ES2986906T3 - Moldeado en U-O de un componente curvado alrededor de tres ejes espaciales - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un componente de conformado de chapa a partir de una pieza bruta 1 mediante conformado en U, en el que primero se produce una preforma mediante conformado en U y luego se lleva a cabo un conformado final hasta una forma final mediante conformado en O. La invención se caracteriza por los siguientes pasos del procedimiento: - Proporcionar una pieza bruta plana 1, - Conformar en U la pieza bruta 1 para formar una preforma en U, - Recortar la preforma en U cerca del contorno final, - Insertar la preforma en U en una herramienta de conformado intermedia 1 y doblar las patas sobresalientes 8, en particular los extremos 9 de la forma en U, en el que se coloca un cuerpo de relleno 13 en la preforma en U y las patas 8 superponen el cuerpo de relleno 13 en secciones y se extraen de la preforma después del doblado, de modo que se produce una deformación elástica y opcionalmente plástica de los extremos doblados, - Conformar en O la forma intermedia 16 producida de esta manera. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Moldeado en U-O de un componente curvado alrededor de tres ejes espaciales

La presente invención se refiere a un método para la fabricación de un componente deformador de chapa metálica a partir de una plancha utilizando moldes en U-O, según las características de la reivindicación 1.

Por el estado de la técnica se conoce la fabricación de piezas de chapa mediante conformado. Para ello se proporciona una plancha metálica, que se conforma en una herramienta de conformación a un componente deformado de chapa. El elemento de conformación de chapa presenta un contorno tridimensional. Esta conformación generalmente se realiza usando una herramienta de conformación a presión por tanto entre una herramienta superior y una herramienta inferior.

Si ahora se desea producir un perfil hueco con una sección transversal cerrada, se conoce por el estado de la técnica el moldeado en U-O. Para ello se proporciona en primer lugar una plancha plana, a la que se le da forma previa en U y luego a continuación se le da forma en O para tener un perfil de sección transversal cerrado.

Por ejemplo, del documento CA 2,962,236 A1 se conoce tal proceso de fabricación.

El objetivo de la presente invención es, basándose en la técnica anterior, mejorar las opciones de configuración de un componente producido mediante molde en U-O que está curvado alrededor de al menos dos ejes espaciales.

El objetivo antes mencionado se logra según la invención mediante un método que tiene las características de la reivindicación 1.

En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones ventajosas de la presente invención.

El método para producir un componente de conformado de chapa en una plancha mediante moldeado en U-O prevé que primero se produzca una preforma mediante el moldeado en U y luego se lleve a cabo el conformado final mediante el moldeado en O. Según la invención, se caracteriza por las siguientes etapas del proceso:

- Proporcionar una plancha plana,

- Conformación de la plancha sobre una herramienta de conformación, con una curvatura alrededor de un primer eje espacial,

- Inserción de un troquel de conformación en la plancha conformada con la primera curvatura, por lo que mediante el troquel de conformación se realiza una segunda curvatura de la plancha alrededor de un segundo eje espacial, la cual es preferiblemente esencialmente ortogonal al primer eje espacial, y al mismo tiempo fabricación de una tercera curvatura alrededor de un tercer eje espacial, siendo el tercer eje espacial esencialmente ortogonal al primer eje espacial y al segundo eje espacial, produciéndose mediante estas dos etapas del método una preforma en forma de U, donde la inserción del troquel de conformación realiza la primera curvatura en la preforma en U y la preforma en U presenta la primera curvatura, la segunda curvatura y la tercera curvatura

- Moldeo en O de la preforma en U obtenidas de este modo.

En particular, la libertad de conformación también se puede aumentar mediante la realización un molde en U o una preforma en U con al menos tres curvaturas, cada una de ellas curvada alrededor de un eje espacial, siendo los tres ejes espaciales esencialmente perpendiculares entre sí.

