CZ20023284A3 - Způsob výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího média - Google Patents

Description

Způsob výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího média obias iísy

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

92savadní_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 sé 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 ní vysokým tlakem. Prostřednictvím takto vytvořeného vnitřního tlaku je odpovídající obrobek zatlačen do předem stanovené formy lisovnice, která obklopuje obrobek.

Při výrobě hluboko tažených nebo vnitřním vysokým tlakem formovaných součástí s komplikovanými geometriemi • «0 ·· ·· »· 0 · · · · • · · · · · • · 0 0 · » • · · · 0 · · ···· je v 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 výrobou konstrukčních 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. V tohoto způsobu je přetvarovávaná ploština před hlavním přetvařováním předběžně vytvarována prostřednictvím působícího média ve vlastním přetvarovávácím nástroji. Teprve po předběžném přetvařování 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 na navazující hlavní přetvarovávání. Proti tomuto nedostatku však vzniká ta výhoda, 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 součásti při optimálním využití vlastností použitého materiálu.

• · · · · tttt · · · · • ••tt tttttttt tttttt

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 v jedné 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 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 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, jakož i využití vlastností materiálu optimální pro požadované vlastnosti závěrečně 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 koncovým výrobkem se může uskutečnit předtvarování ploštiny bez protilehlé formy nebo za pomoci protilehlé formy. Předtvarování bez protilehlé formy má tu výhodu, že materiál ploštiny může při předtvarování neomezeně protékat, což umožňuje například dosažení optimální pevnosti předběžné fermy. 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 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 podkladě 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 je materiálové rozdělení, případně tlouštka 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 mohon také být volně na sebe uložené ploštiny po předtvarování uvedeny společně do konečné formy.

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

Přehle É _ se ch

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.

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.

• · · · * · · *· · « ♦· ♦ · · · · · f ·

9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99 9 ·9 99 99

Na obr. 7 je znázorněno první zařízení pro předtvarování ploštin 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 tva rování ploštin předtvarovaných v zařízení znázorněných na obr. 7 nebo obr. 8 v příčném řezu.

Př ί E£ 2Ϊ ede Di

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 které se vyrábí vždy konečně vytvarovaná konstrukční součást a do oblastí VI, V2, ve které 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 Vy, V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl, P2.

Poloha oblastí VI, případně V2, ve kterých se provádí předtváření ploštin Pl, případně P2 je závislá na vytvářené geometrii hotové konstrukční součásti. Pro vytvoření této oblasti VI, V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl, P2 hraje rozhodující roli proto například na obr. 2

- 7 4

444 znázorněný poměr odvíjení pres průřez hotové konstrukční součásti. Geometrie na obr. 3, jakož i obr. 5 a obr. 6 příkladně znázorněných částečně předtvarovaných ploštin Pl. P2 a P3 je‘vytvořena 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, viz 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, viz obr. 4. Úplné překrytí 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 přípřava ploštiny Pl, případně P2 pro následující konečné vytvarování účelná a potřebná. Je samozřejmé, že počet 'oblastí upravených pro předtvarování není omezen na jedinou, ale je 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 plošti ny P4, ve které se vytváří konečný tvar vyráběné konstrukční • · 0 0 • * · « 0 0'» · ♦ 0 0 « 0

0 · 0 0

0 0 0 0 0 « • · 0 0 0 0

000 ·0 00 000 součásti, jsou nasazena přetvářecí ústrojí UI, U2. Ta mají vždy jednu nádobu J_, která je naplněna tekutým působícím médiem, například vodou. Přídavně jsou tato přetvářecí ústro jí U1, U2 opatřena vždy jedním přidržovacím ústrojím 2, která drží vždy předtvárené ploštiny Pl, P4 v jejich okrajových oblastech na okraji, který obklopuje otvor nádoby χ. Tímto způsobem je ploština Pl, případně P4 napjata přes otvor, takže je možné ovlivňovat působícím médiem její stranu přiřazenou k vnitřku nádoby JL. Průběh okraje otvoru nádoby X přitom vždy odpovídá průběhu okraje oblasti VI, případně V2, ve které se provádí předtváření ploštin Pl, P4, které jsou opracovávány.

