SE535682C2 - Förfarande för kallformning av ett plåtstycke genom bockning eller pressformning - Google Patents

Description

25 30 35 535 682 plàtstycket släpps kommer tryckspänningen i nämnda första del av den elastiska zonen att frigöras och sträva mot en uttänjning av plåtstycket tvärs mot böjens längdriktning och därigenom verka för en uträtning av böjen, dvs en ökning av böjradien. På motsvarande sätt kommer dragspänningen i nämnda andra del av den elastiska zonen att frigöras och sträva mot en hopdragning av plåtstycket tvärs mot böjens längdriktning och därigenom verka för en uträtning av böjen. När böjkraften på plåtstycket släpps strävar dessutom materialet vid neutrallagret, vilket vä- sentligen ej uppvisar någon dragspänning eller tryckspänning, att återfjädras till den ursprungliga form detta material uppvisade innan böjkraften applicerades. Under verkan av återfjädringsten- densen hos det sistnämnda materialet och de frigjorda spänning- arna i den elastiska zonen uppkommer följaktligen en viss uträt- ning av böjen och en återföring av plåtstycket i riktning mot dess form före böjningsoperationen, dvs det sker en återfjädring av plåtstycket.

Ett höghållfast metallmaterial uppvisar en högre sträckgräns än ett mjukare metallmaterial, vilket medför att det ovan beskrivna problemet med återfjädring är större vid bockning eller press- formning av ett höghållfast metallmaterial jämfört med motsva- rande bokning eller pressformning av ett mjukare metallmaterial.

Den önskade slutformen hos ett plåtstycke efter bockning eller pressformning kan exempelvis åstadkommas genom att plåt- stycket vid bockningen/pressformning böjs så långt att plåt- stycket efter frigöringen från formningsverktygen återfjädrar till den önskade slutformen. Det är dock mycket svårt att beräkna hur ett plåtstycke ska böjas för att inta en önskad slutform efter återfjädring och det krävs därför i regel omfattande och tidskrä- vande inprovningar innan den korrekta formningsgeometrin upp- näs. Dessutom kan även mycket små egenskapsvariationer mel- lan till synes identiska plåtstycken leda till förändrad återfjädring och således resultera i varierande slutform hos plåtstyckena efter bockningen/pressformningen av dessa. Vid användning en kon- ventionell formningsmaskin med formningsverktyg som är linjärt 10 15 20 25 30 35 535 682 rörliga relativt varandra i inbördes parallella riktningar är det dessutom inte möjligt att böja ett plåtstycke med en böjvinkel större än 90 grader, vilket medför att den största böjvinkeln efter återfjädring kommer att vara mindre än 90 grader. För att med hjälp av en sådan formningsmaskin åstadkomma en slutlig böj- vinkel hos ett plåtstycke på 90 grader efter återfjädring måste plåtstycket formas i flera steg, vilket kan vara komplicerat och tidskrävande.

Ett annat alternativ är att motverka nämnda återfjädring genom att mer eller mindre fullständigt plasticera materialet i plåtstyck- ets böjområde och således eliminera ovan nämnda elastiska zon.

Detta kan exempelvis åstadkommas genom att utöva en så kraf- tig tryckpåverkan mot ytan hos plåtstycket i böjområdet att sträckgränsen uppnås genom hela plåtstycket. För att åstad- komma en sådan omfattande plasticering vid formning av plåt- stycken av höghållfasta metallmaterial med hög sträckgräns krävs dock mycket höga tryckkrafter som kan vara svåra och ibland omöjliga att uppnå med en konventionell formningsmaskin.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ny och fördelaktig lösning på det ovan beskrivna problemet med åter- fjädring vid kallformning av ett plåtstycke.

SAMMANFATTNING AV UPPF|NN|NGEN Enligt föreliggande uppfinning uppnås nämnda syfte med hjälp av ett förfarande uppvisande de i patentkravet 1 angivna särdragen.

Enligt uppfinningen böjs plåtstycket över en avfasad kant hos ett verktyg så att det hos plåtstycket i området för den på så sätt bildade böjen, vilket område här benämns böjområde, uppkom- mer tryckspänning på den sida av neutrallagret som är vänd mot böjområdets insida och dragspänning på den sida av neutrallag- ret som är vänd mot böjområdets utsida, varvid det på böjområ- 10 15 20 25 30 35 535 682 dets insida kvarlämnas ett tomrum mellan plåtstycket och en kantyta hos den avfasade kanten. Därefter utövas tryckkraft på plåtstycket utanför nämnda böjområde på ett sådant sätt att böj- området underkastas kompression i plåtstyckets utbredningsrikt- ning tvärs mot böjens längdriktning. Efter denna kompression ut- övas tryckkraft mot böjområdets utsida så att böjområdet trycks inåt mot nämnda kantyta så att det i böjområdet uppkommer dragspänning på den sida av neutrailagret som är vänd mot böj- områdets insida och tryckspänning på den sida av neutrailagret som är vänd mot böjområdets utsida.

