CZ296757B6 - Zpusob výroby konstrukcních soucástí prostrednictvím tekutého pusobícího média - Google Patents

Abstract

Zpusob výroby konstrukcních soucástí prostrednictvím tekutého pusobícího média se provádí z plostiny (P1, P2, P3, P4) sestávající z hlubokotazného materiálu, zejména z oceli, pri vyuzití tekutého pusobícího média. V prubehu tohoto zpusobu se plostina (P1, P2, P3, P4) upne v pretvárecím ústrojí (U1,U2), ve kterém se plostina (P1, P2, P3, P4) ovlivnuje pusobícím médiem. Potom se plostina (P1, P2, P3, P4) predtvaruje zvýsením tlaku (P) vykonávaného pusobícím médiem v jedné oblasti plostiny (P1, P2, P3, P4), která je omezena na dílcí úsek plostinové plochy v oblasti (V1, V2), ve které se provádípredtvárení plostin (P1, P2, P3, P4), a cástecne se prekryje plosný úsek plostiny (P1, P2, P3, P4) v oblasti (B1, B2), ze které se vyrábí vzdy konecne vytvarovaná konstrukcní soucást. Potom se vytvaruje predtvarovaná plostina (P1, P2, P3, P4) prostrednictvím nástroje zarízení (F1, F2) pro konecné tvarování.

Description

Způsob výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího média

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího média z ploštiny sestávající z hlubokotažného materiálu, zejména zocelí, při využití tekutého působícího média.

Dosavadní stav techniky

Pro výrobu úplných konstrukčních součástí se zdokonalenými vlastnostmi konstrukčních součástí při využití vlastností vždy použitého ploštinového materiálu je vhodné jednak přetvařování jednotlivých ploštin za pomoci tekutých působících médií a jednak přetvařování vysokým vnitřním tlakem svařených ploštin nebo podobných dutých těles. Při přetvařování jednoduchých ploštin při použití působících médií se uvedou ploštiny zpravidla do své konečné formy prostřednictvím lisovníku nebo srovnatelného formovacího nástroje, přičemž vždy nasazený formovací nástroj, to je lisovník nebo lisovnice, pracují proti opěrnému tlaku vytvářenému fluidním polštářem. Při tvarování vysokým tlakem se na rozdíl od toho naplní dutina upravená mezi ploštinami, případně v dutém tělese, tlakovou kapalinou a působí se na ni vysokým tlakem. Prostřednictvím takto vytvořeného vnitřního tlaku je odpovídající obrobek zatlačen do předem stanovené formy lisovnice, která obklopuje obrobek.

Při výrobě hluboko tažených nebo vnitřních vysokým tlakem formovaných součástí s komplikovanými geometriemi jev mnoha případech nutné vyrábět mezilehlé formy, protože konečný obrys nelze vytvořit v jednom tvarovacím kroku. Mezilehlá forma se přitom zpravidla vytváří v nástrojích, které pracují nezávisle na nástroji použitém pro výrobu konečného tvaru. Toto rozdělení nástrojů a pracovních kroků podstatně zvyšuje potřebné investiční náklady a v důsledku toho vede ke zvýšení nákladů spojených s vysokou konstrukční součástí uvedeného druhu.

Kromě v předcházejícím vysvětleného způsobu pro výrobu mezilehlých forem s přídavnými nástroji se takové mezilehlé formy v praxi vyrábějí také prostřednictvím hydromechanického přetvařování. U tohoto způsobu je přetvarovávaná ploština před hlavním přetvařováním předběžně vytvarována prostřednictvím působícího média ve vlastním přetvarovávacím nástroji. Teprve po předběžném tvarování a jeho ukončení se uskuteční vlastní konečné přetvařování, při kterém se teprve dosáhne konečného tvaru obrobku. Pro dosažení této skutečnosti odpovídá zpravidla předtvarovávací geometrie nejméně obrysu nástrojového elementu vytvářejícího tvar. Předcházející postup při předběžném tvarování se v mnoha případech projevil jako nevhodný z hlediska navazujícího hlavního přetvarovávání. Proti tomuto nedostatku však vzniká ta nevýhoda, že v centrální části konstrukční součásti lze dosáhnout větších tvarových změn, takže lze cíleně vytvářet zpevnění a lépe lze využít vlastností použitých materiálů.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob, prostřednictvím kterého by bylo možné vyrábět zcela vytvarované konstrukční součástí při optimálním využití vlastností použitého materiálu.

