WO2011161284A1 - Prensa de estampacion - Google Patents

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WO2011161284A1
WO2011161284A1 PCT/ES2011/070100 ES2011070100W WO2011161284A1 WO 2011161284 A1 WO2011161284 A1 WO 2011161284A1 ES 2011070100 W ES2011070100 W ES 2011070100W WO 2011161284 A1 WO2011161284 A1 WO 2011161284A1
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WO
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plate
punch
mattress
die
ejector
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070100
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Inventor
José Lozano Bonet
Original Assignee
Fineblanking Press Systems, S.L.
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Publication date
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Priority to US13/806,377 priority patent/US20130098218A1/en
Priority to BR112012033132A priority patent/BR112012033132A2/pt
Priority to EP11797645.6A priority patent/EP2586543B1/en
Priority to MX2013000179A priority patent/MX340252B/es
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/002—Drive of the tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D45/00—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass
    • B21D45/003—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass in punching machines or punching tools
    • B21D45/006—Stripping-off devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
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    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/02—Die-cushions
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    • B21D45/06—Stripping-off devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/869—Means to drive or to guide tool
    • Y10T83/8821—With simple rectilinear reciprocating motion only
    • Y10T83/8858—Fluid pressure actuated

Definitions

  • the present invention aims at a press for stamping high precision metal plates provided with a set of elements that have great advantages over the state of the art, including a single lower hollow central piston that prevents imbalances in the pressing, and which It allows the evacuation of the pipes, upper and lower adaptation plates, lower undercarriage on the bench, upper and lower puncture plates, and a false matrix on a matrix plate.
  • US 4267753 discloses an apparatus for producing a stamped part from a strap, which comprises a lower ejector moved by a set of helical springs and a central spring for driving the upper ejector. This type of cut is commercially called GRIP FLOW ® .
  • US 4905556 discloses a printing press comprising two upper and lower central hydraulic cylinders for driving the ejectors, with the expulsion of the parts and of the pipes or cuttings together from the lower bench upwards. It also includes a clamping ring for securing the surrounding material to the piece during stamping. This cutting system is called "fine cutting.”
  • WO 01/00396 describes a device for cutting parts from a sheet of material, which comprises a press and is provided with a set of hydraulic cylinders and at least one additional compensation cylinder at the bottom.
  • US 6370931 describes a press practically the same as that of US 4267753, but in which the coil springs have been replaced by hydraulic cylinders.
  • the so-called pipes or cuttings are expelled together with the finished piece, so they subsequently need a second "pumped” or similar operation through a sieve to separate said pipes or cuttings of the finished pieces.
  • a pipe is locked in the stamping area it can damage the die, or even the press.
  • the material for the manufacture of the piece is handled in such a way that the most important waste of the strip called "scrap" is ejected in a single direction, while the pieces and cuttings are ejected together, therefore there are only two ways of expulsion for waste and finished parts, ending up interrelated pieces and cuts with the danger of sending finished parts to the customer along with some cuts, especially in the supply of automotive parts.
  • V-ring clamping ring
  • the purpose of this clamping ring is to "nail” or soak into the surrounding material to what will be the finished piece a wedge in "V” shape so that it blocks the material before being “punching.” In this way the deformations of the material surrounding the final piece are minimized and therefore the deformations of the final piece itself are minimized. However, this does not happen according to the invention, as will be described later.
  • This manufacturing system entails a higher consumption of raw material that in some cases may be 35% higher than would be desirable, and taking into account that said increase directly results in the cost of the piece, it can be considered a problem serious, even more so if the piece to be manufactured should be constructed from high-value materials on the market such as copper, stainless steels. It has been found, however, that the use of said clamping ring causes a loss of flatness in the finished part, because said clamping ring at the time of exercising its function of "blocking" the material also blocks the release of the stresses exerted by the cutting of the piece, so that these stresses cannot be transmitted to the residue or "scrap" that would be most desirable, a problem that is solved with the present invention.
  • the system itself is a system designed for small and medium thicknesses, but it is not suitable for the manufacture of thick thickness pieces in large productions due to its own configuration as will be explained later.
  • the upper hydraulic mattress is formed by at least two cylinders, said mattress not being guided by any guide element that guarantees its perfectly vertical and synchronous movement, so that there is an imbalance problem that affects the position and movement of the upper ejector, and either due to the failure of one of them, or simply due to internal friction or pressure differences.
  • the effect of "axial blocking” can result in the breakage of the mattress runner, as well as the transfer sails, upper ejector, punching punch (piercing punch) or the cutting matrix itself, affecting the tooling or the quality of the piece.
  • the undercarriage of the upper mattress is thin and is not guided by the case of its bending in both the compression and extension cycles, directly affecting the tooling and causing the breakage of the same, as well as the quality of the piece .
  • the upper hydraulic mattress is inserted into a cavity and, in contrast, is its undercarriage, and in contact with it is the upper plate of the matrix holder commonly called "Die-set".
  • the GRIP FLOW® design places the upper mattress cavity just above the point where all the cutting effort, or tonnage necessary for it, is exerted, so that the top plate of the "Die-set" is not supported on its uppermost face at the time of cutting the piece, that is, on the face where it is in contact with the upper mattress runner.
  • the cutting die extends along the entire useful surface of the tooling, is formed by a plate of the same size as the punching plate or the suffering plate of the tooling, the die is composed of a plate that exerts the action of cutting and a plate that supports it and guides the piece once its perimeter has been cut.
  • This design entails the problem that if there is a break in the matrix or it is badly damaged, the entire plate will have to be replaced with a new one, with the consequent cost.
  • the lower ejector plate reproduces the movement driven by the carriage of the press and by the action of the transfer candles not being “guided” by any element that guarantees the accuracy of its movement or its verticality, the result is bends and bites in the awl.
