Способ глубокой вытяжки и штампдля его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскив

Социалистических

Республик

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050979 (21) 2815453/25-27 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 1506.81. Бюллетень NQ 22

Р1 @ ) „з

8 21 D 22/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 983. 3 088.8) Дата опубликования описания 2006.81 (72) Авторы изобретения

E С. Сизов, Г. С. Ротницкий, К. Г. Сизова, Б. 3. Богуславский и A. Н. Панов

I

1, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ И ШТАМП

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам глубокой вытяжки полых изделий из листовых заготовок и штампам для его осуществления, и может быть использо- 5 вано во всех отраслях машиностроения, где имеется необходимость в изготовлении полых изделий цилиндрической и коробчатой, преимущественно квадратной, формы. 10

Известен способ глубокой вытяжки полых изделий, оСуществляемый в штампе, который обеспечивает приложение к центральной части заготовки вытяжного усилия с однбвременным создани- 15 ем пульсирующего, переменного по величине радиального подпора по обеим поверхностям фланцевой части заготовь ки эа счет изгиба упругих конических обечаек (1). 20

Недост ат ком этого способ а является его большая энергоемкость из-за пульсирующего приложения радиального подпора, величина которого возрастает от 0 до максимума и снова падает 25 до 0 во время каждого импульса его приложения, а также из-за того, что большая часть подводимого к прижиму усилия расходуется на упругое деформирование (изгиб) упругих элементов, 30 созданщих поверхностный радиальный подпор во фланце заготовки.

Известен также способ глубокой вытяжки полых изделиЯ из листовых заготовок, прн котором вытяжное усилие прикладывают к центральной части заготовки и одновременно осуществляют радиальный подпор по обеим плоским поверхностям фланцевой части заготовки в направлении к продольной оси P).

Недостатком такого способа является небольшая глубина вытяжки изделий, так как радиальный подпор осуществляется только за счет раскатки получающегося при вытяжке естествен-. ного утолщения фланцевой части заготовки, величина которого относительно невелика.

Цель изобретения - увеличение глубины вытяжки иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что на обеих поверхностях фланцевой части заготовки образуют спиральные пазы глубиной и шириной 0,05-0,15 исходной толщины заготовки с шагом спирали, уменьшакщимся к периферии э готовки, и определяемым из условия равенства смещенных объемов фланца заготовки, а радиальный подпор осу837482 щестнляют путем приложения однонаправленного усилия к боковым поверхностям .пазом. Кроме того, пазы в плоскостях осевых сечений выполняют прямоугольной формы, а текущий радиус спирали рпределяют по формуле где — порядковый номер витка спирали; — текущий радиус спирали; — начальный радиус боковой поверхности паза (при

О); д„. — шаг предшествукщего витка 15 спиралит - . — угол, на котором опреде-ляется радиус R q,.

Способ реализуется в штампе, который содержит пуансон и установленные 2О коаксиально ему кольцевые матрицу и прижим с расположенными на их обращенных друг к другу плоскостях дисками, связанными с приводами их поворота н противоположные стороны. 25

Для увеличения глубины вытяжки за счет осуществления ее предлагаемюм способом на рабочих поверхностях дисков выполнены выступы, имекщие прямоугольную форму н плоскостях осевых сечений и расположенные по архимедоной спирали с уменьшакщимся к ее периферии шагом, при этом направление спиралей выступов дисков матрицы и прижима противоположно, а диски установлены с возможностью вращения в сторо- З5 ну возрастакицих углов расположенных на них спиралей.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема штампа для глубокой вытяжки полого изделия из плоской заготов- 40 ки, которая представлена н исходном положении а, в момент образования криволинейных пазов на обеих плоских поверхностях фланцевой части заготовки б, в промежуточнйй момент вытяжки в и н момент окончания изготовления . полого изделия г; íà фиг. 2 — заготовка после образования однозаходного спирального паза на фланцевой части ее, Разрез А-А; на фиг. 3 - заготов- ка после образования заходного спирального паза.

