RU2339480C2

RU2339480C2 - Puncheon for molding of shells

Info

Publication number: RU2339480C2
Application number: RU2006130215/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Матвеев (RU); Анатолий Сергеевич Матвеев; Александр Аркадьевич Сасаров (RU); Александр Аркадьевич Сасаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-11-27
Also published as: RU2006130215A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: puncheon contains holder in the form of truncated pyramid with even number of facets and sections. Every section has external shape-generating surface. This surface follows part of internal surface of part. Odd sections have isosceles trapeziform cross section. Even sections are arranged with cross section in the form of segment. Length of segment chord is equal to sum of lengths of two side walls of cross section of neighbouring section and width of even facet of holder at the same distance from one of the ends of section and holder accordingly. Even sections contact with side walls of odd sections along plane that passes through chords of segments. Surfaces of sections that are opposite to shape-generating surfaces contact with corresponding facets of holder. Sections are connected with holder by means of key connection.

EFFECT: simplification of puncheon design and increase of its reliability.

4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для формовки цилиндрических оболочек, внутренняя стенка которых в поперечном сечении представляет собой окружность, путем пластического растяжения изнутри в радиальном направлении разжимными пуансонами.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to devices for forming cylindrical shells, the inner wall of which in the cross section is a circle, by plastic expansion from the inside in the radial direction by expandable punches.

Известен пуансон для формовки цилиндрических оболочек, внутренняя стенка которых в поперечном сечении представляет собой окружность, содержащий оправку, выполненную в виде усеченного конуса, и секции, имеющие поперечное сечение в виде сектора. Оправка и секции имеют возможность перемещения относительно друг друга. Каждая из секций имеет наружную формообразующую поверхность, повторяющую часть внутренней поверхности детали, и противолежащую ей поверхность, контактирующую с наружной поверхностью оправки. (Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение, 1989 г., стр.222).A known punch for forming cylindrical shells, the inner wall of which in cross section is a circle containing a mandrel made in the form of a truncated cone, and sections having a cross section in the form of a sector. The mandrel and sections have the ability to move relative to each other. Each of the sections has an external shaping surface that repeats part of the inner surface of the part, and its opposite surface in contact with the outer surface of the mandrel. (Averkiev Yu.A., Averkiev A.Yu. Cold stamping technology. - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 222).

Недостатком такого пуансона является то, что в процессе формовки заготовки между секциями пуансона при их перемещении в сторону расширения оправки образуются зазоры, где деформируемый материал заготовки стремится принять плоскую форму, а формуемая заготовка приобретает огранку, которая во многих случаях по техническим условиям на изготавливаемую деталь недопустима. Для ликвидации огранки детали увеличивают число секций пуансона, усложняя его конструкцию, или вводят операции калибровки профиля жесткими пунсонами и матрицей, увеличивая трудоемкость изготовления детали.The disadvantage of this punch is that during molding of the workpiece between the sections of the punch when they move towards the extension of the mandrel, gaps are formed where the deformable material of the workpiece tends to take a flat shape, and the workpiece being formed takes on a facet, which in many cases is unacceptable by the technical conditions of the manufactured part . To eliminate the faceting of the part, the number of punch sections is increased, complicating its design, or profile calibration operations are introduced with rigid punches and a matrix, increasing the complexity of manufacturing the part.