Enligt uppfinningen påverkas således böjområdet på sådant sätt att de zoner med tryckspänning respektive dragspänning som inledningsvis uppkommer i böjområdet vid böjningen av plåt- stycket kastas om så att det vid böjens insida uppkommer drag- spänning istället för tryckspänning och vid böjens utsida upp- kommer tryckspänning istället för dragspänning. När böjkraften på plåtstycket släpps kommer tryckspänning i den elastiska zo- nen på den sida av neutrailagret som är vänd mot böjens utsida att frigöras och sträva mot en uttänjning av plåtstycket tvärs mot böjens längdriktning och därigenom verka för en minskning av böjradien. På motsvarande sätt kommer dragspänning i den elastiska zonen på den sida av neutrailagret som är vänd mot böjens insida att frigöras och sträva mot en hopdragning av plåt- stycket tvärs mot böjens längdriktning och därigenom verka för en minskning av böjradien. l detta fall kommer således de fri- gjorda spänningarna i den elastiska zonen att motverka den tidi- gare nämnda återfjädringstendensen hos materialet vid neutral- lagret, vilket innebär att återfjädringen av plåtstycket kan reduce- ras och även helt elimineras i beroende av förhållandet mellan den böjradieminskande verkan hos de frigjorda spänningarna i den elastiska zonen och den böjradieökande återfjädringsverkan hos materialet vid neutrailagret.

Andra fördelaktiga särdrag hos förfarandet enligt uppfinningen framgår av de osjälvständiga patentkraven och den nedan föl- jande beskrivningen. 10 15 20 25 30 35 535 682 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar.

Det visas i: Fig 1a-1d schematiska illustrationer av olika steg i ett förfarande enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning för kallformning av ett plätstycke, och Fig 2b-2d schematiska diagram över spänningsfördelningen, vid de olika stegen enligt Fig 1b-1d, i ett snitt genom det ena böjområdet hos plåtstycket.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN l Fig 1a-1d illustreras schematiskt olika steg i ett förfarande en- ligt en utföringsform av föreliggande uppfinning för kallformning av ett plätstycke 1 av metallmaterial. l det illustrerade exemplet böjs plàtstycket 1 till U-form genom bockning längs med två rät- linjiga och inbördes parallella böjlinjer. Det uppfinningsenliga förfarandet kan dock även användas för att genom pressformning böja ett plåtstycke längs med en eller flera krökta böjlinjer.

Plàtstycket 1 kan exempelvis vara av höghàllfast metallmaterial, såsom stål eller aluminium.

Plätstycket 1 kallformas med hjälp av en formningsmaskin 2. I det illustrerade exemplet innefattar formningsmaskinen 2 ett för- sta verktyg 10, över vilket plàtstycket 1 är avsett att böjas, och ett andra verktyg 20 som är anordnat mittemot det första verkty- get 10. Det första verktyget 10 uppvisar en stödyta 11 som är vänd mot en motsvarande stödyta 21 hos det andra verktyget 20.

De första och andra verktygen 10, 20 är inbördes rörliga i riktning mot varandra för att medge ett i utrymmet mellan verktygen mot- 10 15 20 25 30 35 535 B82 taget plåtstycke 1 att pressas fast mellan stödytan 11 hos det första verktyget och stödytan 21 hos det andra verktyget. Det första verktyget 10 är försett med en första avfasad kant 12 för att bilda en första böjlinje hos det plåtstycke som skall formas och en andra avfasad kant 13 för att bilda en andra böjlinje hos det plåtstycke som skall formas. Dessa avfasade kanter 12, 13 sträcker sig parallellt med varandra på ömse sidor av stödytan 11. Respektive avfasad kant 12, 13 uppvisar en snedställd kant- yta 14, 15 som sträcker sig mellan stödytan 11 och en angrän- sande sidovägg 16, 17 hos det första verktyget 10. Övergången mellan respektive sidovägg 16, 17 och den angränsande kant- ytan 14, 15 är rundad och likaledes är övergången mellan re- spektive kantyta 14, 15 och stödytan 11 rundad.

