Punzón de múltiples elementos (100) para formar una abertura en un elemento hidroconformado,

en el que la sección resultante se divide en por lo menos dos secciones, comprendiendo el punzón de múltiples elementos: un primer segmento del punzón (104) para troquelar una primera sección del elemento hidroconformado, siendo el primer segmento del punzón desplazable entre posición retirada y extendida, presentando el primer segmento del punzón una cavidad o un saliente (130); y un segundo segmento del punzón (108) para troquelar una segunda sección del elemento hidroconformado, presentando el segundo segmento del punzón el otro de la cavidad (131) o el saliente, en el que el saliente (130) queda posicionado dentro de la cavidad (131) con una separación entre los mismos para permitir que el segundo segmento del punzón (108) se desplace respecto al primer segmento del punzón (104) una distancia predeterminada, siendo desplazable el primer segmento del punzón (104) hacia la posición extendida por lo menos parcialmente a través del elemento hidroconformado antes de que el segundo segmento del punzón (108) se desplace desde la posición retirada

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un punzón para formar aberturas en elementos metálicos hidroconformados. Más concretamente, la presente invención se refiere a un punzón de múltiples 5 elementos para formar dichas aberturas las cuales presentan dos o más secciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente el hidroconformado se utiliza ampliamente para formar elementos metálicos resistentes y ligeros para chasis de vehículos y similares. En el hidroconformado, una pieza de partida metálica tubular se coloca en un molde y después se expande la pieza de partida para adaptarse al molde 10 llenando la pieza de partida con un fluido a presión, típicamente agua.

Como etapa siguiente al proceso de hidroconformado, antes de la descompresión del elemento formado y su extracción del molde, es conocido realizar en el elemento las aberturas que sean necesarias con unos punzones. Estos punzones son accionados típicamente por medio de unos pistones hidráulicos y funcionan como un perforador y troqueles convencionales, salvo en que la presión del fluido en el 15 elemento de hidroconformado elimina la necesidad de un troquel, ya que la presión mantiene la pared del elemento contra el movimiento del punzón.

Para evitar una etapa de fabricación adicional, las secciones formadas por el troquelado de aberturas a menudo quedan aprisionadas dentro del elemento de hidroconformado mediante una particularidad de un lado del punzón que asegura que una parte de un lado de la sección permanezca unida al elemento. 20 La sección se dobla hacia atrás alrededor de esta parte, hacia el interior del elemento, por el movimiento del punzón durante la operación de troquelado, y queda aprisionado por esta parte sin ocultar el orificio de la abertura.

Sin embargo, cuando se desea troquelar aberturas relativamente grandes (respecto al diámetro del elemento de hidroconformado), puede resultar difícil o imposible formar tales aberturas ya que la 25 sección puede hacer contacto con una parte del interior del elemento durante la operación de troquelado.

Incluso en circunstancias en las que puede troquelarse una abertura grande, puede ser imposible formar una sección aprisionada, ya que la sección puede quedar en contacto con una parte del interior del elemento a medida que se dobla, evitando que la sección se doble alejándose y de este modo 30 oculte por lo menos parcialmente una parte del orificio de la abertura.

Por consiguiente, para troquelar dichas aberturas relativamente grandes, es conocido el uso de un punzón escalonado para formar una abertura deseada con dos secciones más pequeñas. Si las secciones han de quedar aprisionadas, cada sección se mantiene aprisionada alrededor de una parte distinta de la abertura y se dobla hacia atrás alejándose de la otra sección. 35

Sin embargo, los sistemas convencionales de punzón escalonado requieren presiones de troquelado muy elevadas y presiones de calibración (la presión del fluido en el elemento hidroconformado) para funcionar y de este modo el utillaje y los cilindros para dichos sistemas resultan costosos y/o la duración de los ciclos para la operación de conformación y troquelado pueden ser mayores de lo que serían de otra manera. Más significativamente, los punzones escalonados pueden evitar la introducción de una 40 cantidad adicional de pieza de partida en el molde durante el hidroconformado, lo que a menudo es una operación deseada.