Una configuración ventajosa según la invención prevé que en el moldeado en O del molde en U así obtenido, el molde en U se deposite sobre un portacomponentes y los mandriles se inserten al menos por un lado, preferentemente por ambos lados. Los mandriles sujetan o fijan en este caso el molde en U en el portacomponentes. Luego las mordazas del molde se mueven lateralmente hacia el molde en U. Se baja una matriz en dirección vertical de manera superpuesta y/o desplazada en el tiempo. A través de las mordazas del molde laterales y de la matriz superior se realiza entonces un moldeo en O al menos por secciones, en particular completamente a lo largo de la sección transversal, de tal manera que en la sección transversal se genera un perfil hueco cerrado. Esto permite combinar dos etapas de trabajo en una etapa de trabajo o en una herramienta. Se trata del doblado lateral o curvado de los lados del molde en U mediante las mordazas del molde, así como del curvado de los extremos y, con ello, del cierre del perfil hueco en sección transversal. En lugar del molde en U, el molde intermedio mencionado más adelante también se puede seguir procesando mediante moldeado en O así descrito.

La placa plana puede tener un espesor de pared homogéneo, pero también diferentes espesores de pared, por ejemplo como pieza en bruto a medida.

Se consigue una primera curvatura en la sección transversal mediante la conformación del molde en U. Sin embargo, el componente también está preferiblemente curvado alrededor de un segundo eje espacial, que se encuentra esencialmente transversal al eje espacial del molde en U. Al comenzar el moldeado en O pueden aparecer indentaciones involuntarias, de modo que en la respectiva sección transversal aparecería un abombamiento cóncavo en el molde en O. De este modo se abomba una parte hacia dentro, lo que según la invención se evita precisamente mediante el moldeo intermedio.

En otro paso de conformación se realiza a continuación el moldeo en O, en particular se colocan los lados frontales de los extremos uno contra otro. Estos también pueden soldarse, por ejemplo, a lo largo de la costura longitudinal. Al moldeo en O puede seguirle un proceso de conformado interno a alta presión.

Según la invención se ha descubierto que el moldeado en O se realiza preferentemente en dos pasos, donde primero los extremos doblados se doblan libremente más hacia dentro y luego las caras frontales de los extremos se juntan en un paso adicional del proceso.

Cuando las caras frontales se colocan una contra otra, se utiliza preferiblemente una herramienta de conformación a presión, que cuando está cerrada tiene una cavidad de molde cerrada en sección transversal.

Para ello, el molde intermedio, cuando se inserta en la herramienta de molde en O, presenta preferiblemente una anchura máxima que es menor que la anchura de la propia cavidad del molde. Durante el moldeado en O se aplana la altura del molde intermedio y con ello se aumenta la anchura, de modo que cuando se cierra la cavidad del molde, el componente de conformado de chapa producido mediante el moldeado en O se apoya por todos lados contra la cavidad del molde en O de la herramienta de molde en O.

Además, según la invención, la preforma o el molde intermedio se puede fabricar con una sección transversal variable en dirección longitudinal y/o con un espesor de pared variable. Precisamente porque mediante el moldeo intermedio se aumentan los grados de libertad de conformación, también se pueden realizar secciones transversales variables a lo largo de la longitud del componente.

También se pueden procesar planchas con diferentes espesores de pared, las denominadas piezas en bruto a medida.

En otra variante de realización preferida, el moldeado en O se realiza como conformación en caliente, en particular con posterior endurecimiento en prensa, de modo que en una aleación de acero endurecible se puede conseguir una alta resistencia a la tracción de más de 1.000 MPa.

Otras ventajas, características, propiedades y aspectos de la presente invención son el objeto de la siguiente descripción. Las variantes de diseño preferidas se muestran en las figuras esquemáticas. Estas sirven para hacer que la invención sea más fácil de entender. Muestran:

Figuras 1 a 10 los distintos pasos del método para producir el componente

Figuras 4, 5a y 5b muestran una variante de realización que sirve para ilustrar la idea de la invención, pero que no entra en el ámbito de protección de esta patente y

Figuras 11 a 14 una realización alternativa del método con respecto al moldeo en O.