  • the lower mattress is composed of at least two hydraulic cylinders, said mattress not being guided by any guide element that guarantees its perfectly vertical and synchronous movement, so there is an imbalance problem that affects the position and movement of the lower transfer candles and therefore of the lower ejector with respect to the punch, such that the ejector can bite the punch in its movement of expulsion upwards, damaging said punch.
  • the punch is placed on a lower plate of the matrix holder;
  • This plate is made of soft material, that is, without hardening or hardening, therefore, due to the effect of the cutting pressure, the punch will "stick" into said plate.
  • the punch is attached to the lower part of the tooling to prevent it from being pulled out at the time of expulsion, however the punch consists of a wall that facilitates its mooring, there is a problem holding this punch in those parts that have very little wall between the outside of the piece and the internal draft, not having enough surface to accommodate any screw of a size sufficient to withstand the tensile stress of the stripping of the scrap or the rest of the band outside the punch, so it does its production is unfeasible without the walloon, so its manufacturing is highly expensive.
  • the lower part of the tooling according to US 6370931, consists of a punch, a lower stripper, transfer candles and a lower plate of the die holder or "die-set".
  • This set rests on a plate that corresponds to the press bench, this bench has a through hole of considerable size to let the pipes or cuttings pass through it, so the problem of deformation above.
  • the plate rests on the matrix holder, but the support in the area of the plate's draft does not exist therefore the matrix holder is deformed by the effect of the cutting pressure and the tonnage exerted precisely in that area from the effort on the punch deforming said plate in that area permanently; this affects the support of the punch that loses alignment and verticality, generating the consequent "bite" on the die in successive cycles due to the extremely restricted tolerances between punch and die, and permanently damaging the tooling.
  • Precision stamping requires a balance of the two parts of the matrix, upper and lower, since when any imbalance occurs two unwanted effects occur: a first effect is a loss of precision in the stamping of the pieces, and a second effect is a greater wear of the matrices, and therefore an increase in the cost of production and a decrease in productivity.
  • the object of the present invention is a printing press that solves all the above-mentioned problems, allowing high precision and durability of the dies, and safety in the evacuation of the pipes, achieving greater stability in the manufacturing of the parts.
  • the press of the invention comprises:
  • a lower fixed body comprising a bench;
  • a superior mobile body called a press car;
  • a mobile body with respect to the upper mobile body (upper mattress);
  • a die assembly formed by an upper part of the die assembly integral with the upper mobile body, and a lower part of the die assembly integral with the bed;
  • a guiding device of the upper part of the die assembly with respect to the lower part of the die assembly is
  • the bed top comprises a housing for a lower adaptation plate.
  • it also comprises inferiorly a support or a housing for a lower runner, in addition to a set of through holes for the passage of transfer candles.
  • the lower adaptation plate also comprises a set of through holes for the passage of the transfer candles, as well as holes for the exit of the pipes or cuttings through them. This lower adaptation plate prevents deformation of the lower die plate.
  • This lower adaptation plate will normally be made of steel.
  • the lower leg is located in the lower part of the bed and includes through holes also for the passage of the transfer candles and for the exit of the pipes or cuttings, the latter being a single wide hole.
  • Said undercarriage will be made of tempered steel.
  • Said lower runner Its purpose is to avoid permanent deformations on the lower part of the bed by the impacts from the lower mattress in each cycle of ejection of the die-cut pieces. In addition, if said deformations are caused by continued use, it is possible to replace said lower runner, without having to replace the bed.
  • the lower mattress is formed by a single, central and hollow hydraulic cylinder with an annular section.
  • the central hollow of said lower mattress allows the lower evacuation of pipes or cuttings therethrough without the decompensation or imbalance existing in lower mattress devices formed by multiple cylinders.
  • the hydraulic cylinder is double-acting, so that movements and accelerations can be controlled, being especially advantageous for reducing the impact on the lower frame of the bed.
  • the hydraulic cylinder is provided with a position sensing device, such as an encoder.
  • the lower part of the die assembly is formed by a lower die holder plate, a lower die die, a lower punch holder plate, and possibly a punch press plate, and a lower punch and ejector.
  • the punch plate is used to position the punch. In some cases the punch simultaneously performs the functions of matrix. If the punch does not have the appropriate size to be fastened inferiorly with screws, then an additional plate called a punch press plate may be used, which comprises a means for holding the punch by means of a lock, said clamping means formed by one or more pieces.
  • This lower punch plate as well as the punch press plate, where appropriate, is arranged on a lower die of the die. If the punch can be fastened by screws, only the lower punch plate described above will be required for positioning.
  • the lower part of the die assembly comprises a lower ejector.
  • Said lower ejector is provided with transfer candles for exerting the ejection movement, and with guide columns that slide through guide bushings, guaranteeing a perfect balance and high precision in the vertical movement of the lower ejector.
  • the upper mattress comprises a base plate in which a single central double acting hydraulic cylinder is arranged, which in its lower part mounts a tempered runner to avoid deformation of said hydraulic cylinder due to the effort of the plate transmission sails of adaptation to the car.
  • the hydraulic cylinder can be double acting, so that movements and accelerations can be controlled.
  • the hydraulic cylinder is also provided with a position sensing device, such as an encoder.
  • the base plate comprises a housing for a car adaptation plate.
  • Said plate comprises through holes for the housing of transmission candles, which we call transmission candles of the car adaptation plate.
  • This car adaptation plate can be fastened by screws or by a quick hitch.
  • An upper die holder plate can be attached to both the base plate and the car adaptation plate.
  • an upper die die To said upper die holder plate is attached an upper die die, an upper punch plate, an upper guide plate and an upper die plate. All these plates are made of tempered steel.
  • Attached to the upper matrix plate is an upper matrix.
  • an upper ejector that slides through them is arranged on the die and on the upper guide plate.
  • One or more draft punches are housed in the upper punch plate, through which the upper ejector slides.
