PL220352B1

PL220352B1 - Composite die, especially for deep drawing of metal sheets

Info

Publication number: PL220352B1
Application number: PL395141A
Authority: PL
Inventors: Maciej Czernik; Stanisław Nowak; Krzysztof Rzeźnik; Artur Rękas; Antoni Podkomorzy; Wiesława Stachowicz; Kazimierz Świątkowski; Krzysztof Żaba
Original assignee: Polskie Zakłady Lotnicze Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2015-10-30
Also published as: PL395141A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest tłocznik kompozytowy, zwłaszcza do głębokiego tłoczenia blach metalowych, składający się z matrycy i stempla, przeznaczony w szczególności do głębokiego tłoczenia dynamicznego lub statycznego części z blach ze stopów aluminium lub stopów tytanu, stosowanych w przemyśle lotniczym.The subject of the invention is a composite die, in particular for deep drawing metal sheets, consisting of a die and a punch, intended in particular for dynamic or static deep drawing of parts made of sheets of aluminum alloys or titanium alloys used in the aviation industry.

Znane i powszechnie stosowane w przemyśle lotniczym są tłoczniki do głębokiego tłoczenia blach metalowych wykonane metodami odlewania matrycy na podstawie sporządzonego wcześniej modelu i stempla odwzorowywanego z matrycy. Materiałem stosowanym do odlewnia matryc są przeważnie stopy cynku, natomiast stemple są sporządzane również zalewanie stopami ołowiu form z użebrowaniem mocującym i nośnym.Known and commonly used in the aviation industry are dies for deep drawing of metal sheets, made by die casting methods based on a previously prepared model and a stamp reproduced from the die. The material used for the die foundry are usually zinc alloys, while the stamps are also prepared by pouring lead alloys into molds with fixing and supporting ribs.

Znane jest z polskiego opisu wynalazku nr PL 85400 urządzenie do tłoczenia głębokich den cienkościennych zbiorników o dużych średnicach, składające się głównie z matrycy, wkładki matrycowej, stempla, dociskacza i dolnej matrycy, charakteryzujące się tym, że wkładka matrycowa i dociskowa posiadają wielokrotny próg cięgowy, a stempel jest dwudzielny, zewnętrzny i wewnętrzny dla dwustopniowego przeciskania krążka stalowego przez wkładkę matrycową i kształtowania dna na stemplu przez dwustopniowe dociskanie go do dolnej matrycy, wstępne - stemplem zewnętrznym i ostateczne - stemplem wewnętrznym.From the Polish description of the invention No. PL 85400, a device for pressing deep bottoms of large-diameter thin-walled tanks is known, mainly consisting of a die, a die insert, a punch, a presser and a lower die, characterized by the fact that the die and pressure insert have a multiple pull threshold, and the punch is bipartite, external and internal for the two-stage pressing of the steel disc through the die insert and shaping the bottom on the punch by two-stage pressing it against the lower die, preliminary with an external punch and final with an internal punch.

Natomiast znana jest z opisu zgłoszeniowego patentu chińskiego nr CN 2582775 forma metalowo-poliuretanowa, przeznaczona do wycinania części, przy czym kompozycja poliuretanowa stanowi wypełnienie wnęki formy metalowej.On the other hand, a metal-polyurethane mold is known from the application for Chinese patent no. CN 2582775, intended for cutting out parts, the polyurethane composition filling the cavity of the metal mold.

Ponadto z europejskiego opisu zgłoszeniowego nr EP 0376808 znane jest urządzenie do głębokiego tłoczenia blachy, w którym stempel wyposażony w poduszkę z elastycznego materiału, umieszczony jest przesuwnie wewnątrz tłoka kształtującego element blaszany.Moreover, from the European application description No. EP 0376808 a device for deep drawing of sheet metal is known, in which a stamp equipped with a cushion of flexible material is slidably arranged inside a piston shaping the sheet metal element.