Штамп содержит вытяжной пуансон 1, матрицу 2 с поворотным диском 3, устано ленным на подшипнике 4 качения, при м 5 с поворотным диском б, установ иным на подшипнике 7 качения и соединенным с прижимом кольцом 8.

Прижим и матрица н сборе установлены коаксиально пуансону 1. Приводы вращения 9 и 10 соединены с поворотными @) дисками 3 и б.

Штамп работает следующим образом.

При включении рабочего хода пресса опускаются прижим и пуансон 1 до соприкосновения с заготовкой 11 (см. б5 фиг. 1, а), и под действием усилия со стороны прижима спиральные выступы 12 на рабочих поверхностях поворотных дисков 3 и 6 матрицы и прижима образуют соответствующие пазы на плоских поверхностях фланцевой части заготовки 11 (см.фиг,1, б), после чего дается команда на одновременное создание усилия штамповки Р,„на пуансоне 1 и крутящего момента М р на дисках 3 и б матрицы и прижима, совместное воздействие которых на заготовку приводит к сокращению диаметра фланцевой части заготовки и к утонению исходной толщины заготовки в вытяжном зазоре между неповоротной частью матрицы 3 и пуансоном 1, в результате чего образуется полое изделие (см. фиг. 1, в и г).

После осуществления вытяжки, отштампонанное иэделие удаляется из рабочей зоны штампа известными приемами. Стабилизация положения заготовки в штампе при вытяжке обеспечивается тем, что крутящие моменты на поворотных частях штампа создаются равными по величине и обратными по знаку, при этом направление спиралей выступов поворотных дисков матрицы и прижима противоположно, а сами диски установлены с возможностью вращения и сторону возрастакщих углов спиралей.

Таким образом, сущность предлагаемого способа глубокой нытяжки полых изделий из листовых заготовок заклю— чается в том, чтО при приложении вытяжного усилия со стороны пуансона к центральной части заготовки одновременно осуществляют радиальный подпор по обеим плоским поверхностям фланценой части заготовки, для чего на последних образуют спиральные пазы глубину и ширину которых назначают в пределах от 0,005-0,15 от исходной толщины, причем шаг спирали уменьшается к периферии заготовки и определяется иэ условия равенства смещенных при вытяжке объемов фланца заготовки, а радиальный подпор осуществляют путем приложения давления к боковым поверхностям пазом.

Следовательно, отмеченное силовое воздействие на донную часть заготовки усилием,Рш, неличина которого не превышает 0,9, от разрушающего усилия PP yp(т. е. Ph, 0,9 Ppagp,), и давлением q co стороны поворотных элементов штампа (значение которого зависит от крутящего момента Мк и устанавливается иэ условия пластического деформирования примыкающего участка фланца эаготонки к зоне создания давления q), обеспечивает вытяжку плоской заготовки в полое иэделие практически неограниченной глубины, причем усилием пуансона Рш обеспечивается практически только утонение исходной толщины заготовки

5© до толщины S, которая меньше уд837482 военной глубины пазов на заготовке, т. е. до S (0,7-0,9)S+, чем достигается не только дополнительное увеличение глубины изделия, ио и высокое его качество за счет того, что образованные преднамеренно пазы на фланце заготовки, выглаживаются в 5 вытяжном зазоре.

Если начапьный виток спирали (размещенный в зоне вытяжной кромки матрицы) принять витком архимедовой спирали, уравнение которой для рассмат- !О риваемого мучая будет:

+ ао оМ="м+ Ю < "м ял Ч . где Rм — РадиУс матричного отверстия;

r — радиус вытяжной кромки матМ ри цы — начальный шаг спирали, равный радиусу вытяжной кромки матрицы, рр то для первого витка спирали шаг Q, будет меньше, а величина его устанавливается из следущего соотношения, определяемого иэ условия равенства смещенных объемов (см. фиг. 2): О = 1

25 или R „d9ao S >= (.R +,a ) й™ о откуда ц =а

ЗО и при Ч = О имеем

О =а м м

1 О м1ао М% +Г ..! а текущий радиус первого витка спирали R q определяется по формуле: М- м

1.Ч М М R + 217 м+ м

Аналогично определяется шаг ф," н текущий радиус R. любого i-того вит1Ì ка спирали

-1 1-1

О1"а1-1 % ° ФЦ.