  • Said ejector is extended by means of transmission candles of the upper ejector that pass through the plate assembly that constitutes the upper part of the die assembly, and which rest on the transmission candles of the car adaptation plate.
  • the ejection of the die-cut piece is produced by the action of the hydraulic cylinder of the upper mattress, through the upper bearing and the transmission sails of the car adaptation plate and the transmission sails of the upper ejector, which act directly About the ejector.
  • Both the bottom and the top of the die assembly are mounted on pins to ensure their respective alignment.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of the printing press of the invention
  • Figure 2 shows a detail of a first punch clamping device, by way of example
  • Figure 3 shows a detail of a second punch clamping device, by way of example
  • Figure 4 shows a detail of the assembly of the punch, by means of screws.
  • Figure 5 shows a view of a printing press of the GRIP FLOW ® antecedent system in which the imbalance of the lower mattress produced by an oil leak, a differential wear of the hydraulic cylinders, a differential in the internal friction, losses can be seen of different load in the hydraulic lines, or other causes;
  • Figure 6 shows a detail of the theoretical position of the lower ejector on the lower punch in the machine of the figure
  • Figure 7 shows a detail of the real effect produced when the lower ejector suffers a slight imbalance, according to the prior art of Figures 5 and 6;
  • Figure 8 shows a detail of a bite produced in the punch by the lower ejector due to the unbalance of the lower mattress, according to the system of Figures 5 to 7.
  • a printing press of a metallic sheet material (28), such as a strap comprising:
  • the lower mattress comprises a single hydraulic cylinder (34) of annular section disposed in the central part of the bed; the hydraulic cylinder (34) is hollow in its central part and said hollow constitutes an evacuation zone of the pipes or cuttings resulting from the die-cutting performed in the stamping process; being a single central hydraulic cylinder, problems arising from imbalance are avoided; the lower mattress is operated by means of oil pressure from the pressure line (38) to move the hydraulic cylinder up, or the pressure line (36) to move it down.
  • the hydraulic cylinder (34) further comprises a lower position sensing device, such as an encoder (20);
  • a top moving body or press carriage (21); This mobile body is driven by the main hydraulic cylinder of the press (41).
  • an upper mattress that constitutes a mobile body relative to the upper mobile body; said upper mattress is intended to expel the piece, and / or pre-cut deformation, when required;
  • a die assembly formed by an upper part of the die assembly integral with the upper moving body, and a lower part of the die assembly integral with the bed;
  • the lower part of the die assembly is formed by:
  • the upper part of the die assembly is formed in turn by:
  • the press of the invention comprises a lower adaptation plate (18), arranged in a housing made in the bed (17), said lower adaptation plate (18) being provided with through holes for evacuating the pipes or cuttings, as well as for the passage of the lower ejector transmission sails (30).
  • said lower adaptation plate (18) By means of said lower adaptation plate (18), the temporary or permanent deformation of the lower die holder plate (16) is prevented, as well as the set of plates mounted on it (lower runner (14), punch holder plate lower (31), punch press plate (32)), also avoiding misalignment or loss of verticality of the punch (15).
  • the printing press of the invention comprises a bed frame (19), arranged in the lower part of the bed.
  • This base of the bed (19) prevents deformation of the lower part of the bed when pressed by the lower mattress (33) in each cycle.
  • the undercarriage of the lower mattress (33) is arranged jointly in the upper part of the hydraulic cylinder (34) of annular section.
  • the press carriage (21) comprises a base plate of the upper mattress (3) provided with an upper mattress.
  • the upper mattress comprises:
  • the aim of the hydraulic cylinder of the upper mattress (23) is to push the transmission sails of the car adaptation plate (24) and the transmission sails of the upper ejector (26). Said hydraulic cylinder of the upper mattress (23) is driven by pressure lines (22, 42), which have a pushing and braking effect respectively.
  • the upper matrix plate (11) houses the matrix plate (12); in this way a more expensive and resistant material for the matrix can be used, and in case of breakage only the damaged part can be replaced; in the case of multiple cavities (for multiple higher matrices), only the affected part can be replaced and not that of all the matrices, significantly reducing operation and maintenance costs.
  • the lower punch holder plate (31) can comprise different cavities in which different punches (15) are housed, in accordance with the upper cavities or matrices.
  • the upper part of the die assembly further comprises one or more draft punches (25); however, it is possible that said draft punches (25) are not present when their use is not necessary for the manufacture of the required part.
  • both the hydraulic cylinder of the upper mattress (23) and the hollow hydraulic cylinder of the lower mattress (34) comprise internal guides for the correct guidance of the movement of the corresponding pistons and external scrapers of dirt removal.
  • the punch (15) can be anchored directly to the lower die holder plate (16), for example by means of screws that pass through the lower die of the die (14). Said solution can be seen in the scheme of figure 4.
  • a fixing device such as a clamping piece (323) provided with a flange (322) of varying shape, or with housing for a ring (321), the punch (15) comprising a partial housing recess of said ring (321) being the clamping piece (323) which is fixed to the lower die plate (16) or to the lower die of the die (14) by means of screws.

Landscapes

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Abstract

Prensa de estampación Comprende un cuerpo fijo inferior provisto de una bancada (17), un cuerpo móvil superior o carro de la prensa (21), un colchón inferior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo fijo inferior, un colchón superior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo móvil superior, un conjunto troquel formado por una parte superior del conjunto troquel solidaria al cuerpo móvil superior, y una parte inferior del conjunto troquel solidaria a la bancada, y un dispositivo de guiado (27) de la parte superior del conjunto troquel respecto a la parte inferior del conjunto troquel, en la que el colchón inferior comprende un único cilindro hidráulico (34) de sección anular dispuesto en la parte central de la bancada, hueco en su parte central, constituyendo dicha parte central una zona de evacuación de las pipas o recortes resultantes del troquelado realizado en el proceso de estampación.

