RU2202427C2 - Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления - Google Patents
Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202427C2 RU2202427C2 RU2000117330A RU2000117330A RU2202427C2 RU 2202427 C2 RU2202427 C2 RU 2202427C2 RU 2000117330 A RU2000117330 A RU 2000117330A RU 2000117330 A RU2000117330 A RU 2000117330A RU 2202427 C2 RU2202427 C2 RU 2202427C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- punch
- fluoroplastic
- pressure
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Использование: при изготовлении полых, глубоких изделий из листового металла различной формы в плане. Сущность изобретения: способ основан на перемещении опасного сечения заготовки к вытяжной кромке матрицы за счет использования полезных сил трения между пуансоном и стенкой вытягиваемого изделия при прижатии их друг к другу давлением со стороны втулки из фторопласта, которое изменяют пропорционально усилию на пуансоне по ходу вытяжки. В штампе для осуществления способа матрица выполнена составной из корпуса с кольцевым углублением на боковой поверхности вытяжного отверстия, в котором размещена фторопластовая втулка, взаимодействующая с соответствующим выступом на матричном вытяжном кольце при создании требуемого давления блокирования со стороны фторопластовой втулки. Силовые параметры и геометрические параметры узла блокирования позволяют установить потребное оборудование для выполнения предложенного способа и определить параметры штампа для осуществления этого способа. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, заключается в снижении стоимости изготовления штамповой оснастки, повышении стойкости упругодеформируемой втулки и снижении трудоемкости. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам листовой штамповки, и может быть использовано при изготовлении полых, весьма глубоких цилиндрических изделий различной формы в плане.
Известен способ вытяжки полых изделий из листового металла, обеспечивающий увеличение их глубины вытяжки за счет перемещения опасного сечения заготовки, путем прижатия ее стеночной части к пуансону регулируемым давлением в закрытом объеме [1].
Недостатки этого способа:
- значительные энергозатраты, обуславливаемые необходимостью преодоления противодавления со стороны жидкости:
- необходимость создания средств регулирования давления жидкости в полости матрицы.
- значительные энергозатраты, обуславливаемые необходимостью преодоления противодавления со стороны жидкости:
- необходимость создания средств регулирования давления жидкости в полости матрицы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ, включающий блокирование опасного сечения заготовки прижатием ее стеночной части к пуансону давлением со стороны втулки из упругодеформируемого материала в закрытом объеме [2]. Однако он не обеспечивает необходимого прижатия заготовки к пуансону.
Известен штамп для вытяжки полых листовых деталей, содержащий пуансон, прижим, выталкиватель с приводом его перемещения в осевом направлении, матрицу с кольцевым углублением на боковой поверхности вытяжного отверстия и размещенную в нем втулку из упругодеформируемого материала [2].
Недостатком известного штампа является невозможность регулирования давления со стороны упругой втулки.
Технический результат, достигаемый при использовании способа, заключается в расширении технологических возможностей.
Сущность способа состоит в блокировании опасного сечения заготовки прижатием ее стеночной части к пуансону давлением со стороны втулки из упругодеформируемого материала в закрытом объеме, при этом в качестве втулки из упругодеформируемого материала используют фторопластовую втулку, а давление со стороны фторопластовой втулки изменяют пропорционально усилию пуансона по ходу вытяжки.
Техническим результатом, достигаемым при использовании штампа, является расширение технологических возможностей и повышение надежности штампа за счет повышения стойкости втулки.
Штамп для вытяжки полых листовых деталей содержит пуансон, прижим, выталкиватель с приводом его перемещения в осевом направлении, матрицу с кольцевым углублением на боковой поверхности вытяжного отверстия и размещенную в нем втулку из упругодеформируемого материала, в качестве которой использована фторопластовая втулка, причем выталкиватель выполнен высотой не менее высоты фторопластовой втулки, торец выталкивателя выполнен с заострением тороидальной формы, его поверхность, обращенная к пуансону, выполнена эквидистантно поверхности донной части вытягиваемой заготовки на вытяжной кромке пуансона, а матрица выполнена составной из неподвижного корпуса и вытяжного кольца, размещенного в нем с возможностью осевого смещения и взаимодействия с фторопластовой втулкой, при этом высота и толщина фторопластовой втулки определяются из соотношений
hвт=0,3•Нд;
где hвт - высота фторопластовой втулки;
Нд - глубина вытягиваемой детали;
b - толщина фторопластовой втулки;
Dм - диаметр отверстия вытяжного кольца матрицы;
Dо - диаметр заготовки;
Ко = Dо/Dм - коэффициент вытяжки;
n - показатель упрочнения вытягиваемого материала;
fм - коэффициент трения между стенкой изделия и фторопластовой втулкой;
fп - коэффициент трения между стенкой изделия и пуансоном.