Vytčený úkol se podle vynálezu řeší způsobem v úvodu uvedeného druhu, jehož podstata spočívá v tom, že se ploština upne v přetvářecím ústrojí, ve kterém se ploština ovlivňuje působícím médiem, potom se ploština předtvaruje zvýšením tlaku vykonávaného působícím médiem vjedné oblasti ploštiny, která je omezena na dílčí úsek ploštinové plochy v oblasti, ve které se provádí předtváření ploštin, a částečně se překryje plošný úsek ploštiny v oblasti, ve které se vyrábí vždy

-1 CZ 296757 B6 konečně vytvarovaná konstrukční součást, a potom se vytvaruje předtvarovaná ploština prostřednictvím nástroje zařízení pro konečné tvarování.

Podle vynálezu se z ploštiny v prvním pracovním kroku vytvoří částečně předtvarované polotovary při použití tekutých působících médií ve vhodném přetvarovacím ústrojí. Z tohoto předtvarovaného polotovaru se potom vytvaruje konečný tvar konstrukční součásti.

Předtvarování přitom slouží jinak než například u vícestupňového hlubokého tažení konstrukčních součástí, nikoli tedy pro vytvoření určitých tvarovaných elementů, které se v dalším pracovním zdvihu přetvařují do konečného tvaru, ale vyrobí se předběžný tvar, který je z hlediska materiálového přetvařování a rozdělení, jehož i využití vlastností materiálu, optimální pro požadované vlastnosti závěrečné vyráběné konstrukční součásti. Z tohoto důvodu se toto předtvarování podle vynálezu vytváří jen v těch oblastech, ve kterých je to z hlediska geometrického zalomení a/nebo specifických vlastností konstrukčních součástí, například pevnosti, potřebné.

V závislosti na požadavcích daných koncových výrobkem se může uskutečnit předtvarování ploštiny bez protilehlé formy nebo za pomoci protilehlé formy. Představování bez protilehlé formy má tu výhodu, že materiál ploštiny může při předtvarování neomezeně protékat, což umožňuje například dosažení optimální pevnosti předběžné formy. Použití protilehlé formy má na rozdíl od toho tu výhodu, že lze předběžnou formu připravit také optimálně z hlediska jejího prostorového uspořádání pro vytvářenou konečnou formu. Přitom lze nalézt kompromis mezi volným a úplným přetvařováním v protilehlé formě tím, že oblast, ve které se provádí předtváření ploštin, dosedá na konci předtvarování po úsecích nebo zcela, na protilehlou formu, zatímco v ostatních úsecích se uskutečňuje volné přetvařování.

Přetváření předtvarované ploštiny na konečnou formu konstrukční součásti se s výhodou uskutečňuje proti opěrnému tlaku, který je vytvářen působícím médiem. Tímto způsobem lze úsporně vyrobit přesně vytvarovanou, vysoce cennou, součást, která má na podtlak úsporného opracování optimální mechanické vlastnosti a velmi dobrý optický vzhled.

Podle vynálezu předtvarované ploštiny je možné před konečným tvarováním do konečné formy konstrukční součásti navzájem spojit, takže lze vyrábět zvláště velkoplošné konstrukční součásti nebo takové konstrukční součásti, u kterých lze materiálové rozdělení, případně tloušťku materiálu, který je k dispozici v oblastech různých ploštin, cíleně přizpůsobit na zatížení konstrukční součásti, která vznikají místně při praktickém nasazení. Přitom se mohou předběžné tvary navzájem spojit látkově, silově a/nebo tvarově pevně. Alternativně mohou také být volně na sebe uložené ploštiny po předtvarování uvedeny společně do konečné formy.