Description

Prensa de estampación
La presente invención tiene por objeto una prensa para estampación de planchas de metal de alta precisión provista de un conjunto de elementos que presentan grandes ventajas respecto al estado de la técnica, incluyendo un único pistón central hueco inferior que evita desequilibrios en el prensado, y que permite la evacuación de las pipas, unas placas de adaptación superior e inferior, sufridera inferior en la bancada, unas placas portapunzón superior e inferior, y una matriz postiza en una placa portamatrices.
Los dispositivos actualmente disponibles en el mercado dan como resultado la fabricación de piezas de precisión, que cumplen con la mayoría de los requerimientos exigidos por parte del cliente final, no obstante no están exentos de problemas técnicos durante el proceso de fabricación.
Estado de la técnica
US 4267753 divulga un aparato para producir una pieza estampada a partir de un fleje, que comprende un expulsor inferior movido por un conjunto de muelles helicoidales y un muelle central de accionamiento del expulsor superior. Este tipo de corte comercialmente se denomina GRIP FLOW®. US 4905556 divulga una prensa de estampación que comprende sendos cilindros hidráulicos centrales superior e inferior para el accionamiento de los expulsores, teniendo lugar la expulsión de las piezas y de las pipas o recortes conjuntamente desde la bancada inferior hacia arriba. Comprende además un anillo de apriete para la sujeción del material circundante a la pieza durante la estampación. Este sistema de corte se denomina "corte fino".
WO 01/00396 describe un dispositivo para el corte de piezas a partir de una plancha de material, que comprende una prensa y está provisto de un conjunto de cilindros hidráulicos y al menos un cilindro adicional de compensación en la parte inferior.
US 6370931 describe una prensa prácticamente igual a la de US 4267753, pero en la que los muelles helicoidales han sido sustituidos por cilindros hidráulicos.
De acuerdo con el sistema "corte fino", las llamadas pipas o recortes se expulsan junto con la pieza terminada, por lo que con posterioridad necesitan de una segunda operación de "bombeado" o similar a través de una criba para separar dichas pipas o recortes de las piezas terminadas. Ello produce un elevado riesgo de "golpeo" de las piezas terminadas en el proceso de criba que puede producir un deterioro de la pieza fabricada. Esta circunstancia exige un riguroso control de calidad. Además, cuando una pipa queda trabada en la zona de estampación puede llegar a dañar la matriz, o incluso la prensa. Conforme a este método de fabricación se manipula el material para la fabricación de la pieza de tal forma que el residuo más importante del fleje denominado "scrap" se expulsa hacía una única dirección, mientras que las piezas y los recortes se expulsan conjuntamente, por lo tanto hay solamente dos vías de expulsión para los residuos y piezas terminadas, llegando a interrelacionarse piezas terminadas y recortes con el peligro que supone de remitir piezas terminadas a cliente junto con algún recorte, especialmente en el suministro de piezas de automoción.
Los procesos de fabricación denominados de "corte fino" utilizan habitualmente un anillo de apriete denominado "V-ring", el objeto de este anillo de apriete es "clavar" o embeber en el material circundante a lo que será la pieza terminada una cuña en forma de "V" de tal forma que bloquee el material antes de ser "punzonado". De esta forma se minimizan las deformaciones del material circundante a la pieza final y por tanto se minimizan las deformaciones de la propia pieza final. Sin embargo, esto no ocurre así según la invención, como se describirá posteriormente. Este sistema de fabricación conlleva un mayor consumo de materia prima que en algunos casos puede llegar a ser un 35% más elevado del que sería deseable, y teniendo en cuenta que dicho incremento redunda directamente en el coste de la pieza, se puede considerar un problema grave, aún más si cabe si las pieza a fabricar deber ser construida a partir de materiales de alto valor en el mercado tales como el cobre, aceros inoxidables. Se ha comprobado, no obstante, que la utilización de dicho anillo de apriete genera una pérdida de planitud en la pieza terminada, debido a que dicho anillo de apriete en el momento de ejercer su función de "bloqueo" del material, también bloquea la liberación de las tensiones ejercidas por el corte de la pieza, por lo que dichas tensiones no pueden transmitirse al residuo o "scrap" que sería lo más deseable, problema que queda resuelto con la presente invención.
En los procesos de estampación mediante el sistema GRIP FLOW* , los problemas más graves son los siguientes:
El sistema en sí es un sistema diseñado para espesores pequeños y medios, pero no es adecuado para la fabricación de piezas de espesores gruesos en grandes producciones debido a su propia configuración tal como se explicará posteriormente.