Tłocznik kompozytowy, zwłaszcza do głębokiego tłoczenia blach metalowych, według wynalazku, składający się z matrycy i stempla, wyposażonych w użebrowanie wewnętrzne i zewnętrzne elementy mocujące, charakteryzuje się tym, że obudowa matrycy w postaci otwartej skrzynki z górną powierzchnią roboczą, zawierająca użebrowanie wewnętrzne, korzystnie wykonane z prętów stalowych, oraz ucha nośne, wypełniona jest kompozytem poliuretanowym, zawierającym składnik A, korzystnie izocyjanian w ilości od 13% do 40% wagowych, składnik B, korzystnie poliol, w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz, korzystnie uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz, korzystnie rowing szklany, w ilości od 6% do 9% wagowych.A composite stamping die, in particular for deep drawing metal sheets, according to the invention, consisting of a die and a punch, equipped with internal ribs and external fastening elements, characterized in that the die housing in the form of an open box with an upper working surface, containing internal ribs, preferably made of steel bars, and the lifting lugs are filled with a polyurethane composite containing component A, preferably isocyanate in an amount of 13% to 40% by weight, component B, preferably polyol, in an amount of 26% to 40% by weight, a filler, preferably hydrated alumina in an amount of 42% to 52% by weight and a filler, preferably glass roving, in an amount of from 6% to 9% by weight.

Stempel zawierający użebrowanie wewnętrzne, zakończone zewnętrznymi śrubami mocującymi oraz uchami nośnymi, ma postać bryły monolitycznej z dolną powierzchnią roboczą, wykonaną z kompozytu poliuretanowego, zawierającego składnik A, korzystnie izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, składnik B, korzystnie poliol, w ilości od 26% do 40% wagowych, napełniacz, korzystnie uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz wypełniacz, korzystnie rowing szklany, w ilości od 7% do 11% wagowych.The stamp with internal ribbing, terminated with external fixing bolts and lifting lugs, has the form of a monolithic body with a lower working surface made of polyurethane composite, containing component A, preferably isocyanate in an amount of 13% to 20% by weight, component B, preferably polyol, in an amount of 26% to 40% by weight, a filler, preferably hydrated alumina, in an amount of 42% to 52% by weight, and a filler, preferably glass roving, in an amount of 7% to 11% by weight.

W innym wariancie wynalazku, tłocznik kompozytowy charakteryzuje się tym, że stempel ma obudowę zespoloną z konstrukcją stalową użebrowania wewnętrznego wraz ze śrubami mocującymi i zewnętrznymi uchami nośnymi.In another variant of the invention, the composite die is characterized in that the punch has a casing integrated with the steel structure of the internal ribbing together with the mounting bolts and external supporting lugs.

W kolejnym wariancie wynalazku, tłocznik kompozytowy charakteryzuje się tym, że stempel ma od strony powierzchni roboczej warstwę elastomeru, korzystnie o grubości od 10 do 20 mm.In a further variant of the invention, the composite die is characterized in that the punch has an elastomer layer on the working surface side, preferably 10 to 20 mm thick.

W następnym wariancie wynalazku, tłocznik kompozytowy charakteryzuje się tym, że matrycę stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego zawierający użebrowanie wewnętrzne, korzystnie wykonane z prętów stalowych oraz ucha nośne.In a further variant of the invention, the composite die is characterized in that the die is a polyurethane composite monolith with internal ribs, preferably made of steel bars, and lifting lugs.

W kolejnym wariancie wynalazku matryca ma postać dwuczęściową, przy czym jedną część stanowi rdzeń, natomiast część roboczą z wnęką stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego.In a further variant of the invention, the matrix is in the form of two parts, one part being the core and the working part with the cavity being a polyurethane composite monolith.

W następnym wariancie wynalazku, stempel ma postać dwuczęściową, przy czym jedną część stanowi rdzeń, natomiast wypukłą część roboczą stempla stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego.In a further variant of the invention, the punch is in the form of two parts, one part being the core, and the convex working part of the punch being a monolith made of polyurethane composite.

