PL248216B1

PL248216B1 - Elastomeric die

Info

Publication number: PL248216B1
Application number: PL446952A
Authority: PL
Inventors: Robert Ostrowski; Marek Zwolak
Original assignee: Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority date: 2023-12-01
Filing date: 2023-12-01
Publication date: 2025-11-03
Also published as: PL446952A1

Abstract

Elastomerowa matryca, charakteryzuje się tym, że wewnątrz korpusu (1) zawiera zamkniętą komorę usytuowaną pod jego powierzchnią roboczą, przy czym twardość materiału elastomerowego korpusu (1) wynosi od 30 do 95 w skali Shore'a A.The elastomeric matrix is characterized in that it contains a closed chamber inside the body (1) located under its working surface, wherein the hardness of the elastomeric material of the body (1) is from 30 to 95 on the Shore A scale.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest elastomerowa matryca tłocznika mająca zastosowanie do tłoczenia bądź gięcia blach, zwłaszcza cienkich.The subject of the invention is an elastomeric stamping die used for stamping or bending sheet metal, especially thin sheets.

Głównym problemem technicznym w procesach tłoczenia blach jest zapobieganie fałdowaniu powierzchni wyrobu. W szczególności dotyczy to wyrobów o złożonej geometrii. Podejście do rozwiązania problemu fałdowania zazwyczaj dotyczy modyfikacji systemu docisku blachy w trakcie procesu w celu zróżnicowania siły docisku w zależności od obszaru na wyrobie. Realizowane jest to poprzez zastosowanie systemów docisku segmentowego, dociskaczy z elementami elastycznymi, zastosowanie dociskaczy o zmiennej powierzchni kontaktu z wyrobem lub stosowanie programowalnego sterowania siłą docisku w trakcie procesu. Przy formowaniu z użyciem znanych narzędzi elastomerowych występuje konieczność projektowania narzędzi oraz ich mocowania w sposób, który umożliwia odkształcenie się nadmiaru materiału elastycznego poza obszar kształtowania wyrobu (formuje wypływkę).The main technical challenge in sheet metal forming processes is preventing wrinkling of the product surface. This is particularly true for products with complex geometry. The approach to solving the wrinkling problem typically involves modifying the sheet metal clamping system during the process to vary the clamping force depending on the area of the product. This is achieved through the use of segmented clamping systems, clamps with elastic elements, clamps with variable contact area with the product, or programmable control of the clamping force during the process. Forming with conventional elastomeric tools requires designing the tools and their mounting in a way that allows excess elastic material to deform beyond the product's shaping area (forming a flash).

Z polskiego opisu patentowego PL 220352 B1 znany jest tłocznik kompozytowy, do głębokiego tłoczenia blach metalowych, składający się z matrycy i stempla, wyposażony w użebrowanie wewnętrzne i zewnętrzne elementy mocujące. Tłocznik ma obudowę matrycy w postaci otwartej skrzynki z górną powierzchnią roboczą, zawierającą użebrowanie wewnętrzne z prętów stalowych, oraz ucha nośne. Obudowa matrycy jest wypełniona kompozytem poliuretanowym zawierającym 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 6% do 9% wagowych. Stempel zawiera użebrowanie wewnętrzne zakończone zewnętrznymi śrubami mocującymi oraz uchami nośnymi, a ponadto ma postać bryły monolitycznej z dolną powierzchnią roboczą, wykonanej 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.Polish patent specification PL 220352 B1 describes a composite die for deep drawing of metal sheets, consisting of a die and a punch, equipped with internal ribs and external fastening elements. The die has a die housing in the form of an open box with an upper working surface containing internal ribs made of steel bars and support lugs. The die housing is filled with a 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 6% to 9% by weight. The punch comprises internal ribs terminated with external fastening screws and carrying eyes, and is furthermore in the form of a monolithic body with a lower working surface made of a 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, filler, preferably hydrated alumina, in an amount of 42% to 52% by weight, and filler, preferably glass roving, in an amount of 7% to 11% by weight.