US 2002/0174698 A1 describe una herramienta de conformación a alta presión interna que comprende un punzón de corte tubular en el cual se dispone una corredera. Mediante el punzón de corte y la corredera se obtiene un sección. 45

DE 44 44 857 C1 se refiere a un dispositivo de troquelado que comprende un primer punzón que aloja un segundo punzón interior. Mediante el primer y el segundo punzón así como un contrapunzón cooperante que presenta un extremo en forma de cúpula se obtiene una sección al formar una abertura.

WO 2005/046902 describe una herramienta que comprende un punzón de conformación mediante el cual se hunde la zona de una pared de una pieza de trabajo. En el interior del punzón de conformación 50 se dispone un punzón perforador axialmente desplazable. El punzón perforador forma una sección fuera de la pared hundida de la pieza de trabajo.

DE 198 05 275 A1 se refiere a una herramienta de hidroconformado que comprende un dispositivo de troquelado que tiene un punzón exterior y un punzón interior. El punzón interior penetra en un orificio hacia una pared de una pieza de trabajo para poder conducir un fluido hacia el punzón exterior con el fin de accionar el mismo. Se obtiene una sección completa.

DESCRIPCIÓN RESUMIDA DE LA INVENCIÓN 5

Un objetivo de la presente invención es un nuevo punzón de múltiples elementos que evite o mitigue por lo menos uno de dichos inconvenientes de la técnica anterior.

De acuerdo con la presente invención, se sugiere disponer un punzón de múltiples elementos que presenta las características de la reivindicación independiente 1 o de la reivindicación independiente 10.

De acuerdo con la presente invención, puede disponerse un punzón de múltiples elementos en un 10 elemento de hidroconformado, que comprende: un primer segmento del punzón que tiene una superficie de corte, una superficie de reacción separada y un saliente que se extiende substancialmente paralelo a la superficie de reacción desde el segmento del punzón; un segundo segmento del punzón que tiene una superficie de corte, una superficie de reacción separada y una ranura que se extiende a lo largo de una parte del lado del segmento del punzón perpendicular a la superficie de reacción, 15 recibiendo la ranura el saliente y limitando el movimiento del segundo segmento del punzón respecto al primer segmento del punzón; y un cilindro que tiene una superficie de reacción del cilindro para acoplarse a la superficie de reacción del primer segmento del punzón y la superficie de reacción del segundo segmento del punzón, siendo el cilindro desplazable entre una posición inicial y una posición extendida, acoplándose la superficie de reacción del cilindro a la superficie de reacción del primer 20 segmento del punzón para desplazar el primer segmento del punzón alternativamente entre la posición inicial y la posición extendida, formándose una separación entre la superficie de reacción del segundo segmento del punzón y la superficie de reacción del cilindro en la posición inicial de manera que el primer segmento del punzón puede perforar el elemento hidroconformado cuando el cilindro se desplaza hacia la posición extendida sin movimiento del segundo segmento del punzón hasta que se ha 25 acabado la separación, tras lo cual el primer segmento del punzón y el segundo segmento del punzón se desplazan con el cilindro hacia la posición extendida, acoplándose el saliente a un extremo de la ranura para desplazar el segundo segmento del punzón con el primer segmento del punzón hacia la posición inicial y para restablecer la separación.

Puede haber un punzón de múltiples elementos para formar aberturas en un elemento 30 hidroconformado, el punzón puede comprender: un primer segmento del punzón para troquelar una primera sección del elemento hidroconformado; un segundo segmento del punzón para troquelar una segunda sección del elemento hidroconformado; y un cilindro desplazable entre una posición inicial y una posición extendida, presentando el cilindro una superficie de reacción, formándose una separación entre el segundo segmento del punzón y el cilindro en la posición inicial, desplazando el cilindro el 35 primer segmento del punzón para troquelar la primera sección antes de que el segundo segmento del punzón se desplace para troquelar la segunda sección.