hвт=0,3•Нд;
где hвт - высота фторопластовой втулки;
Нд - глубина вытягиваемой детали;
b - толщина фторопластовой втулки;
Dм - диаметр отверстия вытяжного кольца матрицы;
Dо - диаметр заготовки;
Ко = Dо/Dм - коэффициент вытяжки;
n - показатель упрочнения вытягиваемого материала;
fм - коэффициент трения между стенкой изделия и фторопластовой втулкой;
fп - коэффициент трения между стенкой изделия и пуансоном.
Осуществление способа и устройства обеспечивает повышение стойкости эластичной антифрикционной втулки, расширение технологических возможностей изготовления полых весьма глубоких листовых деталей за счет создания давления со стороны упругодеформируемого материала, изменяющегося пропорционально усилию на пуансоне, причем для этого не требуются копирная система и соответствующая гидроаппаратура, а также снижение энергозатрат на изготовление изделий более чем в 2 раза.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых представлено продольное сечение штампа для осуществления предложенного способа на различных этапах вытяжки:
на фиг.1 - в исходном положении;
на фиг.2 - в начальный момент вытяжки;
на фиг.3 - в промежуточный момент вытяжки;
на фиг.4 - в момент окончания вытяжки полого изделия.
на фиг.1 - в исходном положении;
на фиг.2 - в начальный момент вытяжки;
на фиг.3 - в промежуточный момент вытяжки;
на фиг.4 - в момент окончания вытяжки полого изделия.
Штамп для осуществления способа включает в себя следующие основные узлы и детали:
прижим 1, установленный на наружном ползуне пресса (условно не показан);
пуансон 2, закрепленный на внутреннем ползуне пресса (условно не показан);
установленную на столе 3 пресса составную матрицу, выполненную из корпуса 4, матричного кольца 5 и цилиндрической втулки 6 из антифрикционной эластичной среды, например из фторопласта Ф-3М (согласно [3], стр.126);
выталкиватель 7, прикрепленный гайкой 8 к штоку 9 привода выталкивателя (последний условно не показан).
прижим 1, установленный на наружном ползуне пресса (условно не показан);
пуансон 2, закрепленный на внутреннем ползуне пресса (условно не показан);
установленную на столе 3 пресса составную матрицу, выполненную из корпуса 4, матричного кольца 5 и цилиндрической втулки 6 из антифрикционной эластичной среды, например из фторопласта Ф-3М (согласно [3], стр.126);
выталкиватель 7, прикрепленный гайкой 8 к штоку 9 привода выталкивателя (последний условно не показан).
Листовой заготовке в исходном положении присвоена позиция 10; заготовке в начальный момент вытяжки - позиция 11; заготовке в промежуточный момент вытяжки - позиция 12; отштампованному полому изделию - позиция 13.
Центрирование заготовки 10 осуществляется установочным кольцом 14, закрепленным на матричном кольце 5.
Согласно предлагаемому способу вытяжки полых деталей с использованием отмеченного штампа вытяжку осуществляют следующим образом.
При включении рабочего хода пресса прижим 1 и пуансон 2 из исходного положения (см. фиг.1) перемещаются вниз, в результате чего после соприкосновения их с заготовкой 10 (диаметром Dо и толщиной So) обеспечивается сначала прижатие заготовки 10 усилием прижима Рпр, предотвращающим складкообразование штампуемого материала, а затем (после соприкосновения пуансона 2 с заготовкой 10) осуществляются сперва начальная стадия формообразования полуфабриката 11 (см. фиг.2) на глубину hн=rм+rп (где rм - радиус вытяжной кромки матрицы и rп - радиус донной части изделия) и после этого промежуточная стадия вытяжки полуфабриката 12 на глубину hт при его наружном диаметре Dт (см. фиг.3) с получением из него полого изделия 13 высотой Нд (см. фиг.4).