Formningsmaskinen 2 innefattar vidare ett tredje verktyg 30 som innefattar en första del 30a belägen på en första sida av det andra verktyget 20 och en andra del 30b belägen på den andra sidan av det andra verktyget 20 mittemot den första delen 30a.

Dessa första och andra delar 30a, 30b är således belägna på ömse sidor av det andra verktyget 20. Det tredje verktyget 30 är linjärt förskjutbart relativt det första verktyget 10 och relativt det andra verktyget 20.

Plåtstycket 1 som skall formas anbringas med en central första del 1A av plåtstycket anliggande mot stödytan 11 hos det första verktyget 10 och med sidobelägna andra och tredje delar 1B, 1C av plåtstycket sträckande sig ut över de avfasade kanterna 12, 13 hos det första verktyget 10 på ömse sidor av den första plåt- stycksdelen 1A, såsom illustreras i Fig 1a. Vid en första sida är således nämnda första plåtstycksdel 1A ansluten till en andra plåtstycksdel 1B som sträcker sig ut över den första avfasade kanten 12 hos det första verktyget och vid en motsatt andra sida är den första plåtstycksdelen 1A ansluten till en tredje plåt- stycksdel 1C som sträcker sig ut över den andra avfasade kanten 13 hos det första verktyget. Den första plåtstycksdelen 1A är mottagen mellan stödytan 11 hos det första verktyget och stöd- ytan 21 hos det andra verktyget. 10 15 20 25 30 35 535 682 I det illustrerade exemplet är nämnda stödytor 11, 21 hos de för- sta och andra verktygen raka.

Efter det att plåtstycket 1 placerats mellan det första verktyget 10 och det andra verktyget 20 på det ovan angivna sättet under- kastas det första verktyget 10 och det tredje verktyget 30 en in- bördes förskjutning i riktning mot varandra så att den andra plåt- stycksdelen 1B under verkan av den första delen 30a hos det tredje verktyget 30 böjs över den första avfasade kanten 12 hos det första verktyget 10 och därigenom böjs relativt den första plåtstycksdelen 1A till bildande av ett första böjområde B1 hos plåtstycket, och så att den tredje plåtstycksdelen 1C under ver- kan av den andra delen 30b hos det tredje verktyget 30 böjs över den andra avfasade kanten 13 hos det första verktyget 10 och därigenom böjs relativt den första plåtstycksdelen 1A till bildande av ett andra böjområde B2 hos plåtstycket, såsom illustreras i Fig 1b. Vid denna inbördes förskjutning mellan de första och tredje verktygen 10, 30 hålls de första och andra verktygen 10, 20 på avstånd från varandra så att den första plåtstycksdelen 1A vid böjningen av de andra och tredje plåtstycksdelarna 1B, 1C buktas ut från stödytan 11 hos det första verktyget till anliggning mot stödytan 21 hos det andra verktyget. I detta skede av form- ningsförloppet sträcker sig således plåtstycket 1 i en båge mellan de två avfasade kanterna 12, 13 hos det första verktyget, varvid det föreligger ett tomrum mellan den första plåtstycksdelen 1A och stödytan 11 hos det första verktyget. Vid denna inledande böjning av plåtstycket uppkommer det i respektive böjområde B1, B2 tryckspänning på den sida av neutrallagret 8 som är vänd mot böjområdets insida 3 och dragspänning på den sida av neutral- lagret 8 som är vänd mot böjområdets utsida 4, såsom illustreras i Fig 2b. l Fig 2b-2d är dragspänning markerad med ett streckmönstrat område 5 och tryckspänning markerad med ett punktmönstrat område 6. Vidare är plåtstyckets centrumplan 7 markerat med streckad linje i Fig 2b-2d. 10 15 20 25 30 35 535 682 Vid nämnda inledande böjning av plåtstycket kvarlämnas ett tom- rum mellan plåtstycket 1 och kantytan 14 hos den första avfa- sade kanten 12 på insidan 3 av det första böjområdet B1 och ett tomrum mellan plåtstycket och den första delen 30a hos det tredje verktyget på utsidan 4 av det första böjområdet B1. På motsvarande sätt kvarlämnas ett tomrum mellan plåtstycket 1 och kantytan 15 hos den andra avfasade kanten 13 på insidan 3 av det andra böjområdet B2 och ett tomrum mellan plåtstycket och den andra delen 30b hos det tredje verktyget på utsidan 4 av det andra böjområdet B2.