Tłocznik kompozytowy, zwłaszcza do głębokiego tłoczenia blach metalowych, według wynalazku, zapewnia wystarczająco dokładne odwzorowanie kształtu i wymiarów modelu. Skład kompozycji wypełniającej strukturę nośną pozwala na optymalizację takich parametrów roboczej części stempla i matrycy jak, sprężystość, udarność, twardość, czy też wytrzymałość zmęczeniowa, jak również pozwala na tworzenie gradientu stężenia komponenta wzmacniającego a także zapewnia wystarczającąThe composite stamping die, according to the invention, in particular for deep drawing metal sheets, provides a sufficiently accurate representation of the shape and dimensions of the model. The composition of the composition filling the supporting structure allows to optimize such parameters of the working part of the punch and die as elasticity, impact strength, hardness or fatigue strength, as well as creating a concentration gradient of the reinforcing component and ensures sufficient

PL 220 352 B1 odporność na ścieranie. Konstrukcja narzędzi pozwala na przenoszenie sił bocznych i zabezpiecza ich trwałość podczas statycznego i dynamicznego obciążania. Ponadto dzięki zastosowanej konstrukcji nośnej i kompozytowemu wypełnieniu, tłocznik według wynalazku ma mniejszą masę niż narzędzia metalowe, natomiast zastosowanie kompozytu poliuretanowego eliminuje używanie szkodliwego dla środowiska ołowiu. Skład kompozycji wypełniającej strukturę nośną zapewnia użytkowanie bez odkształceń trwałych, eliminujących narzędzie, przy czym konstrukcja i wykonanie zapewniają możliwość wielokrotnej regeneracji zużytych tłoczników, w szczególności po zużyciu roboczej części.Abrasion resistance. The design of the tools allows for the transfer of lateral forces and ensures their durability during static and dynamic loading. Moreover, thanks to the used supporting structure and composite filling, the die according to the invention is lighter than metal tools, while the use of polyurethane composite eliminates the use of lead that is harmful to the environment. The composition of the composition filling the supporting structure ensures use without permanent deformations that eliminate the tool, while the design and workmanship ensure the possibility of repeated regeneration of worn dies, in particular after the wear of the working part.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok tłocznika kompozytowego w przekroju, fig. 2 - przekrój A-A z fig. 3, fig. 3 - widok matrycy od góry, fig. 4 - przekrój B-B z fig. 3, fig. 5 - widok stempla od przodu, fig. 6 - widok stempla od dołu, fig. 7 - widok stempla z boku, fig. 8 - stempel z obudową w przekroju C-C z fig. 9, fig. 9 - stempel z obudową w widoku od góry, fig. 10 - stempel z warstwą elastomeru w przekroju.The invention is illustrated in the drawing in which Fig. 1 shows a cross-sectional view of the composite die, Fig. 2 - section AA of Fig. 3, Fig. 3 - top view of the die, Fig. 4 - section BB of Fig. 3, fig. 5 - front view of the stamp, fig. 6 - bottom view of the stamp, fig. 7 - side view of the stamp, fig. 8 - stamp with housing in section CC from fig. 9, fig. 9 - stamp from top view, Fig. 10 - punch with elastomer layer in cross section.

Obudowa 1 matrycy M w postaci otwartej skrzynki z górną powierzchnią roboczą 2, zawierająca użebrowanie wewnętrzne 3, wykonane z prętów stalowych oraz ucha nośne, wypełniona jest kompozytem poliuretanowym zawierającym jako składnik A, izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, jako składnik B, poliol, w ilości od 26% do 40% wagowych, jako napełniacz, uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz jako wypełniacz, rowing szklany, w ilości od 6% do 9% wagowych. Stempel S zawierający użebrowanie wewnętrzne 6 zakończone zewnętrznymi śrubami mocującymi 7 oraz uchami nośnymi 8 ma postać bryły monolitycznej z dolną powierzchnią roboczą 9, wykonanej z kompozytu poliuretanowego 10 zawierającego jako składnik A, izocyjanian w ilości od 13% do 20% wagowych, jako składnik B, poliol, w ilości od 13% do 40% wagowych, jako napełniacz, uwodniony tlenek glinu, w ilości 42% do 52% wagowych oraz jako wypełniacz, rowing szklany, w ilości od 7% do 11% wagowych.Housing 1 of the matrix M in the form of an open box with an upper working surface 2, containing internal ribs 3, made of steel bars and lifting lugs, is filled with a polyurethane composite containing as component A, isocyanate in an amount from 13% to 20% by weight, as component B , polyol in an amount from 26% to 40% by weight, as a filler, hydrated alumina in an amount of 42% to 52% by weight, and as a filler, glass roving in an amount from 6% to 9% by weight. The S stamp containing internal ribbing 6 terminated with external fixing screws 7 and lifting lugs 8 is in the form of a monolithic body with a lower working surface 9, made of a polyurethane composite 10 containing, as component A, isocyanate in an amount from 13% to 20% by weight, as component B, polyol in an amount of from 13% to 40% by weight as a filler, hydrous alumina in an amount of 42% to 52% by weight and as a filler, glass roving in an amount of from 7% to 11% by weight.