El colchón hidráulico superior esta formado por al menos dos cilindros no estando dicho colchón guiado por ningún elemento de guía que garantice su movimiento perfectamente vertical y sincrónico, por lo que existe un problema de desbalanceo que afecta a la posición y movimiento del expulsor superior, ya sea debido al fallo de uno de ellos, o simplemente a diferencias internas de rozamiento o presión. Esto influye directamente en la posición de las velas de transferencia tanto en el momento de extensión, por lo que afecta directamente a la sufridera del colchón, a las velas de transferencia y al expulsor superior pudiendo dañarlo en su zona de guía debido a los esfuerzos axiales producido por el desbalanceo, así como a los punzones para los calados internos de la pieza, habitualmente denominados "piercing punches". El efecto de "bloqueo axial" puede derivar en la rotura de la sufridera del colchón, así como las velas de transferencia, expulsor superior, punzón de calar (piercing punch) o la propia matriz de corte, afectando al utillaje o a la calidad de la pieza. La sufridera del colchón superior es delgada y no va guiada por lo que se da el caso de su acodalamiento tanto en el ciclo de compresión como en de extensión, afectando directamente al utillaje y produciendo la rotura del mismo, así como a la calidad de pieza. El colchón hidráulico superior esta insertado en una cavidad y contrapuestamente se encuentra su sufridera, y en contacto con la misma se encuentra la placa superior del portamatriz comúnmente denominado "Die-set". El diseño de GRIP FLOW® sitúa la cavidad del colchón superior justo encima del punto donde se ejerce todo el esfuerzo de corte, o tonelaje necesario para el mismo, de tal modo que la placa superior del "Die-set" no se encuentra soportada en su cara más superior en el momento del corte de la pieza, es decir, en la cara en la que se encuentra en contacto con la sufridera del colchón superior. Esto genera que en el momento de esfuerzo máximo, es decir, en el momento del corte, la sufridera se encuentra retraída por la acción de las velas de transferencia superior, por tanto la placa superior del "Die-set" se encuentra justo en el área de contacto con la sufridera en el "aire", es decía, si nada que solape la placa superior del "die-set" o soporte el esfuerzo a la que esta siendo sometida en el momento del corte evitando con ello su deformación, el resultado de esta falta de soporte o solape, es la deformación permanente de dicha placa en el área de contacto de la sufridera por lo que todas las placas que conforman el conjunto del utillaje superior quedan dañadas debido a la deformación permanente de la placa superior del "die-set" que las soporta, esto influye directamente en la calidad de la pieza y la vida del utillaje, ya que el efecto siguiente a esta deformación permanente es que el resto de placas pierden su planitud y por tanto su verticalidad y alineación, esto conlleva que utillaje superior "muerde" sobre el utillaje inferior deteriorándose progresivamente el utillaje a cada ciclo nuevo que se ejecuta.
La matriz de corte se extiende a lo largo de toda la superficie útil del utillaje, esta formada por una placa del mismo tamaño que la placa portapunzón o la placa sufridera del utillaje, la matriz se compone de una placa que ejerce la acción del corte y una placa que la soporta y que guía la pieza una vez cortado su perímetro.
Este diseño conlleva el problema de que sí hay una rotura de la matriz o se encuentra gravemente dañada, habrá que sustituir toda la placa por una nueva, con el consiguiente coste.
La placa expulsora inferior reproduce el movimiento impulsado por el carro de la prensa y por la acción de las velas de transferencia no estando "guiada" por ningún elemento que garantice la exactitud de su movimiento ni su verticalidad, el resultado son acodalamientos y mordiscos en el punzón.
El colchón inferior está compuesto por al menos dos cilindros hidráulicos, no estando dicho colchón guiado por ningún elemento de guía que garantice su movimiento perfectamente vertical y sincrónico, por lo que existe un problema de desbalanceo que afecta a la posición y movimiento de las velas de transferencia inferiores y por tanto del expulsor inferior respecto del punzón, de tal manera que el expulsor puede morder el punzón en su movimiento de expulsión hacía arriba, dañando dicho punzón.
El punzón se sitúa sobre una placa inferior del portamatriz; esta placa es de material blando, es decir, sin templar o endurecer, por tanto por efecto de la presión de corte, el punzón se "clavara" en dicha placa.
El punzón se sujeta a la parte inferior del utillaje para evitar que sea arrancado en el momento de la expulsión, no obstante el punzón consta de una valona que facilita su amarre, existe un problema se sujeción de este punzón en aquellas piezas que tienen muy poca pared entre el exterior de la pieza y el calado interior, no teniendo suficiente superficie para alojar tornillo alguno de un tamaño suficiente para soportar el esfuerzo de tracción del desnudado del "scrap" o resto de la banda del exterior del punzón, por lo que hace inviable su fabricación sin la valona, por lo que su fabricación se ve encarecida. La parte inferior del utillaje, según US 6370931, consta de un punzón, un desnudador inferior, velas de transferencia y una placa inferior del portamatriz o " die-set". Este conjunto se apoya sobre una placa que corresponde a la bancada de la prensa, esta bancada tiene un agujero pasante de tamaño considerable para dejar pasar las pipas o recortes a través de él, por lo que tiene lugar el problema de deformación anteriormente expuesto. En este caso la placa se apoya sobre el portamatriz, pero el apoyo en la zona del calado de la placa no existe por tanto el portamatriz se deforma por efecto de la presión de corte y el tonelaje ejercido justamente en esa zona procedente del esfuerzo sobre el punzón deformándose dicha placa en esa zona de forma permanente; esto afecta al apoyo del punzón que pierde alineación y verticalidad, generando el consiguiente "mordisco" sobre la matriz en Los sucesivos ciclos debido a las tolerancias extremadamente restringidas entre punzón y matriz, y dañando el utillaje de forma permanente. El estampado de precisión requiere de un equilibrio de las dos partes de la matriz, superior e inferior, ya que cuando se produce cualquier desequilibrio se producen dos efectos indeseados: un primer efecto es una pérdida de precisión en la estampación de las piezas, y un segundo efecto es un mayor desgaste de las matrices, y por lo tanto un aumento del coste de producción y una disminución de la productividad.
Descripción de la invención
La presente invención tiene por objeto una prensa de estampación que resuelve todos los problemas anteriormente expuestos, permitiendo una elevada precisión y durabilidad de las matrices, y seguridad en la evacuación de las pipas, logrando una mayor estabilidad en la fabricación de las piezas.
La prensa de la invención comprende:
• Un cuerpo fijo inferior, que comprende una bancada; Un cuerpo móvil superior, denominado carro de prensa;
Un cuerpo móvil respecto al cuerpo fijo inferior (colchón inferior);
Un cuerpo móvil respecto al cuerpo móvil superior (colchón superior);
Un conjunto troquel formado por una parte superior del conjunto troquel solidaria al cuerpo móvil superior, y una parte inferior del conjunto troquel solidaria a la bancada; y
Un dispositivo de guiado de la parte superior del conjunto troquel respecto a la parte inferior del conjunto troquel.
