Штамп для обтяжки с растяжением листовых деталей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к формообразованию пологих листовых деталей двойной кривизны. Цель изобретения - повышение качества деталей за счет увеличения равномерности растяжения. Штамп содержит нижнюю неподвижную и верхнюю подвижя/кэ плиты, вертикально подвижную траверсу , размещенную над нижней плитой на колонках, пуансон, выполненный в виде отдельных поворотных пластин, стянутых тросом , поворотные захваты, выполненные из верхней и нижней частей, установленные с обеих сторон пуансона. На осях нижних частей захватов размещены поворотные ролики , взаимодействующие с копирами, выполненными в стенках нижней плиты, и опорные ролики, взаимодействующие с траверсой . На траверсе размещены силовые цилиндры, штоки которых посредством подпружиненных ползушек связаны с осями поворотных захватов. Верхняя плита взаимодействует периодически с роликами верхних частей захватов. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs»s В 21 D 11/20

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763578/27 (22) 30.11,89 (46) 15.11.91, Бюл. М 42 (71) Московский автомеханический институт (72) А.Д.Матвеев, Н.Ф.Шпунькин, А.П.Швая и В,Н.Давыдов (53) 621.981.1 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1155326,,кл. В 21 0 11/20, 1984..(94) ШТАМП ДЛЯ ОБТЯЖКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к формообразованию пологих листовых деталей двойной кривизны. Цель изобретения — повышение качества деталей за счет увеличения равномерности растяжения, Штамп содержит

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к формообразованию пологих листовых деталей двойной кривизны.

Цель изобретения — повышение качества изготавливаемых деталей двойной кривизны за счет увеличения равномерности деформации растяжения.

На фиг. 1 показан штамп, вид спереди (слева — штамп в исходном положении, справа — в конце рабочего хода); на фиг. 2— нижняя часть штампа, вид сверху (слева— штамп в исходном положении, справа — в конце рабочего хода); на фиг. 3 — вид слева, совмещенный с разрезом по плоскости симметрии штампа в исходном положении; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг. 5— пластина пуансона с установленными на ней пальцами; на фиг. б — узел I на фиг . 1; на

„„. Ж „„1690902 А1 нижнюю неподвижную и верхнюю подвижную плиты, вертикально подвижную траверсу, размещенную над нижней плитой на кслонках, пуансон, выполненный в виде отдельных поворотных пластин, стянутых тросом, поворотные захваты, выполненные из верхней и нижней частей, установленные с обеих сторон пуансона, На осях нижних частей захватов размещены поворотные ролики, взаимодействующие с копирами, выполненными в стенках нижней плиты, и опорные ролики, взаимодействующие с траверсой. На траверсе размещены силовые цилиндры, штоки которых посредством подпружиненных ползушек связаны с осями поворотных захватов. Верхняя плита взаимодействует периодически с роликами верхних частей захватов. 1 з.п.ф-лы, 9 ил. фиг. 7 — разрез Б — Б на фиг. 2; на фиг. 8— разрез  — В на фиг. 1; на фиг, 9 — готовое изделие.

Штамп содержит нижнюю плиту 1 коробчатой формы, имеющую донную часть 2 и стенки 3. В донную часть 2 г литы 1 запрессованы колонки 4, на которых установлена с возможностью вертикального перемещения траверса 5. В отверстиях плиты 1 размещены толкатели б, на верхние плоскости которых опирается траверса 5, а нижние плоскости толкателей 6 взаимодействуют с пневмоподушкой пресса (не показана). Над траверсой смонтирован пуансон, состоящий из нижних захватов 7 и размещенных между ними пластин 8. Каждая пластина 8 ограничена двумя параллельными боковыми плоскостями 9, двумя боковыми плоскостями 10. формообразующей поверхностью

1690902

30

50 м ми площадками 44 захватов 7 и ограничивающие перемещение захватов 35 под

11, нижней плоскостьк> 12 и двумя торцовыми плоскостями 13. Плоскости 9 и 10 пересекаются между собой под углом а по условным линиям 14. С обеих сторон в пластинах 8 выполнены углубления 15 в виде цилиндрических поверхностей, осями которых являются линии 14, Между пластинами

8 в углублениях 15 размещены цилиндрические пальцы 16, зафиксированные в осевом направлении (элементы фиксации не показаны), Пластины 8 имеют возмо>кность взаимного поворота вокруг осей пальцев 16.