La presente invención dispone un nuevo punzón y sistema de múltiples elementos que permiten formar aberturas en elementos hidroconformados con la sección que de otra manera quedaría dividida en dos o más secciones más pequeñas. Estas secciones más pequeñas pueden troquelarse y eliminarse o, si 40 se desea, doblarse hacia atrás hacia el elemento hidroconformado y mantenerse aprisionadas en el mismo. El punzón y el sistema de múltiples elementos pueden proporcionar una superficie nivelada en el molde de hidroconformado cuando el punzón se encuentra en su posición inicial para permitir una carga y descarga fácil del molde y para permitir introducir pieza de partida adicional en el molde durante la operación de hidroconformado,...

1. Punzón de múltiples elementos (100) para formar una abertura en un elemento hidroconformado, en el que la sección resultante se divide en por lo menos dos secciones, comprendiendo el punzón de múltiples elementos:

un primer segmento del punzón (104) para troquelar una primera sección del elemento 5 hidroconformado, siendo el primer segmento del punzón desplazable entre posición retirada y extendida, presentando el primer segmento del punzón una cavidad o un saliente (130); y

un segundo segmento del punzón (108) para troquelar una segunda sección del elemento hidroconformado, presentando el segundo segmento del punzón el otro de la cavidad (131) o el saliente, en el que el saliente (130) queda posicionado dentro de la cavidad (131) con una separación 10 entre los mismos para permitir que el segundo segmento del punzón (108) se desplace respecto al primer segmento del punzón (104) una distancia predeterminada, siendo desplazable el primer segmento del punzón (104) hacia la posición extendida por lo menos parcialmente a través del elemento hidroconformado antes de que el segundo segmento del punzón (108) se desplace desde la posición retirada. 15

2. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer y el segundo segmento del punzón (104, 108) incluyen, cada uno, una superficie extrema distal adaptada para hacer contacto con el elemento hidroconformado, quedando los extremos distales substancialmente alineados a lo largo de un plano común cuando el primer y el segundo segmento del punzón (104, 108) se encuentran en sus posiciones retiradas. 20

3. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que incluye, además, un tope (128) que limita que el segundo segmento del punzón (108) se aleje del elemento hidroconformado más allá de la posición retirada.

4. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que incluye, además, un cilindro (112) fijo al primer segmento del punzón (104) y desplazable respecto al segundo 25 segmento del punzón (108).

5. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el cilindro (112) es accionable para desplazar el primer segmento del punzón (104) por lo menos parcialmente a través del elemento hidroconformado antes de hacer contacto con el segundo segmento del punzón (108). 30

6. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el saliente (130) queda alejado de los lados de la cavidad (131) cuando el cilindro (112) se encuentra en contacto con el segundo segmento del punzón (108).

7. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el saliente (130) es operable para accionar el segmento del punzón (108) que incluye la cavidad (131) 35 desde la posición extendida a la posición retirada.

8. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el segmento del punzón (108) que incluye la cavidad (131) también incluye una garra que se extiende radialmente hacia el exterior aprisionada dentro de un receptáculo, limitando el receptáculo el avance del segmento del punzón (108) que tiene la cavidad (131) entre la posición retirada en un extremo y la 40 posición extendida en el otro extremo.

9. Punzón de múltiples elementos (100) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que:

el primer segmento del punzón (104) tiene una superficie de corte, una superficie de reacción separada y un saliente (130) que se extiende substancialmente paralelo a la superficie de reacción desde el segmento del punzón (104); 45

el segundo segmento del punzón (108) tiene una superficie de corte, , una superficie de reacción separada y una cavidad (131) que se extiende a lo largo de una parte del lado del segmento del punzón (108) perpendicular a la superficie de reacción;

y el punzón de múltiples elementos comprende además:

un cilindro (112) que tiene una superficie de reacción del cilindro para acoplarse a la superficie de 50 reacción (120) del primer segmento del punzón (104) y la superficie de reacción del segundo segmento

del punzón (108), siendo el cilindro (112) desplazable entre una posición inicial y una posición extendida, caracterizado por el hecho de que:

la superficie de reacción del cilindro se acopla a la superficie de reacción del primer segmento del punzón (104) para desplazar el primer segmento del punzón (104) alternativamente entre la posición inicial y la posición extendida; 5

