RU2069593C1 - Hollow part stamping method - Google Patents
Hollow part stamping method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069593C1 RU2069593C1 RU94000561A RU94000561A RU2069593C1 RU 2069593 C1 RU2069593 C1 RU 2069593C1 RU 94000561 A RU94000561 A RU 94000561A RU 94000561 A RU94000561 A RU 94000561A RU 2069593 C1 RU2069593 C1 RU 2069593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- bowl
- blank
- flange
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам штамповки деталей из листа, и может быть использовано при изготовлении деталей, имеющих полую чашу и плоский широкий фланец. The invention relates to the field of metal forming, and in particular to methods of stamping parts from a sheet, and can be used in the manufacture of parts having a hollow bowl and a flat wide flange.
Известен способ штамповки деталей с плоским широким фланцем путем инструментальной вытяжки (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л. Машиностроение, 1971, с. 189). Формообразование детали осуществляется в результате многопереходного втягивания металла в рабочее окно матрицы. A known method of stamping parts with a flat wide flange by tool drawing (Romanovsky VP Handbook of cold stamping. L. Engineering, 1971, S. 189). Forming of the part is carried out as a result of multi-junction retraction of metal into the working window of the matrix.
Недостаток этого способа заключается в том, что при вытяжке в результате втягивания металла размеры фланца существенно сокращаются. Для изготовления детали с заданными размерами фланца необходимо использовать заготовку из листа с увеличенными исходными размерами. Кроме этого, при инструментальной вытяжки дно заготовки практически не деформируется. Металл деформируется неравномерно, уточняется, в основном, в зоне радиусного перехода (в этом сечении и происходит разрушение заготовки). Пластические свойства металла по очагу деформации используются не полностью, что снижает глубину вытяжки и требует увеличения размеров исходной заготовки. The disadvantage of this method is that when drawing as a result of drawing in the metal, the dimensions of the flange are significantly reduced. For the manufacture of parts with specified flange dimensions, it is necessary to use a blank from a sheet with increased initial dimensions. In addition, during tool drawing, the bottom of the workpiece is practically not deformed. The metal is deformed unevenly, refined mainly in the zone of the radius transition (in this section, the workpiece is destroyed). The plastic properties of the metal along the deformation zone are not fully used, which reduces the drawing depth and requires an increase in the size of the initial workpiece.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является штамповка по схеме: эластичный пуансон жесткая матрица (Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М. Машиностроение, 1967, с. 339). Формообразование детали осуществляется, в основном, в результате формовки (растяжения) части заготовки, расположенной над рабочим окном матрицы. The closest in technical essence to the claimed method is stamping according to the scheme: an elastic punch is a rigid matrix (Isachenkov E.I. Stamping with rubber and liquid. M. Mechanical Engineering, 1967, p. 339). Forming of the part is carried out mainly as a result of molding (stretching) of the part of the workpiece located above the working window of the matrix.
Недостаток способа заключается в том, что использование эластичного пуансона создает на промежуточных стадиях деформирования плавные радиусы скругления заготовки. Это приводит к нерегулируемому утонению центральной части донного участка заготовки. Именно здесь происходит наиболее интенсивное утонение и растяжение металла, а также разрушение заготовки. В результате высокой неравномерности деформации утонения, пластические свойства металла по очагу деформации используются не полностью, что приводит к увеличению размеров исходной заготовки из листа и снижает глубину вытяжки за переход. The disadvantage of this method is that the use of an elastic punch creates smooth rounding radii of the workpiece at intermediate stages of deformation. This leads to unregulated thinning of the central part of the bottom section of the workpiece. It is here that the most intense thinning and stretching of the metal occurs, as well as the destruction of the workpiece. As a result of the high unevenness of the thinning deformation, the plastic properties of the metal along the deformation zone are not fully used, which leads to an increase in the size of the initial billet from the sheet and reduces the depth of draw for the transition.