De första och andra verktygen 10, 20 underkastas sedan en in- bördes förskjutning i riktning mot varandra så att den första plåt- stycksdelen 1A trycks samman mellan stödytorna 11, 21 hos dessa verktyg under det att det tredje verktyget 30 håller kvar de andra och tredje plåtstycksdelarna 1B, 1C i det böjda läget ge- nom att klämma fast dessa plåtstycksdelar mellan det första verktyget 10 och nämnda första och andra delar 30a, 30b hos det tredje verktyget 30, såsom illustreras i Fig 1c. Härigenom trycks den ovan nämnda utbuktningen hos den första plåtstycksdelen 1A ihop så att plåtstycket 1 i respektive böjområde B1, B2 under- kastas kompression i plåtstyckets utbredningsriktning tvärs mot böjens längdriktning. Genom denna hoptryckning av utbuktningen hos den första plåtstycksdelen 1A pressas material från den för- sta plåtstycksdelen 1A in i respektive böjområde B1, B2. Efter denna sammantryckning av den första plåtstycksdelen 1A sträcker sig plåtstycket 1 vid det första böjområdet B1 i en första båge över kantytan 14 hos den första avfasade kanten 12 och vid det andra böjområdet B2 i en andra båge över kantytan 15 hos den andra avfasade kanten 13 under kvarlämnande av ett tom- rum mellan plåtstycket och kantytan 14 hos den första avfasade kanten 12 på insidan 3 av det första böjområdet B1 och ett tom- rum mellan plåtstycket och kantytan 15 hos den andra avfasade kanten 13 på insidan 3 av det andra böjområdet B2. 10 15 20 25 30 35 535 682 De första och tredje verktygen 10, 30 underkastas därefter en fortsatt inbördes förskjutning i riktning mot varandra, under det att den första plåtstycksdelen 1A hålls kvar i det sammantryckta tillståndet mellan de första och andra verktygen 10, 20, så att re- spektive böjområde B1, B2 hos plåtstycket av det tredje verkty- get 30 trycks inåt mot den intilliggande kantytan 14, 15 hos det första verktyget, såsom illustreras i Fig 1d, så att det i respektive böjområde B1, B2 uppkommer dragspänning på den sida av neu- trallagret 8 som är vänd mot böjområdets insida 3 och tryckspän- ning på den sida av neutrallagret 8 som är vänd mot böjområdets utsida 4, såsom illustreras i Fig 2d. Vid detta steg i formnings- förloppet trycks plåtstycket i det första böjområdet B1 i riktning mot kantytan 14 hos den första avfasade kanten 12 under verkan av en skuldra 31a anordnad på den första delen 30a hos det tredje verktyget, medan plåtstycket i det andra böjområdet B2 trycks i riktning mot kantytan 15 hos den andra avfasade kanten 13 under verkan av en skuldra 31b anordnad på den andra delen 30b hos det tredje verktyget. I det illustrerade exemplet är re- spektive skuldra 31a, 31b snedställd med en lutning som motsva- rar lutningen hos den underliggande kantytan 14, 15 hos det för- sta verktyget 10.

Det formade plåtstycket 1 frigörs slutligen från verktygen 10, 20. 30.

Ovan nämnda inbördes förskjutningar mellan de första och tredje verktygen 10, 30 kan exempelvis åstadkommas genom att det första verktyget 10 hålls stationärt medan det tredje verktyget 30 förskjuts i riktning mot det första verktyget, eller alternativt ge- nom att det tredje verktyget 30 hålls stationärt medan det första verktyget 10 förskjuts i riktning mot det tredje verktyget.

Ovan nämnda inbördes förskjutning mellan de första och andra verktygen 10, 20 kan exempelvis åstadkommas genom att det första verktyget 10 hålls stationärt medan det andra verktyget 20 förskjuts i riktning mot det första verktyget, eller alternativt ge- 535 682 10 nom att det andra verktyget 20 hålls stationärt medan det första verktyget 10 förskjuts i riktning mot det andra verktyget.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till mo- difikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på områ- det, utan att denne för den skull avviker fràn uppfinningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 535 682 11 PATENTKRAV