Las figuras 1a, 1b, 1c y 1d muestran una herramienta de embutición profunda 2 para moldeo en U y moldear así una preforma a partir de una plancha metálica plana 1 inicialmente proporcionada sobre una herramienta de embutición profunda 2. La plancha 1 se inserta en la herramienta de embutición profunda 2 y se baja un dispositivo de sujeción 4 sobre una matriz 3, mostrado en la figura 1 b. En este caso se crea una primera curvatura 5 alrededor de un eje espacial X, de modo que la plancha 1 está preformada con un arco o una onda. También se podrían crear dos o tres curvaturas, cada una desplazada en paralelo alrededor del primer eje espacial X, por ejemplo según el principio de un perfil de onda.

A continuación, un sello de conformación 6 se inserta en la herramienta de embutición profunda 2 y crea una segunda curvatura 7, mostrada en la figura 2, alrededor de un segundo eje espacial Y. Sin embargo, al mismo tiempo, el sello 6 también está curvado en su dirección longitudinal alrededor de un tercer eje espacial Z. Esto es particularmente evidente en la vista superior según la figura 1c. Insertando el sello de conformación 6 en la plancha 1, no sólo se crea la segunda curvatura 7 alrededor del segundo eje espacial Y, sino que también se genera la primera curvatura 5 alrededor del primer eje espacial X en la preforma en U 11, y también una tercera curvatura 29 alrededor de un tercer eje espacial Z. También pueden existir varias terceras curvaturas alrededor del eje espacial Z, de modo que también se crea una forma de onda en una vista en planta según la figura 1c o también se muestra más adelante en la preforma en U según figura 3b en una vista en planta.

El segundo eje espacial Y y el primer eje espacial X y el tercer eje espacial Z discurren preferentemente transversalmente entre sí, pero no tienen por qué cruzarse. Sin embargo, los ejes espaciales X, Y y Z también pueden estar dispuestos entre sí en una zona angular de 60 a 110 grados, en particular de 70 a 100 grados. Los ejes espaciales no tienen por qué cruzarse, pueden estar desplazados entre sí. Si ambos se proyectaran en un plano, discurrirían en el rango angular mencionado anteriormente o uno frente al otro.

Se crea así una preforma 11 en U que, según las figuras 3a, b y c, presenta una primera curvatura 5 alrededor de un primer eje espacial X y una segunda curvatura 7 alrededor de un segundo eje espacial Y, así como una tercera curvatura 29 alrededor de un tercer eje espacial Z. Para mayor claridad, el segundo eje espacial Y se muestra aquí siguiendo la curvatura 5 alrededor del primer eje espacial X. La preforma en U 11 presenta una forma de U, cuyas alas 8 están recortadas en cada extremo 9. En particular, este recorte se realiza cerca del contorno del extremo. Esto da como resultado caras frontales 10 en los extremos 9. Las caras frontales 10 se extienden a lo largo de la longitud L de la preforma en U 11. Ahora tiene lugar el moldeado intermedio según la invención, mostrado en las figuras 4, 5a y 5b.

La preforma en U 11 se coloca sobre un yunque 12 y se inserta un cuerpo de relleno 13 en la preforma 11. A continuación se doblan las alas 8 y, en particular, su zona final 9 mediante otras piezas de herramienta 14 de una herramienta de moldeo intermedio 15. Esto se hace de tal manera que los extremos 9 de las alas 8 queden doblados uno hacia el otro. Por lo tanto, se extienden sobre el cuerpo de relleno 13 al menos en secciones, mostrado en la figura 5a. A continuación, se abren las piezas de herramienta 14, indicadas por las flechas discontinuas. Para que ahora se pueda sacar el cuerpo de relleno 13 del molde intermedio 16 fabricado con él, está previsto al menos un pasador 17, que pasa a través del cuerpo de relleno 13 y presiona sobre el fondo 18 del molde intermedio 16, de modo que cuando se extrae el cuerpo de relleno, las alas 8 se deforman elásticamente hacia afuera, como se muestra en la figura 5b. En este caso también puede producirse una ligera deformación plástica de las alas 8.