Поставлена задача разработать способ штамповки полых деталей с широким фланцем, который позволит снизить расход штампуемого металла за счет уменьшения размеров исходной заготовки из листа, а также увеличить глубину штампуемой детали. The task is to develop a method for stamping hollow parts with a wide flange, which will reduce the consumption of stamped metal by reducing the size of the original billet from the sheet, as well as increase the depth of the stamped part.
Отмеченные эффекты могут быть достигнуты путем выравнивания деформации утонения по образующей чаши штампуемой детали. Ликвидируя сосредоточенное утонение заготовки и равномерно утоняя металл в зоне чаши до максимально возможной величины, которая пропорциональна пластичности штампуемого металла, становится возможным максимально увеличить площадь поверхности заготовки в процессе формообразования. Это позволяет уменьшить исходные размеры заготовки из листа и увеличить глубину штампуемой детали. The noted effects can be achieved by aligning the deformation of thinning along the forming bowl of the stamped part. Eliminating the concentrated thinning of the workpiece and uniformly thinning the metal in the bowl zone to the maximum possible value, which is proportional to the ductility of the metal being stamped, it becomes possible to maximize the surface area of the workpiece during shaping. This allows you to reduce the initial dimensions of the workpiece from the sheet and increase the depth of the stamped part.
Поставленная задача решается тем, что в способе штамповки полых деталей с широким фланцем, включающим прижим периферийной части заготовки и вытяжку-формовку ее центральной части, согласно изобретению, в процессе вытяжки увеличивают давление прижима, осуществляя торможение фланца до его полной остановки при величине площади поверхности заготовки, втянутой в рабочее окно матрицы Fвт, равной
где Fч площадь поверхности чаши готовой детали;
So исходная толщина заготовки из листа;
Sч средняя толщина чаши готовой детали; которая определяется по зависимости:
где n показатель интенсивности упрочнения штампуемого листа;
а затем при неподвижном фланце заготовки пуансоном осуществляют растяжение и утонение предварительно вытянутой части заготовки до величины средней толщины чаши готовой детали.The problem is solved in that in the method of stamping hollow parts with a wide flange, including the clamp of the peripheral part of the workpiece and the hood-molding of its central part, according to the invention, the pressure of the clamp is increased in the process of drawing, braking the flange until it stops completely at a workpiece surface area pulled into the working window of the matrix F W equal to
where F h the surface area of the bowl of the finished part;
S o the initial thickness of the workpiece from the sheet;
S h the average thickness of the bowl of the finished part; which is determined by the dependence:
where n is an indicator of the hardening intensity of the stamped sheet;
and then, with the stationary flange of the workpiece, the punch stretches and thins the previously elongated part of the workpiece to the average thickness of the bowl of the finished part.
Таким образом, если деталь изготавливается по традиционной методике, то площадь поверхности заготовки, требуемая для формообразования чаши, определяется из условия постоянства площади поверхности заготовки, то есть
Fвт Fч
При штамповке по заявленному способу-изобретению заготовка в зоне чаши равномерно утоняется до величины Sч, что позволяет уменьшить требуемую на формообразование чаши площадь заготовки до величины
На фиг.1 показано завершение этапа формообразования детали, путем втягивания в рабочее окно матрицы площади поверхности заготовки, равной
Размер фланца детали на этом этапе уменьшился до величины Aфл.Thus, if the part is manufactured according to the traditional method, then the surface area of the workpiece required for shaping the bowl is determined from the condition that the surface area of the workpiece is constant, i.e.
F Tue F h
When stamping according to the claimed method of the invention, the preform in the bowl zone is evenly thinned to S h , which allows to reduce the preform area required for forming the cup to the value
Figure 1 shows the completion of the stage of forming parts by pulling into the working window of the matrix of the surface area of the workpiece equal to
The size of the part flange at this stage decreased to A fl .
На фиг.2 завершение формообразования детали в результате утонения и растяжения предварительно вытянутой части заготовки до толщины детали в зоне чаши, равной:
при сохранении размера неподвижного фланца Афл.In Fig.2, the completion of the shaping of the part as a result of thinning and stretching of the previously elongated part of the workpiece to the thickness of the part in the bowl zone equal to:
while maintaining the size of the fixed flange And fl .