Duté formy lze podle vynálezu vytvořit daným způsobem zvláště jednoduše tehdy, když je mezi na sobě navzájem uloženými, případně navzájem spojenými, předtvarovanými ploštinami již k dispozici dutina. Takto vytvořené formy jsou zvláště vhodné pro tvarování prostřednictvím vnitřního vysokého tlaku do koncové formy konstrukční součásti, tedy když je dutina v průběhu hotového tvarování ploštiny na koncovou formu ovlivňována vysokým tlakem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí, která je vytvořena schematicky.

Na obr. 1 je znázorněna ploština sestávající z jemného plechu v axonometrickém pohledu.

Na obr. 2 je znázorněna z ploštiny vytvarovaná konstrukční součást v příčném řezu.

Na obr. 3 je znázorněna předtvarovaná ploština konstrukční součásti znázorněné na obr. 2 v příčném řezu.

-2CZ 296757 B6

Na obr. 4 je znázorněna další ploština sestávající z jemného plechu v axonometrickém pohledu.

Na obr. 5 je znázorněna dutá forma vytvořená dvěma předtvarovanými ploštinami znázorněnými na obr. 4 v příčném řezu.

Na obr. 6 je znázorněna jiná dutá forma vytvořená dvěma předtvarovanými ploštinami podle obr. 4 v příčném řezu.

Na obr. 7 je znázorněno první zařízení pro předtvarování ploštiny znázorněných na obr. 1 nebo obr. 4 v příčném řezu.

Na obr. 8 je znázorněno druhé zařízení pro předtvarování ploštin znázorněných na obr. 1 nebo obr. 4 v příčném řezu.

Na obr. 9 je znázorněno první zařízení pro hotové tvarování ploštin předtvarovaných v zařízení znázorněných na obr. 7 nebo obr. 8 v příčném řezu.

Na obr. 10 je znázorněno druhé zařízení pro hotové tvarování ploštin předtvarovaných v zařízení znázorněných na obr. 7 nebo obr. 8 v příčném řezu.

Příklady provedení vynálezu

V průběhu předběžné přípravy ploštin Pl. P2. které jsou znázorněny na obr. 1 a obr. 4, se odpovídající ploština Pl, P2 rozdělí do jednotlivých oblastí Bl, B2, ze kterých se vyrábí vždy konečně vytvarovaný konstrukční součást, a do oblastí VI, V2, ve kterých se provádí předtváření ploštin Pl, P2. Přitom se rozlišuje mezi oblastí Bl, B2, ze které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást, a mezi oblastí VI, V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl, P2.

Poloha oblastí VI. případně V2, ve kterých se provádí předtváření ploštin Pl, případně P2. ie závislá na vytváření geometrii hotové konstrukční součásti. Pro vytvoření toto oblasti VI, V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl. P2 hraje rozhodující roli proti například na obr. 2 znázorněný poměr odvíjení přes průřez hotové konstrukční součásti. Geometrie na obr. 3, obr. 5 a obr. 6 příkladně znázorněných částečně předtvarovaných ploštin Pl, P2 a P3 je vtvořena tak, že na předtvarování navazující hotové vytvarování nemůže být postiženo žádným nadměrným přetížením materiálu nebo nepřípustným vytvořením záhybů.

Oblast VI, případně V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl. P2 může být případně také upravena uvnitř obrysu oblasti Bl. ze které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást, podle obr. 3. Její obrys je na obr. 3 znázorněn čerchovanými čarami a odpovídá znázornění na obr. 2.

U jiné geometrie nebo u jiných požadavků na vlastnosti hotové konstrukční součásti však také může být potřebné uskutečnit předtvarování ploštiny P2 v oblasti V2, ve které se provádí předtváření ploštiny P2, která vychází z dílčích úseků odpovídající oblasti B2, ve které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást, podle obr. 4. Úplné překiytí oblasti B2, ve které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást, oblastí V2, ve které se provádí předtváření ploštin P2, se však ani v tomto případě nepředpokládá. Místo toho se uskutečňuje předtvarování vždy jen tehdy, když je předběžná příprava ploštiny Pl. případně P2. pro následující konečné vytvarování účelná a potřebná. Je samozřejmé, že počet oblastí upravených pro předtvarování není omezen na jedinou, aleje možné určit v případě potřeby více takových oblastí pro předtvarování na jedné ploštině.