La bancada comprende superiormente un alojamiento para una placa de adaptación inferior. Además, comprende también inferiormente un soporte o un alojamiento para una sufridera inferior, además de un conjunto de orificios pasantes para el paso de unas velas de transferencia. La placa de adaptación inferior comprende también un conjunto de de orificios pasantes para el paso de las velas de transferencia, así como agujeros para la salida de las pipas o recortes a través de ellos. Esta placa de adaptación inferior evita la deformación de la placa portatroquel inferior. Esta placa de adaptación inferior será normalmente de acero.
La sufridera inferior está situada en la parte inferior de la bancada y comprende orificios pasantes también para el paso de las velas de transferencia y para la salida de las pipas o recortes, siendo este último un único agujero amplio. Dicha sufridera inferior estará realizada en un acero templado. Dicha sufridera inferior tiene por objeto evitar las deformaciones permanentes sobre la parte inferior de la bancada por los impactos procedentes del colchón inferior en cada ciclo de expulsión de las piezas troqueladas. Además, si dichas deformaciones llegan a producirse por el uso continuado es posible sustituir dicha sufridera inferior, sin que sea necesario sustituir la bancada.
El colchón inferior está formado por un cilindro hidráulico único, central y hueco, de sección anular. El hueco central de dicho colchón inferior permite la evacuación inferior de las pipas o recortes a través de él sin la descompensación o desbalanceo existente en dispositivos de colchones inferiores formados por cilindros múltiples. Preferentemente el cilindro hidráulico es de doble efecto, de modo que puedan controlarse los movimientos y aceleraciones, siendo especialmente ventajoso para la reducción del impacto sobre la sufridera inferior de la bancada. El cilindro hidráulico está provisto de un dispositivo de detección de posición, tal como un encoder.
La parte inferior del conjunto troquel está formada por una placa portatroquel inferior, una sufridera inferior del troquel, una placa portapunzón inferior, y posiblemente una placa prensapunzón, y un punzón y un expulsor inferior. La placa portapunzón sirve para el posicionamiento del punzón. En algunos casos el punzón ejerce simultáneamente las funciones de matriz. Si el punzón no tiene el tamaño adecuado para ser sujetado inferiormente con tornillería, entonces se podrá utilizar una placa adicional denominada placa prensapunzón, que comprende un medio de sujeción del punzón mediante un trabado, estando dicho medio de sujeción formado por una o más piezas. Esta placa portapunzón inferior así como la placa prensapunzón, en su caso, está dispuesta sobre una sufridera inferior del troquel. Si el punzón puede estar sujeto mediante tornillería únicamente hará falta la placa portapunzón inferior antes descrita, para su posicionamiento. La parte inferior del conjunto troquel comprende un expulsor inferior. Dicho expulsor inferior está provisto de unas velas de transferencia para ejercer el movimiento de expulsión, y de unas columnas-guía que se deslizan a través de unos casquillos-guía, garantizando un perfecto equilibrio y alta precisión en el movimiento vertical del expulsor inferior.
El colchón superior comprende una placa base en la que se dispone un único cilindro hidráulico central de doble efecto, que en su parte inferior monta una sufridera templada para evitar la deformación de dicho cilindro hidráulico por efecto del esfuerzo de las velas de transmisión de la placa de adaptación al carro. El cilindro hidráulico puede ser de doble efecto, de modo que puedan controlarse los movimientos y aceleraciones. El cilindro hidráulico está provisto también de un dispositivo de detección de posición, tal como un encoder.
La placa base comprende un alojamiento para una placa de adaptación al carro. Dicha placa comprende orificios pasantes para el alojamiento de unas velas de transmisión, que denominamos velas de transmisión de la placa de adaptación al carro. Esta placa de adaptación al carro puede sujetarse mediante tornillería o mediante un enganche rápido.
Tanto a la placa base como a la placa de adaptación al carro puede fijarse una placa superior portatroquel.
A dicha placa superior portatroquel se une una sufridera superior del troquel, una placa portapunzón superior, una placa-guía superior y una placa portamatriz superior. Todas estas placas están realizadas en acero templado.
Sujeta a la placa portamatriz superior se dispone una matriz superior. Interiormente, En la matriz y en la placa-guía superior se dispone un expulsor superior que desliza a través de éstas. En la placa portapunzón superior se alojan uno o más punzones de calado, a través de los cuales desliza el expulsor superior. Dicho expulsor se extiende por medio de unas velas de transmisión del expulsor superior que atraviesan el conjunto de placas que constituye la parte superior del conjunto troquel, y que se apoyan en las velas de transmisión de la placa de adaptación al carro. La expulsión de la pieza troquelada se produce por la acción del cilindro hidráulico del colchón superior, a través de la sufridera superior y de las velas de transmisión de la placa de adaptación al carro y de las velas de transmisión del expulsor superior, que actúan directamente sobre el expulsor. Tanto la parte inferior como la parte superior del conjunto troquel está montada sobre pasadores para garantizar su respectiva alineación.
Breve descripción de los dibujos
Con objeto de ilustrar la explicación que va a seguir, adjuntamos a la presente memoria descriptiva cuatro hojas de dibujos, en las que en ocho figuras se representa la esencia de la presente invención y en las que:
La figura 1 muestra una vista esquemática en sección de la prensa de estampación de la invención;
La figura 2 muestra un detalle de un primer dispositivo de sujeción del punzón, a título de ejemplo;
La figura 3 muestra un detalle de un segundo dispositivo de sujeción del punzón, a título de ejemplo;
La figura 4 muestra un detalle del montaje del punzón, mediante tornillería.
La figura 5 muestra una vista de una prensa de estampación del sistema antecedente GRIP FLOW® en la que se aprecia el desbalanceo del colchón inferior producido por una fuga de aceite, un desgaste diferencial de los cilindros hidráulicos, un diferencial en el rozamiento interno, pérdidas de carga distintas en las líneas hidráulicas, u otras causas;
La figura 6 muestra un detalle de la posición teórica del expulsor inferior sobre el punzón inferior en la máquina de la figura La figura 7 muestra un detalle del efecto real producido cuando el expulsor inferior sufre un ligero desbalanceo, conforme al estado de la técnica precedente de las figuras 5 y 6; y
La figura 8 muestra un detalle de una mordedura producida en el punzón por el expulsor inferior debido al desbalanceo del colchón inferior, según sistema de las figuras 5 a 7.
