom spelet 17.

Friktionen kan påverkas exempelvis genom val av material med olika friktionskoeficient och genom smörjning. 10 15 20 25 30 35 515 585 10 Deformationskraften kan påverkas i första hand genom val av lämpliga geometrier så som antytts ovan. Även plåtens materialegenskaper har naturligtvis inverkan på deforma- tionskraften, men dessa egenskaper är ofta inte variabla utan bestäms av kraven på den slutgiltiga produkten. För att öka repeterbarheten hos formningsprocessen är det önskvärt att plåthållarkraften i högre grad är beroende av deformationskraften än av friktionskraften. Därför är spelet utformat något större än plåttjockleken. I det visade exemplet är spelet omkring 1,25 gånger större än den nominella plåttjockleken.

Genom lämpligt val av ovanstående parametrar kan en lagom stor plåthållarkraft uppnås under initialskedet av form- ningen. Härvid uppkommer en kraftig töjning av plåten redan under detta initialskede, varvid plåten 18 erhåller den önskvärda styvheten och formstabilliteten. Även om plåthållarkraften är stor kommer en viss rörelse av plåten ut ur spelet 17 att förekomma. Efter en tids töjning kommer plåtens svans l8b att ha paserat förbi vulsten 15, till vänster i figur 3, varvid plåthållar- kraften hastigt reduceras. Då svansen l8b har passerat helt ut ur spelet 17 upphör plåthållarkraften och den slutliga formningen av plåten 18 mot verktyget 10 kan fullbordas med ringa risk för bristningar i materialet.

Såsom nämnts tidigare är den tid under vilken plåthållar- kraften ska upprätthållas beroende av svansens l8b längd.

Denna längd väljs, naturligtvis beroende även av övriga parametrar, så att den bromsande kraftens varaktighet får en så gynnsam inverkan som möjligt på formningsprocessen töjningsbild.

I sammanhanget noteras att överfallet eller anhållet 13 med fördel utformas så att, såsom framgår av figur 1 och 2, de delar av plåten 18, som ska bromsas är isolerade från kontakt med membranet 4. Härigenom reduceras kraftigt formningstryckets inverkan på plåthållarkraften. l0 515 583 u-»u ll Det har vid försök visat sig att, i en press med plåthållare enligt teknikens tidigare ståndpunkt, pláthållarkraften med upp till 75% är beroende av formningstrycket och endast till 25% av plåthållar- geometrin. Genom en lämplig utformning av överfallet 13, är det med en anordning enligt uppfinningen möjligt att reducera plåthållarkraftens beroende av formningstrycket till endast 25%.

Efter avslutad formning öppnas åter tryckcellspressen l och bottenplattan 9 med plåthàllare ll och den färdigformade produkten lyfts ut ur bottentràget 2.

Produkten lyfts av verktyget lO och plåthållarnas ll överfall 13 kan åter fjärmas från respektive stomme 12 för placering och inspänning av ett nytt ämne.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 515 383 12 Patentkrav

1. Anordning för att bromsande hålla en företrädesvis arkformig plàt (18) vid formning av plàten i en tryck- (1), plàten rör sig i en bestämd riktning da plàten formas mot cellspress under vilken formning åtminstone delar av ett verktyg (10) genom att ett hydrauliskt formningstryck via ett elastiskt membran (4) anbringas pá plàtens ena sida, kännetecknad av tvà eller flera delar (12, 13), som är separerbart fixerbara i förhållande till varandra och som, i fixerat läge, mellan sig definierar ett spel (17) för mottagande av plàten (18), vilket spel (17) är större än plàtens (18) tjocklek och uppvisar en generell vàgform, anordnat sà att àtminstone delar av kanten av plåten deformeras och passerar förbi àtminstone en av delarna (12, 13) under tryckcykelns lopp.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att spelet (17) är sà utformat, att fixeringen av delarna (12, 13), med en mellanliggande plàt (18) medför deformation av ~plàten.

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att spelet (17) är sà utformat att plàten (18) deformeras sa att ett tvärsnitt genom pláten,_i huvudsak parallellt med dess rörelseriktning, uppvisar en generell vàgform.

4. Anordning enligt krav 1-3, kännetecknad av att spelet (17) är 1,10 - 1,40, företrädesvis 1,25 gånger större än plàtens (18) tjocklek.

5. Anordning enligt nagot av krav 1-4, kännetecknad av att en först del (12) innefattar en vulst (15), som uppvisar en konvex yta (l5a) och att en andra del innefattar ett anhàll (13) med en urtagning (16) uppvisande en motsvarande konkav yta. 13

6. _nordning enligt nagot av krav l-4, kännetecknad av att tvà eller flera delar (l2, 13) anordnas pà periferin av ett verktyg (10) för att bromsande halla pláten (18) i mer än en rörelseriktning.

7. Tryckcellspress (1) för formning av plàt (18) innefattande en eller flera anordningar (ll) enligt nágot av ovanstående krav. ... ... . . ,. .. . -._ _^-_ --_ - , e. .. .. ., . .a . ~ 1 .Q »n -1 <~ z : 'I f' '- ; 1>x 8 0 I « I ' '.' . ~ . . . 1 ~ . ~ v . . . K 1 .. ...nu