Pro předtvarování ploštiny Pl nebo odpovídající ploštiny P2 v předtvarovávané oblasti a v oblasti rozdělené ploštiny P4, ve které se vytváří konečný tvaru vyráběné konstrukční součásti, jsou použita přetvářecí ústrojí Ul, U2. Ta mají vždy jednu nádobu 1, která je naplněna tekutým působícím médiem, například vodou. Případně jsou tato přetvářecí ústrojí Ul. U2 opatřena vždy jedním přidržovacím ústrojím 2, které drží vždy předtvářené ploštiny Pl, P4 v jejich okrajových

-3CZ 296757 B6 oblastech na okraji, který obklopuje otvor nádoby L Tímto způsobem je ploština Pl, případně P4, napjata přes otvor, takže je možné ovlivňovat působícím médiem její stranu přiřazenou k vnitřku nádoby 1. Průběh okraje otvoru nádoby 1 přitom vždy odpovídá průběhu okraje oblasti VI. případně V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl, P4, které jsou opracovávány.

Na rozdíl k předtvářecímu ústrojí Ul, u kterého se uskutečňuje, jak je to znázorněno na obr. 7 na příkladu ploštiny Pl, předtvarování ploštiny Pl bez protilehlé formy, je přetvářecí ústrojí U2 opatřeno protilehlou formou 3, která je uspořádána v odstupu vzhledem k ploštině P4, která je u tohoto příkladu provedena napnuta přes otvor nádoby L

Prostřednictvím zvýšení tlaku P vytvářeného působícím médiem je odpovídající ploština Pl, případně P4. v oblasti otvoru nádoby 1 vyklenuta směrem navenek směřujícím pohybem. Přitom je v přetvářecím ústrojí Ul až do konce předtvarování přípustný zcela volný průtok ocelového materiálu ploštiny Pl.

Na rozdíl od toho dosedá u předtvářecího ústrojí U2 oblast V2, ve které se provádí předtváření ploštiny P4, po určité době volného přetváření na protilehlou formu 3, takže se dílčí úsek oblasti V2. ve které se provádí přetváření ploštiny P4, je vytlačen tvar protilehlé formy 3. Geometrie a rozměry volně přetvářeného úseku V2a ploštiny P4 jsou přítomny nezávislé na poloze protilehlé formy 3 ve vztahu k otvoru nádoby L

Po předtváření v přetvářecím ústrojí Ul nebo U2 mohou být ploštiny Pl, P2. P3. P4 vždy jednotlivě hotově vytvarovány k odpovídající konstrukční součásti podle obr. 2. K tomu účel může být nasazeno zařízení Fl pro konečné tvarování, které je opatřeno lisovníkem 10 a lisovnicí H, jak je to například znázorněno na obr. 9.

Alternativně může být také konečné vytvarování ploštin Pl. P2, P3. P4 provedeno v zařízení F2 pro konečné tvarování, které má nádobu 20 pro působící médium 21, zejména vodu, a přidržování ústrojí 22. Prostřednictvím tohoto přidržovacího ústrojí 22 je například předtvarovaná ploština Pl držena v otvoru nádoby 20.

Konečné vytvarování ploštiny Pl se potom uskutečňuje prostřednictvím lisovníku 23, který je zasunutelný do otvoru nádoby 20 a který je na své čelní ploše vytvarován ve tvaru vytvářené konstrukční součásti. Při pracovním zdvihu lisovníku 23 je předtvarována ploština Pl zatažena do nádoby 20. Přitom vytváří v nádobě 20 obsažené působící médium 21 opěrný tlak S směřující proti síle lisovníku 23, takže předtvarovaná ploština Pl se s narůstajícím zdvihem lisovníku 23 na něj uloží a tak získá podobu předem stanovenou lisovníkem 23.