Этих недостатков лишен пуансон для формовки оболочек (описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1794553, МПК B21D 41/02, 39/06, заявл. 27.02.91, опубл. 15.02.93), имеющих внутреннюю стенку с поперечным сечением в форме окружности, содержащий установленные с возможностью относительного перемещения оправку в виде усеченной пирамиды с четным количеством граней и секции, каждая из которых выполнена с наружной формообразующей поверхностью, повторяющей часть внутренней поверхности детали, полученной в результате формовки оболочки. Четные секции выполнена клиновидными и имеют контакт с четными гранями оправки поверхностью, противоположной формообразующей. Нечетные секции имеют равнобокое трапециевидное сечение и расположены между клиновидными секциями. В начальный момент с оправкой контактируют только клиновидные секции, края внутренних поверхностей которых у вершины оправки соприкасаются боковыми точками, нечетные секции с оправкой не контактируют.These drawbacks are deprived of the punch for forming shells (description of the invention to the copyright certificate SU 1794553, IPC B21D 41/02, 39/06, application. 27.02.91, publ. 02.15.93) having an inner wall with a cross-section in the shape of a circle, containing mounted with the possibility of relative movement of the mandrel in the form of a truncated pyramid with an even number of faces and sections, each of which is made with an external forming surface that repeats part of the inner surface of the part obtained by molding the shell. The even sections are wedge-shaped and have contact with the even faces of the mandrel with a surface opposite to the forming one. Odd sections have an equilateral trapezoidal section and are located between the wedge-shaped sections. At the initial moment, only the wedge-shaped sections are in contact with the mandrel, the edges of the inner surfaces of which at the top of the mandrel are in contact with side points, the odd sections are not in contact with the mandrel.

Четные клиновидные и нечетные трапециевидные секции скреплены кольцевыми фиксаторами и упираются в разжимную опору, выполненную из секторов, которые также скреплены кольцевыми фиксаторами и установлены на стакане.The even wedge-shaped and odd trapezoid sections are fastened by ring clamps and abut against an expandable support made of sectors, which are also fastened by ring clamps and mounted on a glass.

Недостатком конструкции пуансона является отсутствие контакта нечетных трапециевидных секций с соответствующими гранями оправки, что не дает возможность обеспечить их соединение. Поэтому секции удерживаются в требуемом положении за счет кольцевых фиксаторов и трения с гранями соседних секций. Кольцевые фиксаторы, выполненные из нескольких витков пружинной проволоки, должны создавать усилие. необходимое для удержания секций и возвращения их в исходное положение из предельного рабочего положения. Однако при многократном использовании пуансона надежность такого фиксирования секций невелика, т.к. пружинные свойства материала фиксаторов будут снижаться, что потребует их периодической замены.The disadvantage of the design of the punch is the lack of contact of the odd trapezoid sections with the corresponding faces of the mandrel, which makes it impossible to ensure their connection. Therefore, the sections are held in position due to the ring retainers and friction with the faces of adjacent sections. Ring clamps made of several turns of spring wire should create a force. necessary to hold the sections and return them to their original position from the limiting working position. However, with repeated use of the punch, the reliability of such a fixation of sections is small, because spring properties of the material of the clamps will decrease, which will require periodic replacement.

Кроме того, такая конструкция является сложной, т.к. содержит большое количество деталей и при проектировании требует расчета не только геометрических параметров секций и оправки, но и расчета геометрических параметров пружинных фиксаторов и создающих ими радиальных усилий, необходимых для закрепления секций, и выбор соответствующего материала для их изготовления.In addition, this design is complex, because contains a large number of parts and when designing it requires the calculation of not only the geometric parameters of the sections and the mandrel, but also the calculation of the geometric parameters of the spring clips and the radial forces that they create necessary to fix the sections, and the choice of the appropriate material for their manufacture.

Технический результат, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, заключается в упрощении конструкции пуансона и повышении ее надежности путем исключения специальных проволочных фиксаторов для секций за счет обеспечения постоянного контакта между гранями оправки и секциями и придания функции фиксатора шпоночному соединению секций с оправкой.The technical result to which the alleged invention is directed is to simplify the design of the punch and increase its reliability by eliminating special wire clips for sections by ensuring constant contact between the edges of the mandrel and the sections and imparting the function of the clamp to the keyway connection of the sections with the mandrel.

