Способ разделения и отбортовки листовой заготовки и штамп для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке листового материала эластичной средой. Цель изобретения расширение технологических возможностей за счет увеличения высоты отбортованного участка и улучшения условий разделения и отбортовки. При осуществлении способа заготовка 1 опирается только периферийной частью 2, не имеет опоры под центральной частью 3 и кольцевым участком 4 между указанными частями. При воздействии эластичной средой 6 заготовка 1 немного деформируется и ее часть 3 получает опору, а кольцевой участок 4 нет. Сначала происходит пробивка отверстия, а только после этого отбортовка. В процессе пробивки и отбортовки заготовки 1 к ее образующему борт участку прилагают усилия подпора. Штамп содержит контейнер эластичной средой 6, матрицу (M) 7 и выталкиватель (В) 9. На рабочем торце В 9 выполнена кольцевая канавка 14 с режущей кромкой 15. Кромка в М 7 скруглена. М 7 и В 9 установлены на эластичной подушке 17 и опираются на нее установленными на их нерабочих концах сменными кольцами 12 и 13. Заготовка 1 устанавливается на М 7 и В 9. Опускается контейнер и средой 6 сначала происходит пробивка, а поток отботровка при смещении В 9 относительно М 7. 2 с. и 1 з.п. ф лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к листовой штамповке эластичной средой. Цель изобретения расширение технологических возможностей за счет увеличения высоты отбортованного участка и улучшения условий разделения и отбортовки. На фиг.1 изображен штамп для осуществления способа в начале рабочего хода; на фиг.2 то же, в конце рабочего хода. Способ осуществляется следующим образом. Заготовка 1 устанавливается в штампе, при рабочем ходе которого перед началом выполнения разделения материала она имеет опору под периферийной частью 2 и не имеет опоры под центральной частью 3 и под кольцевым участком 4, расположенным между указанными частями. При воздействии рабочего усилия от передающей давление среды заготовка немного деформируется и ее часть 3 ложится на опору, а кольцевой участок 4 нет. Затем идет разделение материала по линии, охватывающей кольцевой участок 4 и расположенную внутри него часть 3. Указанные участки идут в отход. До окончания разделения отбортовка не начинается. Затем происходит образование борта 5. В процессе разделения и отбортовки обеспечивается подпор участку материала, предназначенному для образования борта. Штамп содержит контейнер с эластичной средой 6, матрицу 7 для отбортовки со скругленной рабочей кромкой 8. В матрице 7 с возможностью относительного осевого смещения установлен выталкиватель 9, имеющий цилиндрический выступ 10, в начальный момент взаимодействующий с упором 11 на матрице 7 и препятствующий относительному смещению выталкивателя 9 и матрицы 7 в сторону, противоположную рабочему смещению. Снизу на матрице 7 закреплено сменное кольцо 12, ограничивающее относительное смещение выталкивателя 9 и матрицы 7, а на выталкивателе 5 сменное кольцо 13. На выталкиватель 9 выполнена канавка 14 с режущей кромкой 15 по контуру пробивки отверстия, между режущей кромкой и матрицей 7 выполнена ровная площадка 16. Выталкиватель 9 и матрица 7 выполнена каждый с неравными рабочей и опорной поверхностями и установлены на эластичной подушке 17, имеющей в центре выступ 18 для обеспечения начального поджатия выталкивателя 9 к матрице 7. Штамп работает следующим образом. Заготовка 1 укладывается в штамп. Контейнер с эластичной средой 6 опускается и под ее действием заготовка пробивается по режущей кромке 15 выталкивателя 9. После пробивки выталкиватель 9 смещается относительно матрицы 7. Часть заготовки, примыкающая к отверстию, скользит по ровной площадке 16 выталкивателя 9 и отбортовывается. Затем контейнер с эластичной средой 6 поднимается. Полученная деталь и отход удаляются из штампа. При пробивке и отбортовке отбортовываемый участок заготовки все время зажат между средой 6 и рабочей частью штампа. Это способствует предотвращению разрывов, так как затрудняется процесс локализации деформации в отдельных местах контура отбортовываемого отверстия и, кроме того, обеспечивается подпор эластичной среды в кромку отверстия и повышается пластичность материала за счет наложения гидростатического давления эластичной среды. Ниже приведен пример расчета необходимых размеров штампа для обеспечения последовательности выполнения переходов способа: сначала пробивка и только после этого отбортовка. Приведенные расчеты имеют достаточную точность для производственных условий при достижении поставленной цели. Последовательность выполнения операций достигается при том условии, что соотношение площадей рабочей и опорной поверхностей выталкивателя 9 удовлетворяют неравенству S_р S_оп < S_к (1) где S_р площадь рабочей поверхности пуансона; S_оп площадь опорной поверхности пуансоноа; S_к площадь канавки на пуансоне для пробивки отверстия. Выводится это соотношение следующим образом. Для того, чтобы пробивка отверстия происходила ранее, чем началось смещение пуансона относительно прижима, необходимо, чтобы выполнялось неравенство Р_смещ < Р_пр (2) где Р_смещ усилие, действующее на пуансон и смещающее его относительно матрицы; Р_пр усилие пробивки отверстия. Усилие пробивки отверстия: P_пр= σ_ср˙t˙π˙d (3) где σ_cр временное сопротивление срезу материала заготовки; t толщина материала заготовки; d диаметр отверстия. Кроме того, усилие пробивки отверстия P_пр q·S_к (4) где q давление эластичной среды;