1. Förfarande för kallformning av ett plåtstycke (1) genom bock- ning eller pressformning, i vilket förfarande: - plåtstycket (1) böjs över en avfasad kant (12, 13) hos ett verktyg (10) så att det hos plåtstycket i området (B1, B2) för den på så sätt bildade böjen, vilket område här benämns böj- område, uppkommer tryckspänning på den sida av neutrallag- ret (8) som är vänd mot böjområdets insida (3) och dragspän- ning på den sida av neutrallagret (8) som är vänd mot böjom- rådets utsida (4), varvid det på böjområdets insida (3) kvar- lämnas ett tomrum mellan plåtstycket (1) och en kantyta (14, 15) hos den avfasade kanten (12, 13), och - tryckkraft därefter utövas på plåtstycket (1) utanför nämnda böjområde (B1, B2) på ett sådant sätt att böjområdet under- kastas kompression i plåtstyckets utbrednlngsriktning tvärs mot böjens längdriktning, varefter tryckkraft utövas mot böjom- rådets utsida (4) så att böjområdet (B1, B2) trycks inåt mot nämnda kantyta (14, 15) så att det i böjområdet uppkommer dragspänning på den sida av neutrallagret (8) som är vänd mot böjområdets insida (3) och tryckspänning på den sida av neutrallagret (8) som är vänd mot böjområdets utsida (4). . Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att förfarandet innefattar följande på varandra följande steg: A) plåtstycket (1) anbringas med en första del (1A) av plåt- stycket mottagen mellan ett första verktyg (10) och ett andra verktyg (20), och med andra och tredje delar (1B, 1C) av plåt- stycket sträckande sig ut över avfasade kanter (12, 13) hos det första verktyget (10) på ömse sidor av den första plåt- stycksdelen (1A), B) det första verktyget (10) och ett tredje verktyg (30) under- kastas därefter en inbördes förskjutning i riktning mot var- andra så att de andra och tredje plåtstycksdelarna (1B, 1C) under verkan av det tredje verktyget (30) böjs över de avfa- sade kanterna (12, 13) hos det första verktyget (10) och där- igenom böjs relativt den första plåtstycksdelen (1A) till bil- 10 15 20 25 30 35 535 B82 12 dande av ett första böjområde (B1) hos plåtstycket vid den första avfasade kanten (12) och ett andra böjområde (B2) hos plåtstycket vid den andra avfasade kanten (13), under det att de första och andra verktygen (10, 20) hålls på avstånd från varandra så att den första plåtstycksdelen (1A) buktas ut vid denna böjning av de andra och tredje plåtstycksdelarna (1B, 1C), varvid det i respektive böjområde (B1, B2) kvarlämnas ett tomrum mellan plåtstycket (1) och en kantyta (14, 15) hos den avfasade kanten (12, 13) på böjområdets insida (3) och ett tomrum mellan plåtstycket (1) och det tredje verktyget (30) på böjområdets utsida (4), C) de första och andra verktygen (10, 20) underkastas därefter en inbördes förskjutning i riktning mot varandra så att den för- sta plåtstycksdelen (1A) trycks samman mellan dessa verktyg under det att det tredje verktyget (30) håller kvar de andra och tredje plåtstycksdelarna (1B, 1C) i det böjda läget, varigenom den i steg B bildade utbuktningen hos den första plåtstycks- delen (1A) trycks ihop så att plåtstycket i respektive böjom- råde (B1, B2) underkastas kompression i plåtstyckets utbred- ningsriktning tvärs mot böjens längdriktning, D) de första och tredje verktygen (10, 30) underkastas därefter en fortsatt inbördes förskjutning i riktning mot varandra, under det att den första plåtstycksdelen (1A) hålls kvar i samman- tryckt tillstånd mellan de första och andra verktygen (10, 20), så att respektive böjområde (B1, B2) hos plåtstycket av det tredje verktyget (30) trycks inåt mot den intilliggande kantytan (14, 15) hos det första verktyget så att det i respektive böjom- räde (B1, B2) uppkommer dragspänning på den sida av neu- trallagret (8) som är vänd mot böjområdets insida (3) och tryckspänning på den sida av neutrallagret (8) som är vänd mot böjområdets utsida (4), och E) det på så sätt formade plåtstycket (1) frigörs därefter från nämnda verktyg (10, 20, 30). . Förfarande enligt krav 2, kännetecknat därav, att i stegen B och D hålls det första verktyget (10) stationärt, medan det tredje verktyget (30) förskjuts mot det första verktyget. 10 15 535 682 13 . Förfarande enligt krav 2 eller 3, kännetecknat därav, att i ste- get C hålls det första verktyget (10) stationärt, medan det andra verktyget (20) förskjuts mot det första verktyget. . Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att plåtstycket (1) genom bockning böjs längs med två rätlin- jiga och inbördes parallella böjlinjer. . Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att plåtstycket (1) bockas till U-form. _ Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att plåtstycket (1) genom pressformning böjs längs med en eller flera krökta böjlinjer.