A esta etapa intermedia de conformación le sigue luego un moldeado en O, de manera especialmente preferida en otras dos etapas del proceso. En primer lugar, se coloca de nuevo el molde intermedio 16 así fabricado sobre otro yunque 19 y con las partes de herramienta 20 de una herramienta de moldeo en O se doblan aún más hacia dentro las alas 8 y en particular los extremos 9 de las alas 8, mostrado en la figura 7. En este caso se proporciona un pasador de retención 21, que presiona la parte inferior 18 del molde intermedio sobre el yunque 19, de modo que las alas 8 se doblen más una hacia la otra, mostrado en las figuras 6 y 7.

En otra etapa posterior del método de moldeado en O se utiliza entonces una herramienta de conformación a presión 24, la cual presenta una herramienta superior 22 y una herramienta inferior 23. Una cavidad de molde 25 con un ancho B25 es según la figura 10 más ancha que un ancho B16 del molde intermedio 16 después del primer paso del método de moldeo en O (ver la fig. 10). En consecuencia, la herramienta de conformación a presión 24 se cierra, mostrado en la figura 9. Esto da como resultado una cavidad de molde cerrada. En este caso las caras frontales de los extremos se colocan una contra otra y se fabrica una pieza de molde por conformación de chapa 26 con una sección transversal cerrada, también llamada pieza moldeada. Ésta se encuentra en particular con su superficie de revestimiento exterior 27 por todos lados contra la superficie de revestimiento interior 28 de la cavidad hueca de molde 25.

Las figuras 11, 12, 13 y 14 muestran una variante de realización alternativa del método según la invención con respecto al moldeo en O. Las figuras 11 y 12 muestran una sección transversal de la misma herramienta en diferentes momentos. Las figuras 13 y 14 muestran una vista lateral y una vista en sección transversal respectivas de la misma herramienta en diferentes momentos. Según las figuras 11 y 13, primero se coloca el molde en U o el molde intermedio producido inicialmente se coloca sobre un alojamiento de componentes 30. El molde en U puede tratarse de un molde en U obtenido mediante moldeado en U o la preforma en U producida según la invención. Sin embargo, también puede tratarse del molde intermedio 16, que se produjo con el paso de fabricación en la figura 5b. En este molde intermedio 16, en una modificación de las figuras 6 a 9, sólo se utiliza una herramienta para el moldeado en O adicional. En este caso primero se doblan las alas 8 una hacia la otra en una dirección transversal Q por medio de mordazas del molde laterales 31. En otro momento o al mismo tiempo comienza a descender una matriz superior 32, de modo que en particular los extremos 9 de las alas 8 se moldean uno hacia el otro y con ello se consigue la forma en O, es decir, la fabricación de un perfil hueco con cerrado en sección. Este proceso de conformación se completa en las figuras 12 y 14, en las que se muestra el componente de conformación de chapa 33 producido. Para que especialmente el molde intermedio o el molde en U no se vuelque después de su colocación sobre el alojamiento de componentes 30, se insertan en los extremos mandriles 34. Esta inserción de los mandriles 34 tiene lugar parcialmente en la sección longitudinal en la dirección longitudinal del molde intermedio 16. Esto fija el molde intermedio 16 durante el proceso de conformación y evita que se vuelque o se deslice de otro modo sobre el alojamiento de componentes 30. Después de completar el proceso de moldeado en O mostrado en la figura 14, los mandriles 34 se extraen, lo cual sin embargo no se representa, del componente de conformación de chapa hacia un lado o hacia el extremo, según la dirección de la imagen, oblicuamente hacia la parte superior izquierda y oblicuamente hacia la parte superior derecha desde el componente de conformación de chapa 33 producido.