W kolejnym wariancie wynalazku stempel S ma obudowę 11 zespoloną z konstrukcją stalową użebrowania wewnętrznego 6 wraz ze śrubami mocującymi 7 i zewnętrznymi uchami nośnymi 8.In a further variant of the invention, the punch S has a housing 11 combined with the steel structure of internal ribbing 6 together with fastening screws 7 and external carrying lugs 8.

W następnym wariancie wynalazku stempel S ma od strony powierzchni roboczej 9 warstwę elastomeru 12, korzystnie o grubości od 10 do 20 mm.In a further variant of the invention, the punch S has an elastomer layer 12 on the working surface side 9, preferably 10 to 20 mm thick.

W kolejnym wariancie wynalazku matrycę M stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego 5 zawierający użebrowanie wewnętrzne 3, korzystnie wykonane z prętów stalowych oraz ucha nośne 4.In a further variant of the invention, the matrix M is a polyurethane composite monolith 5 containing internal ribbing 3, preferably made of steel bars, and lifting lugs 4.

W kolejnym wariancie wynalazku matryca M ma postać dwuczęściową, przy czym jedną część stanowi rdzeń, natomiast część roboczą z wnęką stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego 5.In a further variant of the invention, the matrix M is in the form of two parts, one part being the core and the working part with the cavity being a polyurethane composite monolith 5.

W następnym wariancie wynalazku, stempel ma postać dwuczęściową, przy czym jedną część stanowi rdzeń, natomiast wypukłą część roboczą stempla stanowi monolit z kompozytu poliuretanowego 10.In a further embodiment of the invention, the punch is in the form of two parts, one part being the core and the convex working part of the punch being a polyurethane composite monolith 10.

Claims

1. Composite stamping die, especially for deep drawing of metal sheets, consisting of a die and a punch, equipped with internal ribbing and external fastening elements, characterized in that the housing (1) of the die (M) in the form of an open box with an upper working surface (2 ), containing internal ribs (3), preferably made of steel bars, and lifting lugs (4), is filled with a polyurethane composite (5) containing component A, preferably isocyanate in an amount of 13% to 20% by weight, component B, preferably polyol , in an amount of from 26% to 40% by weight, a filler, preferably hydrated alumina, in an amount of 42% to 52% by weight, and a filler, preferably glass roving, in an amount of from 6% to 9% by weight, and the punch (S) containing internal ribbing (6) finished with external fixing screws (7) and lifting lugs (8), is in the form of a monolithic body with a lower working surface (9), made of polyurethane composite (10) containing component A, preferably isocyanate in an amount from 13% to 20% by weight, component B, preferably polyol in an amount from 26% to 40% by weight, a filler, preferably hydrated alumina, in an amount of 42% to 52% by weight, and a filler, preferably glass roving, in an amount from 7% to 11% by weight.

2. Composite stamping die, according to claim The method of claim 1, characterized in that the punch (S) has a housing (11) bonded to the steel structure of the internal ribbing (6) together with the fastening screws (7) and the outer carrying lugs (8).

PL 220 352 B1

3. Composite stamping die, according to claim The method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the punch (S) has an elastomer layer (12) on the side of the working surface (9), preferably with a thickness of 10 to 20 mm.

4. Composite stamping die, according to claim The method of claim 1, characterized in that the matrix (M) is a polyurethane composite monolith (5) with internal ribbing (3), preferably made of steel bars, and lifting lugs (4).

5. Composite stamping die, according to claim 2. The method of claim 1, characterized in that the matrix (M) has a two-part form, one part being the core and the working part with the cavity being a polyurethane composite monolith (5).

6. Composite stamping die, according to claim The stamp according to claim 1, characterized in that the stamp (S) is in the form of two parts, one part being the core, the convex working part of the stamp (S) being a polyurethane composite monolith (10).