se forma una separación (132) entre la superficie de reacción del segundo segmento del punzón y la superficie de reacción del cilindro en la posición inicial de manera que el primer segmento del punzón (104) puede perforar el elemento hidroconformado cuando el cilindro (112) se desplaza hacia la posición extendida sin movimiento del segundo segmento del punzón (108) hasta que se ha acabado la separación, tras lo cual el primer segmento del punzón (104) y el segundo segmento del punzón (108) 10 se desplazan con el cilindro (112) hacia la posición extendida; y

el saliente se acopla a un extremo de la ranura (131) para desplazar el segundo segmento del punzón (108) con el primer segmento del punzón (104) hacia la posición inicial y para restablecer la separación.

10. Punzón de múltiples elementos (100) para formar aberturas en un elemento hidroconformado, caracterizado por el hecho de que la sección resultante se divide en por lo menos dos secciones, 15 comprendiendo el punzón de múltiples elementos:

un primer segmento del punzón (104) para troquelar un primera sección del elemento hidroconformado;

un segundo segmento del punzón (108) para troquelar una segunda sección del elemento hidroconformado; y

un cilindro (112) desplazable entre una posición inicial y una posición extendida, en el que se forma una 20 separación entre el segundo segmento del punzón (108) y el cilindro (112) en la posición inicial, desplazando el cilindro (112) el primer segmento del punzón (104) para troquelar el primera sección antes de que el segundo segmento del punzón (108) se desplace para troquelar la segunda sección.

11. Punzón de múltiples elementos (100) según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que el primer y el segundo segmento del punzón (104, 108) son desplazables entre sí. 25

12. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el primer y el segundo segmento del punzón (104, 108) quedan situados adyacentes entre sí.

13. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el segundo segmento del punzón (108) incluye una cavidad (131) para la recepción de un saliente (130) que se extiende desde el primer segmento del punzón (104). 30

14. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el saliente (130) se desacopla del segundo segmento del punzón (108) cuando el cilindro (112) queda en contacto con el segundo segmento del punzón (108).

15. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que el saliente (130) se acopla por accionamiento al segundo segmento del punzón (108) para desplazar el 35 segundo segmento del punzón (108) de la posición extendida a la posición inicial cuando el cilindro (112) desplaza el primer segmento del punzón (104) de la posición extendida a la posición inicial.

16. Punzón de múltiples elementos según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que:

el primer segmento del punzón (104) tiene una superficie de corte, una superficie de reacción separada (120) y un saliente (130) que se extiende substancialmente paralelo a la superficie de reacción desde el 40 segmento del punzón (104);

el segundo segmento del punzón (108) tiene una superficie de corte, una superficie de reacción separada y una ranura (131) que se extiende a lo largo de una parte del lado del segmento del punzón (108) perpendicular a la superficie de reacción, recibiendo la ranura (131) el saliente (130) y limitando el 45 movimiento del segundo segmento del punzón respecto al primer segmento del punzón; y

el cilindro (112) tiene una superficie de reacción del cilindro para acoplarse a la superficie de reacción (120) del primer segmento del punzón (104) y la superficie de reacción del segundo segmento del punzón (108),

caracterizado por el hecho de que

la superficie de reacción del cilindro se acopla a la superficie de reacción del primer segmento del punzón (104) para desplazar el primer segmento del punzón (104) alternativamente entre la posición inicial y la posición extendida;

la separación (132) se forma entre la superficie de reacción del segundo segmento del punzón y la 5 superficie de reacción del cilindro en la posición inicial de manera que el primer segmento del punzón (104) puede perforar el elemento hidroconformado cuando el cilindro (112) se desplaza hacia la posición extendida sin movimiento del segundo segmento del punzón (108) hasta que la separación se acaba, tras lo cual el primer segmento del punzón (104) y el segundo segmento del punzón (108) se desplazan con el cilindro (112) hacia la posición extendida; y 10

el saliente (130) se acopla a un extremo de la ranura (131) para desplazar el segundo segmento del punzón (108) con el primer segmento del punzón (104) hacia la posición inicial y para restablecer la separación.