Símbolo de referencia:

1 - Plancha

2 - Herramienta de embutido en profundidad

3 - Matriz

4 - Dispositivo de sujeción

5 - Primera curvatura

6 - Sello

7 - Segunda curvatura

8 - Ala

9 - Extremo de 8

10 - Lado frontal de 9

11 - Preforma en U

12 - Yunque

13 - Cuerpo de relleno

14 - Parte de la herramienta

15 - Herramienta de moldeo intermedio

16 - Molde intermedio

17 - Pasador

18 - Suelo

19 - Yunque

20 - Parte de la herramienta

21 - Pasador de retención

22 - Herramienta superior

23 - Herramienta inferior

24 - Herramienta de conformación a presión

25 - Cavidad del molde

26 - Pieza de molde por conformación de chapa

27 - Superficie de revestimiento exterior

28 - Superficie de revestimiento interior de 25

29 - Tercera curvatura

30 - Alojamiento de componentes

31 - Mordaza del molde

32 - Matriz superior

33 - Componente conformador de chapa

34 - Mandril

X - Primer eje espacial

Y - Segundo eje espacial

Z - Tercer eje espacial

L - Longitud

Q- Dirección transversal

B16 Ancho de 16

B25 Ancho de 25

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Método para producir un componente de conformado de chapa metálica a partir de una plancha (1) mediante moldeado en U-O, en el que en primer lugar se produce una preforma mediante el moldeado en U y posteriormente se realiza una conformación final hasta una forma final mediante el moldeado en O, caracterizado por los siguientes pasos del método:

- proporcionar una plancha plana (1),

- conformar la plancha (1) sobre una herramienta de conformación, con una curvatura (5) alrededor de un primer eje espacial (X),

- insertar un sello de conformación (6) en la chapa (1) conformada con la primera curvatura (5), en donde el sello de conformación (6) produce una segunda curvatura (7) de la pieza en bruto (1) alrededor de un segundo eje espacial (Y), que es preferiblemente esencialmente ortogonal al primer eje espacial (X), caracterizado por que simultáneamente se produce una tercera curvatura (29) alrededor de un tercer eje espacial (Z), en donde el tercer eje espacial es esencialmente ortogonal al primer eje espacial (X) y al segundo eje espacial (Y), en donde una preforma en U (11) se produce mediante estos dos pasos del método, donde la inserción del sello de conformación (6) produce la primera curvatura (5) en la preforma en U (11) y la preforma en U (11) presenta la primera curvatura (5), la segunda curvatura (7) y la tercera curvatura (29),

- moldear en O la preforma en U (11) así producida.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el moldeado en O se realiza en dos pasos, donde en primer lugar los extremos doblados se doblan libremente más hacia dentro y a continuación se juntan las caras frontales (10) de los extremos (8) en un paso adicional del método.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que cuando las caras frontales (10) se colocan una contra otra, se utiliza una herramienta de conformación a presión (24) que tiene una cavidad de molde cerrada (25) en sección transversal.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el molde intermedio (16), cuando se inserta en la herramienta de moldeado en O, tiene un ancho máximo (B16) que es menor que el ancho (B25) de la cavidad del molde (25).

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la preforma y/o el molde intermedio (16) se fabrica con una sección transversal variable en dirección longitudinal y/o un espesor de pared variable.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ancho máximo (B16) de la sección transversal del molde intermedio (16) es al menos más del 5%, preferiblemente más del 10%, en particular más del 15% y lo especialmente preferido más del 20% menor que el ancho máximo (B25) de la sección transversal de la cavidad del molde (25).

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos el moldeado en O se realiza como moldeado en caliente, en particular con posterior endurecimiento en prensa.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el moldeado en O de la preforma en U (11) o del molde intermedio (16) se realiza en una herramienta, en donde la preforma en U (11) o el molde intermedio (16) se coloca sobre un alojamiento de componentes (30) y se moldea en O moviendo las mordazas del molde (31) lateralmente y bajando una matriz (32) en la parte superior.