Штамп для вытяжки деталей сложной формы

 

Штамп относится к области обработки металлов давлением и предназначен для вытяжки деталей сложной формы из листовых заготовок. Штамп включает пуансон, матрицу с рабочим отверстием и прижим. На поверхности рабочего отверстия матрицы параллельно его оси расположены выступы. Выступы в поперечном сечении имеют форму равнобедренной трапеции, прилегающей большим основанием к поверхности отверстия. На боковой поверхности пуансона имеются ответные углубления. Выступы и углубления обеспечивают в процессе деформирования торможение фланца заготовки. Сопряжение вытяжной кромки матрицы в зоне выступов с поверхностью ее рабочего отверстия выбирается в зависимости от материала и условий штамповки, а также конструкции детали. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области листовой штамповки и может быть использовано для вытяжки различных деталей из листовых материалов. Преимущественная область его применения - штамповка деталей сложной формы, в том числе автомобильных, сельхозмашин и бытовой техники.

Известен штамп для вытяжки панелей сложной формы, содержащий пуансон, прижим и матрицу с тормозными элементами. На прямолинейных участках заготовки торможение фланца осуществляется посредством порогов или ребер, а на угловых участках образуют гофры и торможение осуществляется посредством спрямления гофр в вытяжном зазоре между пуансоном и матрицей [1].

Недостатком известного штампа является ухудшение качеств штампованных деталей, так как в зоне спрямления гофр на готовом изделии возникает волнистость поверхности. Также недостатком является низкая стойкость вытяжного штампа, так как при спрямлении гофр в вытяжном зазоре происходит преждевременный износ пуансона и матрицы.

Известен также пуансон штампа для обработки листового металла давлением, имеющий рабочий торец и рабочую боковую поверхность, на которой выполнены продольные углубления трапециевидной формы [2].

Недостатком известного штампа является ограниченная область его применения, в основном для вытяжки с утонением деталей относительно большой толщины, в этом случае использование пуансона с углублениями позволяет исключить его разрушение и заклинивание с вытянутой деталью в матрице. При штамповке деталей сложной формы такое техническое решение эффекта не дает и не применяется.

Известен также штамп для листовой обработки, содержащий пуансон, матрицу с выемками прямоугольной, треугольной или трапециевидной формы, расположенными по нормали к контуру рабочего отверстия матрицы, прижим с тормозными элементами в виде выступов, входящих в соответствующие углубления матрицы [3].

Недостатком известного штампа является перерасход листового проката, так как для торможения фланца на прижимной поверхности с помощью выступов и впадин требуется увеличение технологического припуска, идущего в отход.

известен штамп для вытяжки деталей сложной формы, содержащий пуансон, матрицу с рабочим отверстием, прижим и средство торможения в виде выступов на поверхности одного элемента штампа и расположенных на обращенной к ней поверхности другого элемента штампа ответных углублений [4].

Недостатком известного штампа является перерасход металла, так как для торможения фланца с помощью выступов и ответных углублений требуется увеличение технологического припуска, идущего в отход.

технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение экономии листового проката за счет сокращения технологического припуска на поверхности прижима, идущего в отход.

Поставленная задача решается тем, что в известном штампе для вытяжки деталей сложной формы, содержащем пуансон, матрицу с рабочим отверстием, прижим и средство торможения в виде выступов на поверхности одного элемента штампа и расположенных на обращенной к ней поверхности другого элемента штампа ответных углублений, выступы расположены на поверхности рабочего отверстия матрицы параллельно его оси и выполнены с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции, примыкающей большим основанием к поверхности рабочего отверстия, а ответные углубления расположены на боковой поверхности пуансона.

Вытяжная кромка матрицы в зоне выступов может быть выполнена радиусом, величина которого составляет от 3,5 до 4,5 от исходной толщины заготовки - с сопряжением с поверхностью рабочего отверстия матрицы посредством поверхности с прямолинейной образующей; - с сопряжением с поверхностью рабочего отверстия матрицы посредством поверхности с образующей в форме гиперболы; - с сопряжением с поверхностью рабочего отверстия матрицы посредством поверхности с образующей в виде ломаной линии, состоящей из двух сопряженных под прямым углом участков.

Такое конструктивное решение учитывает, что ширина и масса технологического припуска, идущего после обрезки в отход, уменьшается за счет уменьшения ширины фланца заготовки, необходимого для торможения на прижимной поверхности.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами: на фиг. 1 изображен осевой разряд (А-А) вытяжного штампа; на фиг. 2 - матрица в плане; на фиг. 3 - увеличенный разрез Б-Б на фиг. 2 (вариант выполнения вытяжной кромки матрицы в зоне выступов по радиусу); на фиг. 4 - то же, с сопряжением вытяжной кромки матрицы в зоне выступов с поверхностью ее рабочего отверстия посредством поверхности с прямолинейной образующей; на фиг. 5 - то же, с сопряжением посредством поверхности с образующей в форме гиперболы; на фиг. 6 - то же, с сопряжением посредством поверхности с образующей в виде ломаной линии; на фиг. 7 - увеличенный разрез В-В на фиг. 3, вариант с равномерным вытяжным зазором; на фиг. 8 - то же, вариант с неравномерным вытяжным зазором.