Descripción detallada del modo de realización preferente
Según un modo de realización preferente de la invención, se describe una prensa de estampación de un material laminar metálico (28), tal como un fleje, que comprende:
• un cuerpo fijo inferior provisto de una bancada (17);
• un colchón inferior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo fijo inferior;
• una placa base del colchón inferior (37), que estará fijada a la bancada (17); el colchón inferior comprende un único cilindro hidráulico (34) de sección anular dispuesto en la parte central de la bancada; el cilindro hidráulico (34) es hueco en su parte central y dicho hueco constituye una zona de evacuación de las pipas o recortes resultantes del troquelado realizado en el proceso de estampación; al ser un único cilindro hidráulico central, se evitan los problemas derivados del desbalanceo; el colchón inferior viene accionado por medio de presión de aceite procedente de la línea de presión (38) para mover el cilindro hidráulico hacia arriba, o la línea de presión (36) para moverlo hacia abajo. El cilindro hidráulico (34) comprende además un dispositivo detector de posición inferior, tal como un encoder (20);
un cuerpo móvil superior o carro de la prensa (21); este cuerpo móvil viene accionado por el cilindro hidráulico principal de la prensa (41).
un colchón superior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo móvil superior; dicho colchón superior tiene como finalidad la expulsión de la pieza, y/o la deformación previa al corte, cuando ello sea requerido;
un conjunto troquel formado por una parte superior del conjunto troquel solidaria al cuerpo móvil superior, y una parte inferior del conjunto troquel solidaria a la bancada; y
Un dispositivo de guiado (27) de la parte superior del conjunto troquel respecto a la parte inferior del conjunto troquel.
La parte inferior del conjunto troquel está formada por:
• una placa portatroquel inferior (16) que aloja unas columnas-guía (27);
· una sufridera inferior (14);
• una placa portapunzón inferior (31 );
• una placa prensapunzón (32);
• un punzón (15);
• un expulsor inferior (29); • un conjunto de velas de transmisión inferiores (30);
• un conjunto de casquillos-guía del expulsor inferior (39); y
• un conjunto de columnas-guía del expulsor inferior (40). La parte superior del conjunto troquel está formada a su vez por:
• una placa superior portatroquel (6) que aloja unos casquillos-guía
(7);
• una placa sufridera superior (8);
• una placa portapunzón superior (9);
· una placa-guía superior (10);
• una placa portamatriz superior (11);
• una matriz superior (12);
• un expulsor superior (13);
• unas velas de transmisión del expulsor superior (26).
La prensa de la invención comprende una placa de adaptación inferior (18), dispuesta en un alojamiento practicado en la bancada (17), estando provista dicha placa de adaptación inferior (18) de agujeros pasantes de evacuación de las pipas o recortes, así como para el paso de las velas de transmisión del expulsor inferior (30). Mediante dicha placa de adaptación inferior (18) se previene la deformación temporal o permanente de placa portatroquel inferior (16), así como el conjunto de placas que van montadas sobre ella (sufridera inferior (14), placa portapunzón inferior (31), placa prensapunzón (32)), evitando también la desalineación o la pérdida de verticalidad del punzón (15).
Además, la prensa de estampación de la invención comprende una sufridera de la bancada (19), dispuesta en la parte inferior de la bancada. Esta sufridera de la bancada (19) previene la deformación de la parte inferior de la bancada al ser presionada por la sufridera del colchón inferior (33) en cada ciclo.
La sufridera del colchón inferior (33) está dispuesta solidariamente en la parte superior del cilindro hidráulico (34) de sección anular.
El carro de la prensa (21) comprende una placa base del colchón superior (3) provista de un colchón superior. El colchón superior comprende:
• un cilindro hidráulico del colchón superior (23); un dispositivo de detección de posición, tal como un encoder (1);
• una placa de adaptación al carro (5) dispuesta en la placa base del colchón superior (3); esta placa de adaptación al carro (5) evita la deformación de la placa superior del portatroquel (6), y por lo tanto, evita también la deformación de la parte superior del conjunto troquel y la correspondiente desalineación;
• unas velas de transmisión de la placa de adaptación al carro (24) cuya base está alojada en la placa de adaptación al carro (5); y
• una sufridera del colchón superior (4); esta sufridera normalmente será de acero templado y estará sujeta al cilindro hidráulico del colchón superior (23); mediante esta sufridera se evita la deformación del cilindro hidráulico del colchón superior (23).
El cilindro hidráulico del colchón superior (23) tiene por objeto empujar las velas de transmisión de la placa de adaptación al carro (24) y las velas de transmisión del expulsor superior (26). Dicho cilindro hidráulico del colchón superior (23) está accionado por unas líneas de presión (22, 42), que tienen efecto de empuje y de frenado respectivamente. La placa portamatriz superior (11) aloja la placa matriz (12); de este modo puede emplearse un material más caro y resistente para la matriz, y en caso de rotura puede sustituirse únicamente la pieza deteriorada; en el caso de múltiples cavidades (para múltiples matrices superiores), puede sustituirse únicamente la pieza afectada y no la de la totalidad de las matrices, reduciendo significativamente los costes de operación y mantenimiento. Del mismo modo la placa portapunzón inferior (31) puede comprender distintas cavidades en las que se alojan distintos punzones (15), en concordancia con las cavidades o matrices superiores. Normalmente la parte superior del conjunto troquel comprende además uno o más punzones de calado (25); no obstante es posible que dichos punzones de calado (25) no estén presentes cuando no sea necesaria su utilización para la fabricación de la pieza requerida. Debemos destacar que tanto el cilindro hidráulico del colchón superior (23) como el cilindro hidráulico hueco del colchón inferior (34), comprenden unas guías internas para el correcto guiado del desplazamiento de los émbolos correspondientes y unos rascadores externos de eliminación de la suciedad.