Крайними являются такие положения поворота, при которых пластины 8 либо соприкасаются плоскостями 9 (исходное положение), либо плоскостями 10 (рабочее положение). В рабочем положении формообразующие поверхности 11 пласт4н 8 располагаются в соответствии с поверхностью готового изделия 1i, имеющего радиусы кривизны 8<, йр в продольном и попереччом направлениях соответственно, Максимальный угол поворота одной пластины.8 относительно соседней составляет 2а, Пластины 8 торцевыми плоскостями 13 находятся в постоянном контакте с внутренними плоскостями стенок 3 плиты 1, что предотвращает относительное поперечное смещение пластин 8. Пластины 8 стянуты тросами 18, проходящими в отверстиях 19 пластин 8. Концы тросов 18 закреплены в захватах 7 с возмо>кностьк> регулирования усилия натяжения тросов (узлы регулировки натяжения тросов не показаны). В исходном положении штампа, когда соприкасаются плоскости 9 пластин 8, тросы 18 располагаются прямолинейно, в рабочем положении, когда соприкасаются плоскости 10, тросы изогнуты. Положение осей отверстий 19 подобрано таким образом, чтобы в исходном и в рабочем положениях усилие натяжения тросов 18 оставалось примерно одинаковым. Для предотвращения повре>кдения тросов 18 при контакте их со стенками и кромками отверстий 19 наружная поверхность тросов имеет покрытие 20 иэ эластичного износостойкого материала (например, полиуретана), В нижней части каждого захвата 7 укреплены оси 21, на которых установлены поворотные 22 и опорные 23 ролики. Поворотные ролики 22 входят в прорези, выполненные в стенках 3 плиты 1 и содержащие рабочие поверхности 24, 25 и

26. Для удобства сборки штампа на внутренних сторонах стенок 3 плиты 1 выполнены вертикальные пазы 27„в которые вводятся ролики 22 при установке траверсы 5 и связанных с ней деталей внутрь плиты 1. Опорные ролики 23 иахсдятся в постоянно контакте с верхней плоскостью траверсы 5, На траверсе 5 установлены силовые цилиндры 28, шТоки 29 которых с помощью полэушек 30 и крышек 31 соединены с осями 21

Полости цилиндров 28, в которых размещены штоки 29, могут быть соединены через распределительную систему либо с магистралью подачи сжатого воздуха, либо с атмосферой, Подачу сжатого воздуха в укаэанные полости . осуществляют с помощью гибких трубопроводов, проходящих через специальные отверстия в стенках 3 плиты 1 (трубопроводы и отверстия в стенках не показаны). Противоположные полости цилиндров (без штоков) постоянно соединены с атмосферой, Полэушки 30 со штоками 29 подпружинены относительно цилиндров 28 с помощью пружин 32 и установлены с возможностью горизонтального

20 перемещения а направляющих 33, закрепленных на траверсе 5. Силовое взаимодействие между нижними захватами 7 и траверсой 5 осуществляется через опорные ролики 23, поэтому между нижними плоскостями ползушек 30 и верхней плоскостью траверсы 5 предусмотрен зазор Z, При перемещении полэушки 30 контактируют с направляющими 33. Направляющие 33 необходимы для восприятия веса траверсы

5, когда она не поддерживается толкателями 6 (например, при хранении штампа). В верхней части захватов 7 выполнены зажимные поверхности 34, имеющие радиус кривизны, соответствующий радиусу И кривизны иэделия 17 в поперечном направлении. Кроме того, на каждом нижнем захвате

7 установлен верхний захват 35, имеющий возможность перемещения относительно нижнего по направляющим приамам 36, закрепленным на захвате 35 и взаимодействующим с пазами 37, выполненными в захвате

7, Между верхним 35 и нижним 7 захватами установлены пружины 38, осуществляющие возврат верхнего захвата 35 в исходное верхнее положение. На захвате 35 имеется эажимная поверхность 39, форма которой соответствует форме эажимной поверхности 34. Поверхности 34 и 39 предназначены для жесткого (беэ проскальзывания) зажатия кромок листовой заготовки 40. Для обеспечения надежного эажатия поверхности 34 и 39 могут быть снабжены дополнительными элементами в виде, например, канавки 41 и соответствующего выступа 42, которые формуют на зажимаемом листе пространственный элемент. В нижней части направляющих призм 36 укреплены планки

43. взаимодействующие с соответствующи1690902 воздействием пружин 38. В передней и задней частях каждого захвата 35 установлены с воэможностью вращения ролики 45, Верхняя часть штампа включает плиту 46, закрепленную на ползуне пресса (не пока- 5 зан), На плите 46 имеются приливы, в которых выголнены нажимная 47 и ограничительная 48 рабочие поверхности, взаимодействуюц ие с роликами 45, Для транспортировки штампа на нижней плите 10

1 выполнены приливы 49, для крепления к подштамповой плите позсса — пазы 50.

Штамп работает следующим образом.