На фигурах приняты следующие обозначения: 1 пуансон, 2 прижим, 3 - матрица, 4 готовая деталь. The following notation is used in the figures: 1 punch, 2 clamp, 3 - die, 4 finished part.
Способ осуществляется следующим образом. Плоскую заготовку из листа устанавливают на матрицу 3 и прижимом 2 прижимают по периферийной части. Пуансон 1 начинает процесс формообразования детали путем втягивания плоской заготовки в рабочее окно матрицы 3. При этом, чем на большую глубину вытягивают деталь, тем интенсивнее фланец втягивается в рабочее окно матрицы, сокращая свои размеры. The method is as follows. A flat blank of the sheet is mounted on the matrix 3 and the clamp 2 is pressed on the peripheral part. The punch 1 begins the process of forming the part by pulling a flat workpiece into the working window of the matrix 3. Moreover, the deeper the part is pulled, the more intensively the flange is pulled into the working window of the matrix, reducing its size.
Взаимосвязь геометрических размеров деформируемой заготовки (глубины чаши и размеров фланца) определяют по традиционной методике из условия постоянства площади поверхности заготовки. The relationship of the geometric dimensions of the deformable workpiece (bowl depth and flange dimensions) is determined by the traditional method from the condition of constant surface area of the workpiece.
По заявленному способу вытяжку осуществляют таким образом, что давление прижима постоянно увеличивают. Это приводит к увеличению сил, тормозящих перемещение фланца, до его постепенной полной остановки. According to the claimed method, the hood is carried out in such a way that the pressure of the clamp is constantly increased. This leads to an increase in forces that inhibit the movement of the flange, until it gradually stops.
Условия трения между заготовкой и инструментом и интенсивность роста давления прижима задают таким образом, чтобы полная остановка фланца произошла в тот момент, когда площадь поверхности заготовки, втянутой в рабочее окно матрицы, достигнет величины
Размер фланца к этому моменту уменьшается до размера Афл.The friction conditions between the workpiece and the tool and the pressure growth rate are set so that the flange stops completely at the moment when the surface area of the workpiece drawn into the working window of the matrix reaches
The size of the flange at this point is reduced to size A fl .
При дальнейшем рабочем ходе пуансона формообразование детали осуществляется при полностью неподвижном фланце за счет формовки-растяжения предварительно вытянутой части заготовки, производя принудительное утонение металла в зоне чаши. With the further working stroke of the punch, the forming of the part is carried out with a completely stationary flange due to the molding-stretching of the previously elongated part of the workpiece, forcing the metal to be thinned in the bowl zone.
Равномерного утонения заготовки в зоне чаши при неподвижном фланце достигают путем минимизации сил трения между заготовкой и пуансоном, то есть, в очаге деформации создают такие условия трения, что силы трения между заготовкой и инструментом близки к нулю. При этих условиях формовка-растяжение части заготовки, предварительно втянутой в рабочее окно матрицы, происходит достаточно интенсивно с выравниванием толщины металла в зоне чаши. Uniform thinning of the workpiece in the bowl area with a fixed flange is achieved by minimizing the friction forces between the workpiece and the punch, that is, in the deformation zone, friction conditions are created such that the friction forces between the workpiece and the tool are close to zero. Under these conditions, the molding-stretching of the part of the preform, previously drawn into the working window of the matrix, occurs quite intensively with equalization of the thickness of the metal in the zone of the bowl.
Таким образом, в результате такого механизма деформирования заготовки, в зоне чаши толщина заготовки достаточно равномерно выравнивается, что позволяет практически полностью использовать пластические свойства металла, увеличить глубину вытяжки и уменьшить исходные размеры заготовки из листа. Thus, as a result of such a mechanism of deformation of the preform in the bowl zone, the thickness of the preform is evenly evened out, which makes it possible to almost completely use the plastic properties of the metal, increase the drawing depth and reduce the initial dimensions of the preform from the sheet.