Технический результат достигается тем, что пуансон для формовки цилиндрических оболочек, внутренняя стенка которых в поперечном сечении представляет собой окружность, содержит установленные с возможностью относительного перемещения оправку в виде усеченной пирамиды с четным количеством граней секции. Каждая из секций выполнена с наружной формообразующей поверхностью, повторяющей часть внутренней поверхности детали, получаемой в результате формовки оболочки, и с противолежащей поверхностью, которая у четных секций расположена в контакте с соответствующими гранями оправки. Нечетные секции имеют равнобокое трапециевидное поперечное сечение.The technical result is achieved by the fact that the punch for forming cylindrical shells, the inner wall of which in cross section is a circle, contains a mandrel in the form of a truncated pyramid with an even number of faces of the section mounted with relative movement. Each of the sections is made with an external forming surface that repeats part of the inner surface of the part obtained by molding the shell, and with an opposite surface, which in even sections is located in contact with the corresponding faces of the mandrel. Odd sections have an equilateral trapezoidal cross section.

Новым в изобретении является то, что четные секции выполнены с поперечным сечением в форме сегмента, длина хорды которого равна сумме длин двух боковых сторон поперечного сечения нечетной трапециевидной секции и ширины четной грани оправки на одинаковом расстоянии от одного из торцов соответственно секции и оправки, и эти секции имеют возможность контакта по плоскости, проходящей через хорды сегментов, с боковыми сторонами нечетных секций, противолежащие формообразующим поверхности которых расположены в контакте с соответствующими гранями оправки. Секции соединены с оправкой с помощью шпоночного соединения между ними.What is new in the invention is that even sections are made with a cross section in the form of a segment, the chord length of which is equal to the sum of the lengths of two lateral sides of the cross section of the odd trapezoidal section and the width of the even side of the mandrel at the same distance from one of the ends of the section and mandrel, respectively, and these sections have the ability to contact on the plane passing through the chords of the segments, with the sides of the odd sections, the opposite forming surfaces of which are in contact with the corresponding anyami mandrel. The sections are connected to the mandrel using a key connection between them.

В пуансоне оправка может иметь возможность осевого перемещения или секции могут перемещаться вдоль наружной поверхности оправки.In the punch, the mandrel may be axially movable, or sections may move along the outer surface of the mandrel.

Для облегчения извлечения детали из штампа за счет образования зазора между пуансоном и деталью угол наклона нечетных граней к высоте оправки превышает угол наклона четных граней.To facilitate the removal of the part from the stamp due to the formation of a gap between the punch and the part, the angle of inclination of the odd faces to the height of the mandrel exceeds the angle of inclination of the even faces.

На прилагаемых чертежах изображено:The accompanying drawings show:

Фиг.1. Штамп с пуансоном для формовки полой оболочки перед выполнением операции раздачи заготовки.Figure 1. A stamp with a punch for forming a hollow shell before performing the operation of dispensing the workpiece.

Фиг.2. Сечение Б-Б фиг.1.Figure 2. Section BB figure 1.

Фиг.3. Сечения В-В и Г-Г фиг.2.Figure 3. Section BB and GG FIG. 2.

Фиг.4. Штамп для формовки полой оболочки на заключительной стадии раздачи детали.Figure 4. Stamp for molding a hollow shell at the final stage of distribution of the part.

Фиг.5. Сечение В-В фиг.4.Figure 5. Section BB of FIG. 4.

Пуансон содержит оправку 1 (фиг.1, 2), выполненную в виде усеченной пирамиды имеющей нечетные грани 2 и четные грани 3, причем общее количество граней четное. Угол α (фиг.3) наклона граней 2 (фиг.2) к высоте 4 (фиг.1) оправки 1 больше, чем угол β (фиг.3) у граней 3 (фиг.2). Пуансон также содержит секции 6, контактирующие с нечетными гранями 2, и секции 7, контактирующие с четными гранями 3.The punch contains a mandrel 1 (figure 1, 2), made in the form of a truncated pyramid having odd faces 2 and even faces 3, and the total number of faces is even. The angle α (FIG. 3) of the inclination of the faces 2 (FIG. 2) to the height 4 (FIG. 1) of the mandrel 1 is greater than the angle β (FIG. 3) of the faces 3 (FIG. 2). The punch also contains sections 6 in contact with the odd faces 2, and sections 7 in contact with the even faces 3.