El punzón (15) puede estar anclado directamente a la placa portatroquel inferior (16), por ejemplo mediante tornillería que atraviesa la sufridera inferior del troquel (14). Dicha solución puede verse en el esquema de la figura 4. Sin embargo, cuando por la geometría o dimensiones de las piezas a fabricar no es viable la utilización de dicho sistema de anclaje, es posible también la utilización de un dispositivo de fijación, tal como una pieza de sujeción (323) provista de una pestaña (322) de forma variable, o con alojamiento para un anillo (321), comprendiendo el punzón (15) un rebaje de alojamiento parcial de dicho anillo (321) siendo la pieza de sujeción (323) la que está fijada a la placa portatroquel inferior (16) o a la sufridera inferior del troquel (14) por medio de tornillos.

Claims

REIVINDICACIONES
Prensa de estampación, que comprende:
• un cuerpo fijo inferior provisto de una bancada (17);
• un cuerpo móvil superior o carro de la prensa (21);
• un colchón inferior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo fijo inferior;
• un colchón superior que constituye un cuerpo móvil respecto al cuerpo móvil superior;
• un conjunto troquel formado por una parte superior del conjunto troquel solidaria al cuerpo móvil superior, y una parte inferior del conjunto troquel solidaria a la bancada;
• Un dispositivo de guiado (27) de la parte superior del conjunto troquel respecto a la parte inferior del conjunto troquel
caracterizada porque el colchón inferior comprende un único cilindro hidráulico (34) de sección anular dispuesto en la parte central de la bancada, hueco en su parte central, constituyendo dicha parte central una zona de evacuación de las pipas o recortes resultantes del troquelado realizado en el proceso de estampación.
Prensa de estampación, según la reivindicación 1, caracterizada por comprender además una placa de adaptación inferior (18), dispuesta en un alojamiento practicado en la bancada (17), estando provista dicha placa de adaptación inferior (18) de agujeros pasantes de evacuación de las pipas o recortes, así como para el paso de unas velas de transmisión del expulsor inferior (30) que comprende dicha prensa.
Prensa de estampación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende además una sufridera de la bancada (19), dispuesta en la parte inferior de la bancada.
Prensa de estampación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque comprende además una sufridera del colchón inferior (33) dispuesta solidariamente en el cilindro hidráulico (34) de sección anular. Prensa de estampación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el carro de la prensa (21) comprende:
· una placa base del colchón superior (3) provista de un colchón superior;
• una sufridera del colchón superior (4);
y porque el colchón superior comprende:
• un cilindro hidráulico del colchón superior (23);
· un dispositivo de detección de posición, tal como un encoder;
• una placa de adaptación al carro (5) dispuesta en la placa base del colchón superior (3); y
• unas velas de transmisión de la placa de adaptación al carro (24) cuya base está alojada en la placa de adaptación al carro (5). Prensa de estampación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la parte inferior del conjunto troquel está formada por:
• una placa portatroquel inferior (16) que aloja unas columnas-guía (27);
• una sufridera inferior (14);
• una placa portapunzón inferior (31);
• una placa prensapunzón (32);
• un punzón (15);
• un expulsor inferior (29);
• un conjunto de velas de transmisión inferiores (30);
• un conjunto de casquillos-guía del expulsor inferior (39); y
• un conjunto de columnas-guía del expulsor inferior (40).
Prensa de estampación, según la reivindicación 6, caracterizada porque la placa prensapunzón (32) comprende una pestaña de sujeción del punzón (15); y porque el punzón comprende un rebaje de inserción de dicha pestaña.
Prensa de estampación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la parte superior del conjunto troquel está formada por: una placa superior portatroquel (6) que aloja unos casquillos-
(7);
una placa sufridera superior (8);
una placa portapunzón superior (9);
una placa-guía superior (10);
una placa portamatriz superior (11);
una matriz superior (12);
un expulsor superior (13);
unas velas de transmisión del expulsor superior (26).
Prensa de estampación, según la reivindicación 8, caracterizada porque la parte superior del conjunto troquel comprende además uno o más punzones de calado (25). 10.- Prensa de estampación, según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque tanto el cilindro hidráulico del colchón superior (23) como el cilindro hidráulico hueco del colchón inferior (34), comprenden unas guías internas para el correcto guiado del desplazamiento de los émbolos correspondientes y unos rascadores externos de eliminación de la suciedad.
11.- Prensa de estampación, según la reivindicación 6, caracterizada porque la placa portapunzón inferior (31) comprende una pluralidad de cavidades en las que se alojan distintos punzones (15).
12. - Prensa de estampación, según las reivindicaciones 8 y 1 1 , caracterizado porque la placa portamatriz superior (11) comprende una pluralidad de cavidades en las que se alojan distintas matrices superiores (12) en concordancia con los distintos punzones inferiores (15).
13. - Prensa de estampación, según la reivindicación 6, caracterizada porque el punzón (15) está anclado a la placa portatroquel inferior (16) mediante una pieza de sujeción (323) provista de una pestaña (322), siendo la pieza de sujeción (323) la que está fijada a la placa portatroquel inferior (16) o a la sufridera inferior del troquel (14).
14.- Prensa de estampación, según la reivindicación 6, caracterizada porque el punzón (15) está anclado a la placa portatroquel inferior (16) mediante una pieza de sujeción (323) con alojamiento para un anillo (321), comprendiendo el punzón un rebaje de alojamiento parcial de dicho anillo (321), siendo la pieza de sujeción (323) la que está fijada a la placa portatroquel inferior (16) o a la sufridera inferior del troquel (14).
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