В исходном положении траверса 5 со смонтированными на ней деталями опира- 15 ется на толкатели 6 и находится в верхнем положении. Под воздействием пружин,32 штоки 29 полностью выдвинуты иэ цилиндров 28, а пластины 8, стянутые тросами 18, контактируют друг с другом по плоскостям 20

9. При этом верхние точки формообразующих поверхностей 11 располагаются на одной прямой линии, а верхние захваты 35 подняты над нижними захватами пружинами 38. Заготовку 40 укладывают в рабочую 25 зону штампа так, чтобы она опиралась на зажимные поверхности 34 захватов 7 и формообразующие поверхности 11 пластин 8, и фиксируют по упорам (не показаны), При ходе вниз ползуна пресса и закрепленной 30 на нем плиты 46 нажимные поверхности 47 воздействуют на ролики 45, перемещая вниз захваты 35. Криволинейные зажимные поверхности 34, 39 при воздействии на плоскую заготовку 40 изгибают ее в цилинд- 35 рическую с радиусом Rg кривизны. Происходит жесткое зажатие кромок заготовки 40 между поверхностями 34, 39. При этом перемещения траверсы 5 не происходит, так как суммарное усилие сжатия пружин 38 и 40 формовки на листе пространственных элементов меньше усилия пневмоподушки пресса. В дальнейшем усилие ползуна передается через ролики 45, верхние 35 и нижние 7 захваты, оси 21 и ролики 23 на 45 траверсу 5, которая перемещается вниз, преодолевая сопротивление пневмоподушки пресса. Ролики 22 начинают взаимодействовать с наклонными рабочими поверхностями 24, перемещаясь под их воз- 50 действием к центру штампа. Через оси 21 ролики 22 поворачивают захваты 7. Поскольку длина тросов 18 практически неизменна (может происходить небольшое удлинение их в пределах упругой деформа- 55 ции), поворот захватов 7 вызывает сближение плоскостей 10 пластин 8 и размыкание и последующее удаление друг от друга плоскостей 9. Сначала заготовка 40, которая в результате эажатия ее кромок приобретает форму цилиндрической поверхности, касается каждой пластины по линии Г(см.фиг.5).

По мере поворота пластин 8 растягиваются свободные участки заготОвки 40, расположенные между линиями Г соседних пластин

8. B процессе деформации зоны касания заготовки 40 с пластинами, величивают

cac!ю площадь и растяжение продолжается на уменьшающихся свободнь :х участках. В конце и зесса наиболее деформированными оказывают,я участки заготовки, расположенные между фар,ообразующими поверхностями пляс-:ин 8, а нэи- енее де:,рормироьанными — участки па ли;:æë Г, Такая неравномерность растяжения образуется предела; каждой пласти; —:ы 8. однако вслед""T-ýèe большого -;IIc ;:..;Iacтин ос-:-:,:":ненная деформация одинакова и в вен Ра I:знои час и детали 1 /. - I -!,"-". cTKBx, г,;.,и, .ыкзющих к .",ах;;атам 7 1ри:вличии у дете I . I 17 кривизны в попеоечном направле;:. - . с радиусом Кг величина деформации

Умв.:-:;;u.:àÅTCß ПО НаПРаВЛЕНИЮ К ПЕРИфЕРИйным участкам пластин 8 (т,е. по направлению к торцевым плоскостям 13). На участках контакта с формообразующими поверхностями 11 изделие 17 имеет в продольном, направ.".ении кривизну RI, I llpQcTpBIIcTBo между пластинами 8 кривизна в продольном направлении у детали отсутствует. В случа". штамповки пологих панелей 17 и малых веллчин зазоров между формообразующими r ýâåðõíocòÿìè 11 пластин 8 указанное обстоятельство не сказывается на вне.ннем виде выпуклой поверхности детали I7, . .В процессе деформации полэушки

30 перемещаются по направляющим 33, пружины 32 сжимаютСя, а штоки 29 входят: в цилиндры 28, вытесняя воздух из противоположных полостей (без штоков). Когда ролики 22 выходят на вертикальные рабочие поверхности 25, поворот захватов 7 прекращается. В этом положении все пластины 8 сомкнуты по плоскостям 10, а ролики 45 для предотвращения черезмерных усил лй натяжения тросов 18 упираются --. I:ртикальные или наклонные ограничительн -,е поверхности 48 верхней пллгы 46. В нижнем положении траверсы 5 вклю <ается подача сжатого воздуха в рабочие полости цилиндров 28. Ролики 22 поджимаются к вертикальI;:;.Iì рабочим поверхностям 26 и при контакте роликов 22 с поверхностями 26 происходит перемещение вверх траверсы 5 и свя""à -:.: —.ых с ней деталей под воздействием пневмоподушки пресса. После остановки траверсы 5 и захватов 7 продолжается перемещение вверх плиты 46, Нажимные повеохнссти 47 перестают передавать усилие на ролики 45, Под действием пружин 38

1690902 захваты 35 перемещаются вверх и освобождают кромки отштампованной детали 17, которая удаляется из рабочей зоны. После этого прекращают подачу сжатого воздуха в рабочие полости цилиндров 28. Пружины 32 через ползушки 30 и оси 21 воздействуют на захваты 7 и поворачивают их в исходное положение. При этом тросы 18 распрямляются, пластины 8 поворачиваются до соприкосновения по плоскостям 9. Штамп готов к совершению следующего рабочего хода.