Каждая из секций 6 и 7 имеет наружные формообразующие поверхности 8, повторяющие часть внутренней поверхности детали, и противолежащие им поверхности 9, контактирующие с гранями оправки 1. Оправка 1 и секции 6 и 7 имеют возможность перемещения относительно друг друга. Секции 6, контактирующие с нечетными гранями 2, имеют в сечении Б-Б (фиг.1) вид трапециевидной равнобокой фигуры (фиг.2), а секции 7, контактирующие с четными гранями 3, имеют сечение в виде сегмента. При этом длина хорды L сегмента секции 7 равна сумме длин l₁ двух боковых сторон трапециевидного сечения секции 6 и ширины l₂ четной грани 3 оправки 1 на одном и том же расстоянии от одного из торцов оправки 1 и секций 7. Секции 7 имеют возможность контакта по поверхности 9 с боковыми сторонами трапециевидных сечений соседних секций 6.Each of the sections 6 and 7 has an external forming surface 8, repeating part of the inner surface of the part, and opposite surfaces 9, in contact with the faces of the mandrel 1. The mandrel 1 and sections 6 and 7 have the ability to move relative to each other. Sections 6 in contact with the odd faces 2 have a section B-B (Fig. 1) in the form of a trapezoidal equilateral figure (Fig. 2), and sections 7 in contact with the even faces 3 have a section in the form of a segment. The length of the chord L of the segment section 7 is equal to the sum of the lengths l _{1 of the} two lateral sides of the trapezoidal section of section 6 and the width l _{2 of the} even face 3 of the mandrel 1 at the same distance from one of the ends of the mandrel 1 and sections 7. Sections 7 have the possibility of contact on the surface 9 with the lateral sides of the trapezoidal sections of adjacent sections 6.

Секции 6 и 7 соединены с оправкой шпоночным соединением 10, например, Т-образной формы.Sections 6 and 7 are connected to the mandrel by a key connection 10, for example, of a T-shape.

Пуансон может иметь различные варианты выполнения: в одном из них оправка 1 имеет возможность осевого перемещения, а в другом - секции 6 и 7 установлены с возможностью перемещения вдоль наружной поверхности оправки 1.The punch can have various options for execution: in one of them, the mandrel 1 has the possibility of axial movement, and in the other, sections 6 and 7 are mounted with the possibility of movement along the outer surface of the mandrel 1.

Штамп с таким пуансоном работает следующим образом.A stamp with such a punch works as follows.

На загрузочной позиции перед выполнением операции формовки заготовки 11 (фиг.1) секции 6 и 7 пуансона находятся в крайнем верхнем положении относительно оправки 1 с образованием зазоров 12 (фиг.2) между секциями 6 и 7. При этом любое сечение пуансона, перпендикулярное его оси 4, имеет диаметр описанной окружности меньше внутреннего диаметра заготовки 11 в данном сечении. В этом случае плита 13 (фиг.1), толкатели 14 штампа и нажимной элемент 15 занимают крайнее верхнее положение. На данной позиции на штамп надевают заготовку 11, обеспечивая контакт ее нижнего торца с плитой 13. (В некоторых случаях, определяемых геометрией формуемой детали, данный контакт не обязателен.)At the loading position, before performing the molding operation, the billets 11 (Fig. 1) of the punch section 6 and 7 are in the highest position relative to the mandrel 1 with the formation of gaps 12 (Fig. 2) between the sections 6 and 7. Moreover, any punch cross section perpendicular to it axis 4, has a diameter of the circumference described less than the inner diameter of the workpiece 11 in this section. In this case, the plate 13 (figure 1), the pushers 14 of the stamp and the pressure element 15 occupy the highest position. At this position, the blank 11 is put on the stamp, providing contact of its lower end with plate 13. (In some cases, determined by the geometry of the part being molded, this contact is not necessary.)