Z europejskiego opisu patentowego EP 0530956 B1 znany jest stempel do kształtowania blach, o budowie dzielonej, zawierający część podpory oraz roboczą część czołową zamocowaną do tej podpory. Część czołowa zawiera obszary o różnej sprężystości względem stałej masy tej części czołowej. W przykładach wykonania te obszary są w postaci otworów wykonanych w części czołowej od strony jej połączenia z podporą. Te otwory mogą zawierać wypełnienie o sprężystości innej niż sprężystość materiału z którego jest korpus części czołowej.European Patent EP 0530956 B1 describes a punch for forming sheet metal, with a split structure, comprising a support portion and a working front portion attached to the support. The front portion contains areas of varying elasticity relative to the fixed mass of the front portion. In embodiments, these areas are in the form of openings formed in the front portion on the side where it connects to the support. These openings may contain a filling with an elasticity different from that of the material comprising the body of the front portion.

Znane rozwiązania, w których wykorzystywane są matryce o litej budowie, nie pozwalają lub pozwalają w ograniczonym zakresie na zmianę lokalnej siły docisku, a także na wymuszenie kierunku odkształcenia matrycy w danym obszarze.Known solutions that use solid dies do not allow, or allow only to a limited extent, the change of the local pressure force, as well as the forcing of the direction of die deformation in a given area.

Elastomerowa matryca tłocznika o litym korpusie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wewnątrz korpusu zawiera zamkniętą komorę usytuowaną pod jego powierzchnią roboczą, przy czym twardość materiału elastomerowego korpusu wynosi od 30 do 95 w skali Shore’a A.The elastomeric die of the solid body according to the invention is characterized in that it contains a closed chamber inside the body located under its working surface, wherein the hardness of the elastomeric material of the body is from 30 to 95 on the Shore A scale.

Korzystnie zamknięta komora zawiera wypełnienie elastomerowe.Preferably, the closed chamber contains an elastomeric filling.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli wypełnienie elastomerowe jest w postaci użebrowania pomiędzy powierzchniami wewnętrznych ścianek komory.Further benefits are obtained if the elastomer filling is in the form of ribs between the surfaces of the inner walls of the chamber.

Następne korzyści uzyskiwane są jeżeli wypełnienie jest lite i w całości wypełnia przestrzeń komory, a ponadto jest z materiału o twardości różnej od twardości elastomeru korpusu.Further benefits are obtained if the filling is solid and completely fills the chamber space, and is also made of a material with a hardness different from the hardness of the elastomer of the body.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli twardość materiału elastomerowego wypełnienia mieści się w zakresie od 30 do 95 w skali Shore’a A.Further benefits are obtained if the hardness of the elastomeric filling material is in the range of 30 to 95 on the Shore A scale.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli korpus jest z elastomeru termoplastycznego.Further benefits are obtained if the body is made of thermoplastic elastomer.

Matryca według wynalazku dzięki zastosowanej w niej zamkniętej komorze pozwala na uzyskanie lokalnej zmiany siły nacisku narzędzia na kształtowany wyrób. Ponadto rozwiązanie umożliwia wymuszenie kierunku odkształcenia matrycy w danym obszarze. Dzięki litemu korpusowi narzędzie charakteryzuje się podwyższoną trwałością oraz jest łatwe w stosowaniu. Wynalazek pozwala na zapobieganie fałdowaniu powierzchni tłoczonego wyrobu. Ponadto matryca może być stosowana ze standardowymi stemplami ze sztywnego materiału.The die according to the invention, thanks to its closed chamber, allows for localized changes in the tool's pressure on the formed product. Furthermore, this solution allows for the direction of die deformation to be forced in a given area. Thanks to its solid body, the tool is characterized by increased durability and ease of use. The invention prevents wrinkling of the surface of the pressed product. Furthermore, the die can be used with standard punches made of a rigid material.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiona jest matryca w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 - matryca w widoku z boku w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 3 - matryca w przekroju wzdłuż linii A-A z fig. 2, fig. 4 - matryca w widoku z boku w drugim przykładzie wykonania, fig. 5 - matryca w przekroju wzdłuż linii B-B z fig. 4, fig. 6 - matryca w przekroju wzdłuż linii C-C z fig. 4, fig. 7 - matryca w trzecim przykładzie wykonania w widoku z boku, fig. 8 - matryca w przekroju wzdłuż linii D-D z fig. 7.The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the matrix in an axonometric projection, fig. 2 - the matrix in a side view in the first embodiment, fig. 3 - the matrix in a cross-section along the line A-A from fig. 2, fig. 4 - the matrix in a side view in the second embodiment, fig. 5 - the matrix in a cross-section along the line B-B from fig. 4, fig. 6 - the matrix in a cross-section along the line C-C from fig. 4, fig. 7 - the matrix in the third embodiment in a side view, fig. 8 - the matrix in a cross-section along the line D-D from fig. 7.