Пример расчета геометрических параметров пластин для получения детали заданной формы.

Задан чертеж пологой прямоугольной а плане выпуклой панели двойной кривизны.

Радиус R1 в продольном направлении составляет 2300 мм, а радиус R2 в поперечном направлении — 2000 мм, Длина А панели1000 мм, ширина В = 800 мм, толщина листа

1 мм, Центральный угол Р соответствующий дуге панели с радиусом R1, составляет

А 1000 в!и — — = г- @ — 0,2174;

Р =25 08! =2513 О

Длина L дуги радиуса R1 составляет — — — — — — 1008,3 мм

X R1 8 3,14 2300 25 13

1Во !В0

Задают ширину Ь пластины, т,е. расстояние между плоскостями 9 (иэ условия прочности пластины)

Задают максимальную величину зазора Z1 между формообразующими поверхностями

11 пластин в продольной плоскости симметрии (из условия отсутствия следов на выпуклойй стороне панели)

Zi = 0,25 мм

Длина дуги радиуса 81 между центрами двух соседних пластин (принимая, что длина дуги по формообразующей поверхности пластины для малых углов приблизительно равна ее хорде, т.е. ширине b составляет ! - Ь + Z1 == 10+ 0,25- 10,25 мм

Необходимое количество и пластин в пуансоне

n =--- == — -". -- 98,37! 010H3

10.25

Принимают 98 пластин с соответствующей

5 корректировкой их ширины b. Угол 2асоставляет

2 а = — : — = — - — - =- О,?538 = 15,23

B 2513 о и+1 99

10 а = 1,1269

Высота h пластины в продольной плоскости симметрии от оси поворота до формообразующей поверхности 11

2 з!и а 2 . 0,0022

Изобретение позволяет изготавливать детали не только постоянной, но и переменной кривизны в продольном направлении. В этом случае угол а на пластинах 8 будет также переменным.

Изобретение позволяет повысить равномерность распределения деформаций по поверхности штампуемых панелей, что приводит к уменьшению остаточных напряжений, вызывающих при неравномерном растяжении искажение формы готового иэделия, Повышается точность изделий, улучшаются условия соединения их с другими деталями.

Формула изобретения

1. Штамп для обтяжки с растяжением листовых деталей, содержащий нижнюю неподвижную плиту с вертикальными стенками и верхнюю подвижную плиту, пуансон, поворотные захваты, расположенные с обе40 их сторон пуансона на осях, размещенных в захватах и связанных с нижней плитой, копиры, установленные на одной из плит, поворотные ролики, размещенные на захватах с возможностью взаимодействия с копирами,отл ича ю щи йс я тем,что, с целью повышения качества изготавливаемых деталей двойной кривизны за счет увеличения равномерности деформации растяжения, он снабжен траверсой с направляющими, 50 расположенной над нижней плитой с возможностью вертикального перемещения. силовыми цилиндрами, закрепленными на траверсе, ползушками, размещенными в направляющих траверсы, связанными со што- . ками цилиндров и осями поворотных захватов и подпружиненными к корпусам цилиндров, опорными роликами, установленными на осях поворотных захватов с аоэ можностью взаимодействия с траверсой.

1690902

10 при этом копиры размещены в стенках нижней плиты, поворотные ролики установлены на осях поворотных захватов, поворотные захваты выполнены каждый из отдельных нижней и верхней частей, подпружиненных 5 друг к другу, направляющих призм и пары роликов, размещенных на верхних частях, которые ус. ановлены с возможностью перемещения по призмам в направлении нижних частей захватов, пуансон выполнен в 10 виде отдельных поворотных пластин с отверстиями на их боковых плоскостях и троса, размещенного в этих отверстиях, концы которого закреплены в нижних частях захватов, верхняя плита выполнена с нажим- 15 ными и ограничительными поверхностями и установлена с возможностью периодического взаимодействия этими поверхностями с роликами верхних частей захватов, а оси размещены в нижней части поворотных захватов, 2, Штамппоп1,отличающийся тем, что каждая поворотная пластина пуансона имеет формообразующую поверхность, две параллельные боковые плоскости, расположенные выше оси поворота, наклонные боковые плоскости, расположенные ниже оси поворота, нижнюю и торцевые плоскости, при этом последние размещены с возможностью:.взаимодействия с вертикальными стенками нижней плиты, 1690902

169{)9(12

?(7.7 рие. 3

1690902

1690902

Составитель Л.Самохвалова

Тех ред M. Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор Н.Федорова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3882 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5