После того, как будет отштамповано полое изделие 13 и вытяжной пуансон 2 с выталкивателем 7 займут крайнее нижнее положение согласно фиг.4, рабочий ход пресса переводится на обратный ход, при котором вверх поднимаются сначала прижим 1, затем пуансон 2 с выталкивателем 7 и в результате отштампованное изделие 13 выталкивается из вытяжной матрицы, после чего оно удаляется из рабочей зоны пресса. В конечном итоге штамп занимает исходное положение согласно фиг.1 и он готов для вытяжки следующего изделия.
Возникающее при вытяжке изделия 13 усилие штамповки Рш изменяется по ходу вытяжки от нуля до Рш.мах, после чего снижается до нуля в конце вытяжки детали 13. Это приводит к необходимости соответствующего изменения давления блокировки q со стороны фторопластовой втулки 6 (высотой hвт и шириной b), на которую передается как усилие штамповки Pш, так и усилие прижима Рпр, благодаря чему возникают полезные силы трения между стенкой изделия и пуансоном 2, перемещающие опасное сечение заготовки из зоны вытяжной кромки пуансона 2 в зону вытяжного ребра матричного кольца 5, где материал имеет большую несущую способность как за счет естественного утолщения, так и за счет деформационного упрочнения вытягиваемого материала. Этим обеспечивается увеличение коэффициента вытяжки Ко=Dо/Dм за одну вытяжную операцию.
Создание противодавления со стороны выталкивателя 7, торцовая поверхность которого заострена тороидальной кромкой 15, обеспечивает вытяжку с требуемым давлением блокирования q со стороны втулки 6 при ее сжатии матричным кольцом 5.
Установим геометрические параметры штампа для осуществления предложенного способа вытяжки.
Учитывая, что механизм блокирования опасного сечения заготовки по предложенному способу практически не отличается от гидромеханической вытяжки [4] , давление блокирования q со стороны втулки 6 устанавливаем либо по номограмме (см. фиг.16 [4]), либо по формуле
где σв - предел прочности вытягиваемого материала;
n - показатель упрочнения материала;
Sо - исходная толщина заготовки;
Dм - диаметр вытяжного отверстия матрицы;
fм - коэффициент трения заготовки по фторпластовой втулке;
fп - коэффициент трения заготовки по пуансону.
где σв - предел прочности вытягиваемого материала;
n - показатель упрочнения материала;
Sо - исходная толщина заготовки;
Dм - диаметр вытяжного отверстия матрицы;
fм - коэффициент трения заготовки по фторпластовой втулке;
fп - коэффициент трения заготовки по пуансону.
Максимальное усилие штамповки Рш на пуансоне при вытяжке с блокированием опасного сечения заготовки определяют по формуле
Pш = π•Dм•So•(Ko-1)•σв. (2)
Усилие Рпр на прижиме 1 обычно принимают не более 0,5 от Рш и поэтому суммарное усилие PΣ, воздействующее от прижима 1 и вытяжного пуансона 2, составляет:
Учитывая, что усилие PΣ передается через матричное кольцо 5 на фторопластовую втулку 6, со стороны последней возникает давление
Совместное решение уравнений (1) и (4) относительно b приводит к зависимости для определения ширины втулки 6:
где fм - коэффициент трения фторопластовой втулки о металл заготовки, который (согласно [3], стр.133) составляет fм=0,14 без смазки и fм=0,05-0,10 со смазкой, а коэффициент трения вытягиваемой заготовки о пуансон составляет fп=0,30.
Pш = π•Dм•So•(Ko-1)•σв. (2)
Усилие Рпр на прижиме 1 обычно принимают не более 0,5 от Рш и поэтому суммарное усилие PΣ, воздействующее от прижима 1 и вытяжного пуансона 2, составляет:
Учитывая, что усилие PΣ передается через матричное кольцо 5 на фторопластовую втулку 6, со стороны последней возникает давление
Совместное решение уравнений (1) и (4) относительно b приводит к зависимости для определения ширины втулки 6:
где fм - коэффициент трения фторопластовой втулки о металл заготовки, который (согласно [3], стр.133) составляет fм=0,14 без смазки и fм=0,05-0,10 со смазкой, а коэффициент трения вытягиваемой заготовки о пуансон составляет fп=0,30.