Максимальный эффект уменьшения размеров заготовки от использования способа достигается в результате рационального сочетания двух операций - вытяжки и формовки. Соотношение между ними зависит от пластических свойств штампуемой заготовки. Чем выше пластичность металла, тем на большую величину можно растянуть и утонить предварительно вытянутую часть заготовки, и, следовательно, на меньшую глубину требуется втягивать заготовку в рабочее окно матрицы на стадии вытяжки. The maximum effect of reducing the size of the workpiece from the use of the method is achieved as a result of a rational combination of two operations - drawing and molding. The ratio between them depends on the plastic properties of the stamped workpiece. The higher the ductility of the metal, the greater the amount of pre-elongated part of the preform can be stretched and thinned, and, therefore, it is necessary to draw the preform into the working window of the matrix at a lower depth at the drawing stage.
Следовательно при более высоких пластических свойствах металла усилие прижима Р в процессе вытяжки должно возрастать более интенсивно, чтобы перемещение фланца прекратилось на ранних стадиях процесса и дальнейшее формообразование детали осуществлялось лишь в результате принудительного утонения заготовки. Therefore, with higher plastic properties of the metal, the clamping force P during the drawing process should increase more intensively so that the movement of the flange stops at the early stages of the process and the further shaping of the part is carried out only as a result of forced thinning of the workpiece.
В условиях принудительного утонения равномерного характера можно считать, что схема напряженного состояния близка к плоскому растяжению. При таком условии максимальную деформацию утонения εS, при которой не происходит разрушения металла, можно принять равной:
(Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металла. М. Металлургия, 1972, с. 333). В этой зависимости n показатель интенсивности упрочнения металла. Величина показателя n определяется согласно ГОСТ 11701-84.Under conditions of forced thinning of a uniform nature, we can assume that the stress state diagram is close to plane tension. Under this condition, the maximum deformation of thinning ε S , at which the destruction of the metal does not occur, can be taken equal to:
(Tomlenov A.D. Theory of plastic deformation of metal. M. Metallurgy, 1972, p. 333). In this dependence, n is an indicator of the hardening intensity of the metal. The value of the indicator n is determined according to GOST 11701-84.
Таким образом теоретическая минимальна допустимая толщина, до которой можно утонять заготовку без разрушения, равна:
Очевидно, что принудительно утоняя предварительно вытянутую часть заготовки, нельзя добиться абсолютно одинаковой толщиной по очагу деформации и будут отклонения толщины от средне арифметического значения в какую либо сторону. Для учета этого отклонения в реальных условиях деформирования в расчетную зависимость введен доверительный интервал средней толщины чаши детали, величиной в 10 от толщины заготовки:
Для практического осуществления способа штамповки размеры исходной заготовки из листа можно определить из следующих соотношений. Условие постоянства объема заготовки записывается:
Vз Vч + Vфл
где Vз объем исходной заготовки из листа;
Vч объем металла, необходимый для изготовления чаши детали;
Vфл объем металла в плоском фланце детали.Thus, the theoretical minimum allowable thickness to which the workpiece can be thinned without destruction is:
It is obvious that forcing the pre-elongated part of the workpiece forcibly, it is impossible to achieve exactly the same thickness along the deformation zone and there will be deviations of the thickness from the arithmetic mean value in any direction. To account for this deviation under real conditions of deformation, a confidence interval of the average thickness of the part bowl, 10 times the thickness of the workpiece, was introduced into the calculated dependence:
For the practical implementation of the stamping method, the dimensions of the initial blank from the sheet can be determined from the following ratios. The condition for the constancy of the volume of the workpiece is recorded:
V s V h + V fl
where V s the volume of the original workpiece from the sheet;
V h the volume of metal necessary for the manufacture of the bowl parts;
V fl metal volume in the flat flange of the part.
В процессе формообразования детали толщина фланца изменяется незначительно и можно принять его толщину, равной исходной толщине заготовки So.In the process of forming parts, the thickness of the flange varies slightly and you can take its thickness equal to the original thickness of the workpiece S o .