45 R Rj-1 а1 4

1ч

4у 1 1 Р 4„+4„„2Г

Зная начальный радиус спирали и задаваясь начальным шагом ее ц, = г,„, можно определить текущий радиус любого витка спирали и, .следовательно, форму спирали.

На фиг. 2 показан криволинейный паэ во фланце заготовки в виде сдноэаходной архимедовой спирали. В связи с этим при вытяжке детали поворотные элементы штампа необходимо вращать на столько оборотов, сколько витков имеется в спирали. 40

Возможно образование многозаходной спирали (на фиг. 3 условно показана четырехэаходная спираль типа архимедовой) . На фиг. 2 и 3 для удобства показаны пазы (условно изображены од-g5 ной линией) . 9тим обеспечивается снижение количества оборотов поворотных элементов штампа до одного.

Применение предлагаемого способа глубокой вытяжки и штампа для его осуществления позволяет существенным образом расширить технологические возможности изготовления весьма глубоких полых цилиндрических деталей, а также деталей прямоугольной формы в плане. Использование предлагаемого изобретения обеспечив ает з амену многопереходной вытяжки в инструментальных штампах однопереходной вытяжкой с поверхностным радиапьным подпором фланца заготовки при сокращении сроков подготовки производства штамповой оснастки в 7-10 раз, снижение трудоемкости изготовления деталей в

5-6 раз и удешевление продукции в 22,5 раза.

Формула изобретения

1. Способ глубокой вытяжки полых изделий иэ листовых заготовок, при котором к центральной зоне заготовки прикладывают усилие вытяжки, а к обеим плоским поверхностям фланценой, части — усилия радиального подпора, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины вытяжки, на обеих поверхностях фланцев и час=. готовки образуют спиральные пазы глубиной и шириной О, 05-0.,15 исходной толщины заготовки с шагом спирали, уменьшающимся к периферии заготовки, и определяемым из условия равенства смещенных объемов фланца заготовки, а радиальный подпор осуществляют путем приложения однонаправленного усилия к боковым поверхностям пазов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что пазы в плоскостях осевых сечений выполняют прямоугольной формы, а текущий радиус спиРали определяют по формуле: а а1-1

R. «В. + — 1=" Л1Л

1 у 1-,(r < g. +а. где R — текущий радиус спирали;

R(< — начальный радиус боков -.я поверхности паза (прн Ф

О);

gö „ — шаг предшествующего витка спир али; — угол, на котором определя-. ется радиус;

i — порядковый номер витка спирали.

3. Штамп для осуществления способа по и. 1 и 2, содержащий пуансон и установленные коаксиально ему кольце.вые матрицу и прижим с расположенными на их обращенных друг к другу -.плоскостях дисками, связанными с приводами их поворота в противоположные стороны, отличающийся

837482

10 тем, что на рабочих поверхностях дисков выполнены выступы, имекщие прямоугольную форму в плоскостях осевых сечений и расположенные по архимедовой спирали с уменьшакщимся к ее периферии шагом, при этом направление спиралей выступов дисков матрицы и прижима противоположно, а диски установлены с возможностью вращения в сторону возрастающих углов расположенных на них спиралей. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 617119, кл. В 21 0 22/22, 25.02.77.

2. Патент Франции М 1534336, кл. В 21 О, 17.06.68 (прототип).

837482 фиг. 8

©иг.5

Яаказ 4245/13

Тираж 888 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М. Мищенкова

Редактор И. Касарда Техред H. Майорощ Корректор Ю. Макаренко