Na rozdíl k přetvářecímu ústrojí U1, 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 X, která je uspořádána v odstupu vzhledem k ploštině P4, která je u tohoto příkladu provedení napnuta přes otvor nádoby χ.

Prostřednictvím zvýšení tlaku P vytvářeného působícím médiem je odpovídající ploština Pl, případně P4 v oblasti otvoru nádoby χ vyklenuta směrem navenek směřujícím pohybem. Přitom je v přetvářecím ústrojí U1 až do konce předtvarování přípustný zcela volný průtok ocelového materiálu ploštiny Pl.

Na rozdíl od toho dosedá u přetvářecího ústrojí U2 oblast V2, ve které se provádí předtváření ploštiny P4 po určité době volného přetváření na protilehlou formu 3, takže na dílčí úsek oblasti V2, ve které se provádí přetváření ploštiny P4 je vytlačen tvar protilehlé formy 3. Geomet09 00 • ·9 99 99 « · · 9 9 · 9

9 9 9 9 9

0··00 9

9 0 9 9 9

900 ·9 09 0990

- 9 • 0 • 9 ·0 9· rie a rozměry volně přetvářeného úseku V2a ploštiny 4 jsou přitom závislé na poloze protilehlé formy 3 ve vztahu k otvoru nádoby JL.

Po předtvoření v přetvářecím ústrojí U1 nebo U2 mohou být ploštiny Pl.P2, £3» P4 vždy jednotlivě hotově vytvarovány k odpovídající konstrukční součásti, viz obr. 2. K tomu účelu může být nasazeno zařízení F1 pro konečné tvarování, které je opatřeno lisovníkem 10 a lisovnicí 11, jak je to například znázorněno na obr. 9.

Alternativně může také být 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 přidržovací 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 předtvarovaná 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 oblasti VI, ^ve které se provádí předtváření ploštin P2, P3 předtvarované ploštiny P2. P3, takže se vytvoří duté těleso H1. viz obr. 5, případně H2, viz obr. 6, • 4» ΦΦ ♦ ♦ « Φ • * Φ • · · ·» Φφφ · • Φ ΦΦ

Φ ♦ ♦

Φ · «

ΦΦΦ

ΦΦΦ • φ ΦΦΦΦ která mají na své horní straně a spodní straně oblast V2, V3, ve které se provádí předtváření ploštin P2, P3. Přitom mohou být ploštiny P2, P3, které vytvářejí odpovídající duté těleso Ηχ, H2, navzájem svařeny, takže vytvářejí jednu konstrukční jednotku. Tvar hotově vytvarovaných konstrukčních součástí, vytvořených z takových dutých těles Hl, H2, je na obr. 5 a obr. 6 znázorněn čerchovanými čarami.

Předtvarováná dutá tělesa Hl, H2 lze zvláště dobře hotově vytvarovat působením vnitřního vysokého tlaku. K tomu účelu se dutá 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 (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby konstrukčních součástí prostřednictvím tekutého působícího médie z ploštiny (Pl, P2, P3, P4) sestávající z hlubokota|ného materiálu, zejména z oceli, při využití tekutého působícího média, vyznačující se tím, že se ploština (Pl, P2, P3, P4) npne 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 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 předtvarovqná ploština (Pl, P2, P3, P4) prostřednictvím nástroje zařízení (Fl, F2) pro konečné tvarování.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ploština (Pl, P2, P3, P4) se předtvaruje bez protilehlé formy.
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 (VI, V2), ve které se provádí předtváření. ploštin (Pl, P2, P3, P4) dosedá na konci předtvarování po úsecích na protilehlou formu (3).
5. 5. Způsob podle nároku 3, vyznačující

   44 4*

   4 4 4 4 • 4 4

   4 4 4

   4 · 4

   44 4444

   4 44 44 44

   4 4 4 « 4 -4 4

   4 4 4 4 4 4

   4 4 4 4 4 4 4

   4« 4 4 9 4

   444 ·< ·4 4444 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 přetváření predtvarované 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, 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.
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 (Pl, P2, P3,

    P4) se vytvoří dutina.
11. 11. 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.