Толщина листа в зоне чаши детали, штампованной по заявлянному способу, равна минимально допустимой величине
С учетом этого, условие постоянства объема запишется в виде:
где Fфл, Fч, Fз соответственно площади плоского фланца готовой детали, чаши готовой детали и площадь поверхности исходной заготовки из листа.The thickness of the sheet in the area of the bowl parts, stamped by the claimed method is equal to the minimum allowable value
With this in mind, the condition of constancy of volume is written in the form:
where F fl , F h , F s respectively the area of the flat flange of the finished part, the bowl of the finished part and the surface area of the original workpiece from the sheet.
Отсюда, площадь поверхности исходной заготовки из листа, необходимой для изготовления детали с заданными размерами фланца и чаши определится:
Таким образом, согласно способу, на стадии вытяжки в рабочее окно матрицы нужно втянуть столько металла, чтобы утоняя его и растягивая до минимально допустимой величины, объема металла хватило на формообразование чаши заданного размера, и процесс формообразования осуществлялся устойчиво, без разрушения металла.Hence, the surface area of the initial billet from the sheet necessary for the manufacture of the part with the given dimensions of the flange and the bowl will be determined:
Thus, according to the method, at the stage of drawing, so much metal needs to be drawn into the working window of the matrix so that it is thinned and stretched to the minimum acceptable size, the metal volume is sufficient to shape the bowl of a given size, and the forming process is carried out stably, without breaking the metal.
Из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т штампуется деталь с плоским фланцем и коробчатой чашей. Размеры детали следующие: размер чаши в плане 800 х 800 мм, глубина чаши 200 мм, размер фланца готовой детали 1000 х 1000 мм. Металл имеет показатель упрочнения n 0,3. A part with a flat flange and a box-shaped bowl is stamped from the corrosion-resistant steel 08X18H10T. The dimensions of the part are as follows: the size of the bowl in the plan is 800 x 800 mm, the depth of the bowl is 200 mm, the flange size of the finished part is 1000 x 1000 mm. The metal has a hardening index of n 0.3.
По прототипу размер исходной заготовки из листа равнялся 1200 х 1200 мм, толщина заготовки из листа 1 мм. According to the prototype, the size of the initial blank from the sheet was 1200 x 1200 mm, the thickness of the blank from the sheet was 1 mm.
При изготовлении этой детали по способу стало возможным уменьшить размер исходной заготовки из листа до размера 1100 х 1100 мм. In the manufacture of this part by the method, it became possible to reduce the size of the initial blank from the sheet to a size of 1100 x 1100 mm.
Штамповка осуществлялась в следующей последовательности: сначала осуществлялась вытяжка заготовки с перемещением фланца и уменьшением его размера до величины 1000 х 1000 мм, затем утонение и растяжение предварительно вытянутой части заготовки до ее полного прилегания к матрице при неподвижном фланце. Замер толщины и последующая обработка результатов эксперимента позволяли установить доверительный интервал средней толщины детали в зоне чаши:
Таким образом, использование способа штамповки, сочетающего вытяжку и последующую формовку-растяжение предварительно вытянутой части заготовки позволило уменьшить размер исходной заготовки из листа и снизить расход штампуемого металла на 19Stamping was carried out in the following sequence: first, the workpiece was extruded with the flange moved and its size reduced to 1000 x 1000 mm, then the pre-stretched part of the workpiece was thinned and stretched until it completely adhered to the matrix with the flange stationary. Measurement of the thickness and subsequent processing of the experimental results made it possible to establish the confidence interval of the average thickness of the part in the bowl zone:
Thus, the use of a stamping method that combines drawing and the subsequent molding-stretching of the pre-stretched part of the workpiece made it possible to reduce the size of the initial workpiece from the sheet and to reduce the consumption of the stamped metal by 19
Claims (1)
Fвт Fч • Sч/So,
где Fч площадь поверхности чаши головой детали;