Je však také možné na sebe uložit dvě, například v ústrojí Ul. oblasti VI. ve kterých se provádí předtváření ploštin P2, P3 předtvarované ploštiny P2, P3, takže se vytvoří duté těleso Hl, podle obr. 5, případně H2 podle obr. 6, která mají na své horní straně a spodní straně oblast V2, ve které se provádí předtváření ploštin P2, P3. Přitom mohou být ploštiny P2, P3, které vytvářejí odpovídající duté těleso Hl. H2, navzájem svařeny, takže vytvářejí jednu konstrukční jednotku. Tvaru hotově vytvarovaných konstrukčních součástí, vytvářených z takových dutin těles Hl, H2. je na obr. 5 a obr. 6 znázorněn čerchovanými čarami.

Předtvarovaná dutá tělesa Hl, H2 lze zvláště dobře hotově vytvarovat působením vnitřního vysokého tlaku. K tomu účelu se dutý tělesa Hl, H2 umístí do lisovnice vhodného, zde neznázorněného, zařízení a naplní se tekutým působícím médiem, například vodou. Návazně se na toto působící médium působí tlakem, takže se plechový materiál odpovídajícího dutého tělesa Hl, H2 rozšíří, až dosedne úplně na stěny lisovnice.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   I. Způsob výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího média, z plošti-

   5 ny (Pl, P
2. 2, P3, P4) sestávající z hlubokotažného materiálu, zejména z oceli, při využití tekutého působícího média, vyznačující se tím, že se ploština (Pl, P2, P3, P4) upne v přetvářecím ústrojí (Ul, U2), ve kterém se ploština (Pl, P2, P3, P4) ovlivňuje působícím médiem, potom se ploština (Pl, P2, P3, P4) předtvaruje zvýšením tlaku (P) vykonávaného působícím médiem v jedné oblasti ploštiny (Pl, P2, P3, P4), která je omezena na dílčí úsek ploštinové 10 plochy v oblasti (VI, V2), ve které se provádí předtváření ploštin (Pl, P2), a částečně se překryje plošný úsek ploštiny (Pl, P2, P3, P4) v oblasti (Bl, B2), ze které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást, a potom se vytvaruje předtvarovaná ploština (Pl, P2, P3, P4) prostřednictvím nástroje zařízení (Fl, F2) pro konečné tvarování.

   15 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ploština (Pl, P2, P3, P4) se předtvaruje bez protilehlé formy (3).
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ploština (Pl, P2, P3, P4) se předtvaruje s protilehlou formou (3).
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že oblast (V 1, V2), ve které se provádí předtváření ploštin (Pl, P2, P3, P4), dosedá na konci předtvarování po úsecích na protilehlou formu (3).

   25
5. 5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že oblast (VI, V2), ve které se provádí předtváření ploštin (Pl, P2, P3, P4), dosedá na konci předtvarování zcela na protilehlou formu (3).
6. 6. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přetvá30 ření předtvarované ploštiny (Pl, P2, P3, P4) na konečnou formu konstrukční součásti se uskutečňuje proti opěrnému tlaku (S), který je vytvářen působícím médiem.
7. 7. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že po předtvarování se nejméně dvě ploštiny (Pl, P2, P3, P4) navzájem spojí a že ploštiny (Pl, P2, P3,

   35 P4) se společně hotově vytvarují do konečné formy.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že předběžné tvary se navzájem spojí látkově, silově a/nebo tvarově pevně.

   40
9. 9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že po předtvarování se nejméně dvě ploštiny (Pl, P2, P3, P4) navzájem na sebe volně uloží a že se ploštiny (Pl, P2, P3, P4) společně hotově vytvarují do konečné formy.
10. 10. Způsob podle jednoho z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že mezi ploštinami 45 (Pl, P2, P3, P4) se vytvoří dutina.

    II. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že dutina se v průběhu konečného tvarování ploštin (Pl, P2, P3, P4) na konečný tvar ovlivňuje vysokým tlakem.