В связи с тем, что максимальное усилие штамповки Рш.мах имеет место при глубине вытяжки, равной 0,3 от Нд, то и высоту hвт фторопластовой втулки 6 не следует принимать более 0,3 от Нд (где Нд - высота детали), т.е.
hвт=0,3•Нд. (6)
Таким образом, для предлагаемого способа вытяжки и штампа для его осуществления установлены соответствующие параметры: q - по формуле (4), b - по формуле (5) и hвт - по формуле (6).
Таким образом, для предлагаемого способа вытяжки и штампа для его осуществления установлены соответствующие параметры: q - по формуле (4), b - по формуле (5) и hвт - по формуле (6).
Рассмотрим пример изготовления стакана диаметром Dм=100 мм из нержавеющей стали Х18Н9Т (σв= 54 кгс/мм, n=0,5) из заготовки диаметром Dо=250 мм (Ко=250/100=2,5) и толщиной So=2 мм.
Глубина вытягиваемой детали составляет
Усилие штамповки Рш согласно (2) будет:
Усилие прижима Рпр=0,5•Рш=25446 кгс.
Усилие штамповки Рш согласно (2) будет:
Усилие прижима Рпр=0,5•Рш=25446 кгс.
Давление блокирования q согласно (1) при fп=0,3 и fм=0,1 составляет:
Высоту фторопластовой втулки согласно (5) получаем
hвт=0,3•Нд=0,3•130=39 мм,
а ширина фторопластовой втулки согласно (5) будет
Приведенные силовые параметры предложенного способа вытяжки (Рш, Рпр и q), а также геометрические параметры узла блокирования b и hвт позволяют установить потребное оборудование для выполнения предложенного способа и определить параметры штампа для осуществления этого способа.
Высоту фторопластовой втулки согласно (5) получаем
hвт=0,3•Нд=0,3•130=39 мм,
а ширина фторопластовой втулки согласно (5) будет
Приведенные силовые параметры предложенного способа вытяжки (Рш, Рпр и q), а также геометрические параметры узла блокирования b и hвт позволяют установить потребное оборудование для выполнения предложенного способа и определить параметры штампа для осуществления этого способа.
Использование предложенного технического решения по сравнению с прототипом обеспечивает снижение трудоемкости изготовления детали в два раза при сокращении затрат на изготовление штампа в 1,5-2,0 раза и повышение стойкости эластичной втулки не менее чем в 2 раза, а также снижение энергозатрат на осуществление глубокой вытяжки в 2-2,5 раза.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 95976, кл. 7с, 15, БИ 9, 1953 г.
1. Авторское свидетельство СССР 95976, кл. 7с, 15, БИ 9, 1953 г.
2. Авторское свидетельство СССР 1562042, кл. В 21 D 22/02, БИ 17, 1990 г.
3. Справочник ВИАМ. Авиационные материалы. Том 7. Часть 2. Термопластичные материалы и пенопласты. ОНТИ-1977.
4. Труды НИАТ 276. Исследование процесса штамповки-вытяжки полых деталей из листового металла. Часть VI "Применение жидкости под давлением при глубокой вытяжке" (Сизов Е.С. и др.).
Claims (2)
1. Способ вытяжки полых листовых деталей, включающий блокирование опасного сечения заготовки прижатием ее стеночной части к пуансону давлением со стороны втулки из упругодеформируемого материала в закрытом объеме, отличающийся тем, что в качестве втулки из упругодеформируемого материала используют фторопластовую втулку, а давление со стороны фторопластовой втулки изменяют пропорционально усилию пуансона по ходу вытяжки.
2. Штамп для вытяжки полых листовых деталей, содержащий пуансон, прижим, выталкиватель с приводом его перемещения в осевом направлении, матрицу с кольцевым углублением на боковой поверхности вытяжного отверстия и размещенную в нем втулку из упругодеформируемого материала, отличающийся тем, что в качестве втулки из упругодеформируемого материала использована фторопластовая втулка, выталкиватель выполнен высотой не менее высоты фторопластовой втулки, его обращенный к пуансону торец выполнен эквидистантно поверхности донной части вытягиваемой заготовки на вытяжной кромке пуансона, а матрица выполнена составной из неподвижного корпуса и вытяжного кольца, размещенного в нем с возможностью осевого смещения и взаимодействия с фторопластовой втулкой, при этом высота и толщина фторопластовой втулки определены из соотношений
hвт=0,3•Нд;
где hвт - высота фторопластовой втулки;
Нд - глубина вытягиваемой детали;
b - толщина фторопластовой втулки;
Dм - диаметр отверстия вытяжного кольца матрицы;
Dо - диаметр заготовки;
Ко=Dо/Dм - коэффициент вытяжки;
n - показатель упрочнения вытягиваемого материала;
fм - коэффициент трения между стенкой изделия и фторопластовой втулкой;
fп - коэффициент трения между стенкой изделия и пуансоном.