Штамп для вытяжки деталей сложной формы содержит пуансон 1, прижим 2, матрицу 3, вставку матрицы 4. На поверхности рабочего отверстия матрицы выполнены выступы 5, а на боковой поверхности пуансона - ответные углубления 6.

На прессе двойного действия штамп работает следующим образом.

На прижимную поверхность матрицы 3 загружается заготовка 7, при ходе наружного ползуна пресса периферийная часть заготовки прижимается прижимом 2. При ходе внутреннего ползуна пресса заготовка деформируется пуансоном 1. В начальный момент вытяжки торможение фланца заготовки осуществляется по прижимной поверхности в зазоре между матрицей 3 и прижимом 2, при этом возможно использование перетяжных ребер или порогов для увеличения интенсивности торможения в начальной стадии. При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса и втягивании металла в вытяжной зазор между матрицей и пуансоном фланец заготовки проскальзывает относительно прижимной поверхности полностью или же незначительная его часть остается под прижимом. Торможение фланца заготовки на этом этапе вытяжки осуществляется, преимущественно, за счет ее деформирования выступами 5 на вертикальной поверхности рабочего отверстия матрицы и углублениями 6 на боковой поверхности пуансона. При этом осуществляется тангенциальное растяжение металла, что предотвращает потерю устойчивости фланца заготовки и образование гофр.

Во время смыкания рабочих поверхностей пуансона 1 и вставки матрицы 4 происходит окончательное формообразование детали 8.

В зависимости от конструкции конкретной детали, материала и условий штамповки, переход от прижимной поверхности матрицы к поверхности рабочего отверстия в зоне тормозящих выступов может быть выполнен различными способами.

Экспериментально установлено, что радиус вытяжной кромки матрицы "r" в хоне выступов целесообразно выбирать несколько меньшим, чем на участке матрицы без выступов, т.е. в пределах от 3,5 S до 4,5 S, где S - исходная толщина заготовки.

Высота выступов матрицы и зазор между матрицей и пуансоном определяется теоретически и корректируется при наладке штампов для каждой конкретной детали. Первоначально испытывались штампы с равномерным вытяжным зазором (см. фиг. 7). Экспериментально установлено, что при вытяжке деталей сложной формы целесообразно использовать выступы на рабочей поверхности матрицы, имеющие в поперечном сечении форму равнобедренной трапеции, примыкающей большим основанием к поверхности рабочего отверстия матрицы, с высотой h₁ = (3,5 - 4,0) S, где S - исходная толщина заготовки. При этом на боковой поверхности пуансона выполняются углубления, имеющие в поперечном сечении форму трапеции с выстой h₂, равной половине высоты h₁ выступов матрицы (см. фиг. 8).

На прямолинейном участке поверхности рабочего отверстия матрицы выступы матрицы выполняют с поперечным сечением в форме прямолинейной равнобедренной трапеции. На криволинейном участке - выступы матрицы выполняют с поперечным сечением в форме криволинейной трапеции, прилегающей большим основанием к поверхности рабочего отверстия матрицы и имеющей меньшее основание, эквидистантное большему.

Вытяжной зазор между матрицей и пуансоном в зоне выступов и углублений Z₁ выбирается равным (2,0 - 2,5) S, а также равным примерно половине величины зазора на участке без выступов и углублений Z₂, где S - исходная толщина заготовки.

Изменяя при наладке штампа высоту выступов матрицы и вытяжной зазор между матрицей и пуансоном, можно добиться дифференцированного торможения фланца заготовки.

В случае, когда линия обрезки технологического припуска детали находится на рабочем торце пуансона, элементы торможения, сформованные на вытяжном переходе выступами матрицы и углублениями пуансона, идут после обрезки в отход.

В случае, когда линия обрезки находится н7а боковой поверхности пуансона или же на прижимной поверхности, элементы торможения в виде выштамповок трапециевидной формы становятся элементами на боковой поверхности детали.

По аналогичной схеме работает штамп для вытяжки деталей сложной формы на прессе простого действия.

Формула изобретения

1. Штамп для вытяжки деталей сложной формы, содержащий пуансон, матрицу с рабочим отверстием, прижим и средство торможения в виде выступов на поверхности одного элемента штампа и расположенных на обращенной к ней поверхности другого элемента штампа ответных углублений, отличающийся тем, что выступы расположены на поверхности рабочего отверстия матрицы параллельно его оси и выполнены с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции, прилегающей большим основанием к поверхности рабочего отверстия, а ответные углубления расположены на боковой поверхности пуансона.

2. Штамп по п.1, отличающийся тем, что вытяжная кромка матрицы в зоне выступов выполнена с радиусом, величина которого составляет 3,5 4,5 исходных толщин заготовки.

3. Штамп по п.1, отличающийся тем, что вытяжная кромка матрицы в зоне выступов сопряжена с поверхностью ее рабочего отверстия посредством поверхности с прямолинейной образующей.

4. Штамп по п.1, отличающийся тем, что вытяжная кромка матрицы в зоне выступов сопряжена с поверхностью ее рабочего отверстия посредством поверхности с образующей в форме гиперболы.

5. Штамп по п.1, отличающийся тем, что вытяжная кромка матрицы в зоне выступов сопряжена с поверхностью ее рабочего отверстия посредством поверхности с образующей в виде ломаной линии, состоящей из двух сопряженных под прямым углом участков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8