S_к площадь канавки;
коэффициент, учитывающий, что давление эластичной среды на мостик заготовки воспринимается наружным и внутренним контуром канавки. Р_смещ q˙(S_p S_оп) (5) где S_p площадь рабочей поверхности пуансона;
S_оп площадь опорной поверхности пуансона. Подставляя значения Р_пр и Р_смещ из выражений (4), (5), в выражение (2), получим
q·(S_р-S_оп) < q·S_к, откуда
S_р-S_оп < S_к
Кроме того, для обеспечения процесса отбортовки необходимо, чтобы усилие, смещающее пуансон относительно матрицы, было больше усилия, необходимого для отбортовки, т.е. Р_отб < Р_смещ, (6) где Р_отб усилие отбортовки с подпором. Подставляя значение Р_смещ из выражения (5), получим
P_отб < (S_р S_оп)˙q отсюда
< S_р-S_оп (7)
С учетом (1) окончательно получим
< S_р-S_оп < S_к (8)
При необходимости (при коэффициентах отбортовки, близких к предельным) более точное, оптимальное значение (S_p S_оп) внутри указанного диапазона устанавливается экспериментально путем замены сменных деталей штампа колец 12 и 13, имеющих различные величины сопрягаемых диаметров. Критерием оптимальности является отсутствие трещин и минимальное утонение изготавливаемых деталей. С определенной долей погрешности в сторону занижения для расчете усилия отбортовки можно использовать, например, приближенную формулу
P_отб=1,1˙π˙S˙σ_S˙(D-d) (9) где D диаметр отбортовки;
d диаметр отверстия;
S толщина заготовки;
σ_S предел текучести материала заготовки. Минимальная площадь канавки на пуансоне определяется из следующих соотношений. С учетом (3) и (4)
q·S_к=σ_ср·t·π·d, откуда
S_к (10)
Чтобы обеспечить высокое качество кромки пробиваемого отверстия, площадь канавки на пуансоне не должна значительно, например, в несколько раз, превышать расчетную. Способ и штамп опробован при изготовлении деталей из нержавеющей стали толщиной 0,2 мм, диаметр пробиваемого отверстия 22, 4 мм, внутренний диаметр отверстия после отбортовки 30 мм, высота борта 4,6 мм. Коэффициент отбортовки
K 0,742, где d_o диаметр пробиваемого отверстия;
D_ср диаметр отверстия после отбортовки по средней линии толщины заготовки. Давление эластичной среды составляло 127 МПа, трещины после отбортовки отсутствовали. С целью предотвращения искажения профиля сечения детали при снятии нагрузки на штамп за счет упругой отдачи прокладки, на которую устанавливается штамп, прокладка выполнялась из сырой резины. Внедрение изобретения позволит расширить технологические возможности за счет получения деталей с более высоким бортом.

Формула изобретения

1. Способ разделения и отбортовки листовой заготовки, при котором размещают на опоре периферийную часть заготовки, затем размещают на опоре ее центральную часть, воздействуют на заготовку средой, передающей давление, разделяют материал по линии, лежащей между участками, размещенными на опоре, и отбортовывают участок, прилежащий к линии разделения, отличающийся тем, что с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения высоты отбортованного участка и улучшения условий разделения и отбортовки, средой воздействуют перед размещением на опоре центральной части заготовки, а в процессе разделения и отбортовки прилагают усилия подпора к кольцевому участку, из которого образуют борт. 2. Штамп для разделения и отбортовки листовой заготовки, содержащий в одной части контейнер со средой, передающей давление, и в другой части - расположенные с возможностью перемещения вдоль оси давления инструмент для отбортовки со скругленной кромкой на рабочем торце и выталкиватель с кольцевой канавкой на рабочем торце, оснащенной режущей кромкой со стороны, обращенной к инструменту для отбортовки, отличающийся тем, что он оснащен эластичной подушкой, инструмент для отбортовки и выталкиватель расположены на ней, а рабочая поверхность выталкивателя, расположенная между режущей кромкой и инструментом для отбортовки, выполнена плоской. 3. Штамп по п. 2, отличающийся тем, что инструмент для отбортовки и выталкиватель оснащены сменными кольцами, охватывающими друг друга и размещенными на нерабочих концах указанных деталей с возможностью взаимодействия с эластичной подушкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2