hвт=0,3•Нд;
где hвт - высота фторопластовой втулки;
Нд - глубина вытягиваемой детали;
b - толщина фторопластовой втулки;
Dм - диаметр отверстия вытяжного кольца матрицы;
Dо - диаметр заготовки;
Ко=Dо/Dм - коэффициент вытяжки;
n - показатель упрочнения вытягиваемого материала;
fм - коэффициент трения между стенкой изделия и фторопластовой втулкой;
fп - коэффициент трения между стенкой изделия и пуансоном.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000117330A RU2202427C2 (ru) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000117330A RU2202427C2 (ru) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000117330A RU2000117330A (ru) | 2002-04-20 |
| RU2202427C2 true RU2202427C2 (ru) | 2003-04-20 |
Family
ID=20237167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000117330A RU2202427C2 (ru) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2202427C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698080C1 (ru) * | 2018-08-17 | 2019-08-21 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (АО "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе |
| RU2698244C2 (ru) * | 2013-01-30 | 2019-08-23 | Ленис Аер Лимитед | Сектор обшивки входной кромки, способ и устройство для формирования сектора обшивки входной кромки |
-
2000
- 2000-07-04 RU RU2000117330A patent/RU2202427C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698244C2 (ru) * | 2013-01-30 | 2019-08-23 | Ленис Аер Лимитед | Сектор обшивки входной кромки, способ и устройство для формирования сектора обшивки входной кромки |
| RU2698080C1 (ru) * | 2018-08-17 | 2019-08-21 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (АО "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Thiruvarudchelvan | Elastomers in metal forming: a review | |
| EP1100637B1 (en) | Device and method for expansion forming | |
| JP5632671B2 (ja) | 鍛造用金型装置 | |
| RU2202427C2 (ru) | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления | |
| CN101614628B (zh) | 用于检测板材扩孔性能的拉伸冲孔扩孔复合模具 | |
| US6009734A (en) | Process and device for manufacturing hollow sections with end-side cross-sectional expansions | |
| Al-Qureshi | Analysis of simultaneous sheet metal forming operations using elastomer technique | |
| RU2535831C1 (ru) | Способ прессования полых профилей и устройство для его осуществления | |
| RU2660472C1 (ru) | Способ выдавливания деталей типа стакан и устройство для его осуществления | |
| RU2194590C2 (ru) | Устройство для вытяжки и обрезки деталей | |
| RU2072271C1 (ru) | Штамп для глубокой вытяжки цилиндрических деталей | |
| RU2707456C1 (ru) | Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте | |
| Thiruvarudchelvan | A theory for initial yield conditions in tube bulging with a urethane rod | |
| CN212350113U (zh) | 一种冲压模具用翻孔冲头 | |
| RU80370U1 (ru) | Устройство для вытяжки деталей с переменной толщиной | |
| SU1021498A1 (ru) | Устройство дл формовки жидкостью деталей типа днищ | |
| SU745585A1 (ru) | Способ гидромеханической объемной штамповки изделий | |
| Al-Qureshi et al. | Thin-walled tube cropping using elastomer | |
| SU749497A1 (ru) | Способ изготовлени полых изделий | |
| Younis et al. | Effect of Blank Holder Inclination Angle on Deep Drawing of Round Mild Steel Cup with Flange | |
| RU2023522C1 (ru) | Устройство для изготовления полых изделий | |
| Jawad et al. | Numerical Inspection for the Effect of Die Entrance Angle on the Performance of Reverse Redrawing Process | |
| Dwiyati et al. | Design and fabrication of punch-die for magnesium miniplate implant | |
| RU2166398C2 (ru) | Способ обратного выдавливания цилиндрических и призматических изделий и устройство для его осуществления | |
| RU2056210C1 (ru) | Способ изготовления точных заготовок фланцев холодной объемной деформацией |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180705 |