Elastomerowa matryca tłocznika, w pierwszym przykładzie wykonania, zawiera lity korpus 1 z materiału elastomerowego w postaci termoplastycznego elastomeru poliolefinowego TPO. Matryca wewnątrz swojego korpusu 1 zawiera zamkniętą komorę 2 usytuowaną pod jej wklęsłą powierzchnią roboczą. Wnętrze komory 2 jest puste. Twardość materiału elastomerowego wynosi 80 w skali Shore’a A.The elastomeric die of the die, in the first embodiment, comprises a solid body 1 made of an elastomeric material in the form of a thermoplastic polyolefin elastomer (TPO). Within its body 1, the die contains a closed chamber 2 located beneath its concave working surface. The interior of chamber 2 is empty. The hardness of the elastomeric material is 80 on the Shore A scale.

Elastomerowa matryca tłocznika, w drugim przykładzie wykonania, zawiera lity korpus 1 z materiału elastomerowego w postaci poliuretanu termoplastycznego TPU. Matryca wewnątrz swojego korpusu 1 zawiera zamkniętą komorę 2 usytuowaną pod wklęsłą powierzchnią roboczą tej matrycy. Wnętrze komory 2 zawiera wypełnienie 3 w postaci użebrowania z poliuretanu termoplastycznego. Twardość materiału elastomerowego wynosi 95 w skali Shore’a A.In the second embodiment, the elastomeric die of the stamping tool comprises a solid body 1 made of an elastomeric material in the form of thermoplastic polyurethane (TPU). Within its body 1, the die contains a closed chamber 2 located beneath the concave working surface of the die. The interior of chamber 2 contains a filling 3 in the form of thermoplastic polyurethane ribs. The hardness of the elastomeric material is 95 on the Shore A scale.

Elastomerowa matryca tłocznika, w trzecim przykładzie wykonania, zawiera lity korpus 1 z materiału elastomerowego w postaci termoplastycznego kopolimeru styrenu TPS. Matryca wewnątrz swojego korpusu 1 zawiera zamkniętą komorę 2 usytuowaną pod jej wklęsłą powierzchnią roboczą. Komora 2 zawiera wypełnienie 3 z materiału elastomerowego w postaci termoplastycznego elastomeru poliestrowego TPEE o twardości wynoszącej 30 w skali Shore’a A. Twardość materiału elastomerowego korpusu 1 matrycy 2 wynosi 65 w skali Shore’a AThe elastomeric die of the stamping tool, in the third embodiment, comprises a solid body 1 made of an elastomeric material in the form of a thermoplastic styrene copolymer TPS. The die inside its body 1 comprises a closed chamber 2 located under its concave working surface. The chamber 2 comprises a filling 3 made of an elastomeric material in the form of a thermoplastic polyester elastomer TPEE with a hardness of 30 on the Shore A scale. The hardness of the elastomeric material of the body 1 of the die 2 is 65 on the Shore A scale.

Wykaz oznaczeńList of markings

- korpus- body

- komora- chamber

- wypełnienie- filling

Claims

1. An elastomeric die with a solid body, characterized in that inside the body (1) it contains a closed chamber (2) located under its working surface, wherein the hardness of the elastomeric material of the body (1) is from 30 to 95 on the Shore A scale.

2. An elastomeric matrix according to claim 1, characterized in that the closed chamber (2) contains an elastomeric filling (3).

3. Elastomeric matrix according to claim 2, characterized in that the elastomeric filling (3) is in the form of ribbing between the surfaces of the inner walls of the chamber (2).

4. Elastomeric matrix according to claim 2, characterized in that the filling (3) is solid and completely fills the space of the chamber (2), and is also made of a material with a hardness different from the hardness of the elastomer of the body (1).

5. Elastomeric matrix according to claim 3 to 4, characterized in that the hardness of the elastomeric filling material (3) is in the range from 30 to 95 on the Shore A scale.

6. Elastomeric matrix according to claims 1 to 5, characterized in that the body (1) is made of a thermoplastic elastomer.