So толщина исходной заготовки из листа;
Sч средняя толщина чаши готовой детали, определяемой из соотношения
Sч So exp (-3•n / 2) ± 0,1 So exp (-3•n / 2),
где n показатель интенсивности упрочнения штампуемого металла,
а затем при неподвижном фланце заготовки осуществляют равномерное растяжение и утонение предварительно вытянутой части заготовки до величины средней толщины чаши готовой детали.A method of stamping hollow parts consisting of a bowl and a flat wide flange, including clamping the peripheral part of the workpiece and drawing-molding its central part, characterized in that during the drawing process, increase the clamping pressure, braking the flange until it stops completely when the workpiece surface area is retracted into the working window of the matrix F W equal to
F W F h • S h / S o ,
where F h the surface area of the bowl head details;
S o the thickness of the initial workpiece from the sheet;
S h the average thickness of the bowl of the finished part, determined from the ratio
S h S o exp (-3 • n / 2) ± 0.1 S o exp (-3 • n / 2),
where n is an indicator of the hardening intensity of the stamped metal,
and then, with the stationary flange of the workpiece, uniformly stretching and thinning the pre-stretched part of the workpiece to the average thickness of the bowl of the finished part is carried out.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94000561A RU2069593C1 (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Hollow part stamping method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94000561A RU2069593C1 (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Hollow part stamping method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94000561A RU94000561A (en) | 1996-02-20 |
| RU2069593C1 true RU2069593C1 (en) | 1996-11-27 |
Family
ID=20151244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94000561A RU2069593C1 (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Hollow part stamping method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2069593C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573850C2 (en) * | 2010-04-12 | 2016-01-27 | Краун Пэкэджинг Текнолоджи, Инк. | Fabrication of cans |
-
1994
- 1994-01-06 RU RU94000561A patent/RU2069593C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - М.: Машиностроение, 1971, с. 189. 2. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. - Машиностроение, 1967, с. 339. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573850C2 (en) * | 2010-04-12 | 2016-01-27 | Краун Пэкэджинг Текнолоджи, Инк. | Fabrication of cans |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3373585A (en) | Sheet metal shaping apparatus and method | |
| KR100195371B1 (en) | Method of manufacturing a cup-shaped article | |
| US2693637A (en) | Method for forming metal parts | |
| CN110016627A (en) | A method of the preset stretching twin in wide magnesium alloy plate | |
| RU2069593C1 (en) | Hollow part stamping method | |
| US3670546A (en) | Fluid press | |
| RU2292976C2 (en) | Method for drawing parts of sheet material (variants) | |
| SU1303220A1 (en) | Drawing die | |
| JP2783310B2 (en) | Embossing method | |
| JPH0866730A (en) | Deep draw forming method for metallic sheet | |
| SU1771852A1 (en) | Method of hollow article drawing | |
| SU804093A1 (en) | Die for deep drawing of hollow parts | |
| SU1590160A1 (en) | Method of producing hollow articles and die for effecting same | |
| SU651884A1 (en) | Method of manufacturing articles of the thin-wall tapering sleeve type | |
| SU110431A1 (en) | Stamp for deep cold drawing from sheet material of large-sized parts | |
| RU58055U1 (en) | DEVICE FOR FORMING SHELLS OF A SHRINKING FORM | |
| RU2172222C2 (en) | Method for forming bottoms of flat blank | |
| SU1248684A1 (en) | Method of producing articles having internal channels | |
| RU2638720C1 (en) | Method for air extraction with severe plastic deformation and device for its implementation | |
| SU1449170A1 (en) | Billet for working with applied fluid pressure | |
| SU770635A1 (en) | Method of producing variable section articles by hydroextrusion | |
| SU1110515A1 (en) | Method of producing a neck in sheet bar | |
| SU1547920A2 (en) | Drawing die | |
| SU517360A1 (en) | Method of making cylindrical articles from hollow blanks with bottom | |
| SU1266607A1 (en) | Arrangement for deep drawing |