Затем верхней траверсе (не показано) штампа сообщают перемещение вниз (по чертежу), прикладывая к элементу 15 деформирующую нагрузку по стрелке Р (фиг.4). При этом начинается совместное перемещение секций 6 и 7 (фиг.3), плиты 13 (фиг.1, 3) и толкателей 14 штампа вниз относительно неподвижной оправки 1, во время которого секции 6 и 7 получают дополнительно радиальное перемещение, проскальзывая относительно наклонных граней 2 и 3 оправки 1. Перемещаясь в радиальном направлении, секции 6 и 7 осуществляют растягивание заготовки 11 до образования требуемого профиля, соответствующего детали 16 (фиг.4).Then, the upper traverse (not shown) of the stamp is informed of a downward movement (according to the drawing), applying a deforming load to the element 15 in the direction of arrow P (Fig. 4). This begins the joint movement of sections 6 and 7 (Fig. 3), plate 13 (Figs. 1, 3) and pushers 14 of the stamp down relative to the stationary mandrel 1, during which sections 6 and 7 receive additional radial movement, slipping relative to the inclined faces 2 and 3 of the mandrel 1. Moving in the radial direction, sections 6 and 7 carry out the stretching of the workpiece 11 to form the desired profile corresponding to the part 16 (figure 4).

В процессе штамповки детали 16 за счет радиального перемещения секций 6 и 7 пуансона последние, перемещаясь по четным 3 и нечетным 2 граням оправки 1 в осевом направлении на одинаковую величину, получают различные скорости и перемещения в радиальном направлении за счет того, что четные 3 и нечетные 2 грани как оправки, так и соответственно секций 6 и 7 пуансона выполнены с различными углами α и β (фиг.3) относительно высоты 4 (фиг.1) оправки 1. Соотношение углов α и β можно выбрать таким образом, чтобы при смещении секций 6 и 7 в крайнее нижнее положение они одновременно достигли бы теоретического внутреннего профиля штампуемой детали при одновременной ликвидации зазоров 11 (фиг.2) между плоскостями, проходящими через хорды секций 7 и боковые стороны сечений секций 6.In the process of stamping parts 16 due to the radial movement of the sections 6 and 7 of the punch, the latter, moving along the even 3 and odd 2 faces of the mandrel 1 in the axial direction by the same amount, get different speeds and movements in the radial direction due to the fact that even 3 and odd 2 faces of both the mandrel and, respectively, the sections 6 and 7 of the punch are made with different angles α and β (Fig. 3) relative to the height 4 (Fig. 1) of the mandrel 1. The ratio of the angles α and β can be chosen so that when the sections are shifted 6 and 7 to the lowest position they would simultaneously achieve the theoretical internal profile of the stamped part while eliminating the gaps 11 (figure 2) between the planes passing through the chords of the sections 7 and the sides of the sections of the sections 6.

Закончив перемещение секций 6 и 7 пуансона вниз, соответствующее штамповке заготовки 11 в деталь 16, траверсу пресса перемещают вверх, снимая нагрузку по стрелке Р на нажимной элемент 15 (фиг.4). Затем толкатели 14 и плиту 13 перемещают вверх. При этом секции 6 и 7 пуансона перемещаются в верхнее исходное положение, занимая позиции, показанные на фиг.2, с образованием зазоров 12, позволяя удалить отштампованную деталь. После удаления детали все элементы штампа вновь готовы для повторения описанного цикла штамповки следующей детали.Having finished the movement of the sections 6 and 7 of the punch down, corresponding to the stamping of the workpiece 11 into the part 16, the press beam is moved upward, relieving the load along arrow P of the pressure element 15 (Fig. 4). Then the pushers 14 and the plate 13 are moved up. In this case, the sections 6 and 7 of the punch are moved to the upper initial position, occupying the positions shown in figure 2, with the formation of gaps 12, allowing you to remove the stamped part. After removing the part, all the stamp elements are again ready to repeat the described stamping cycle of the next part.

Такая конструкция пуансона сохраняет достоинства прототипа и позволяет выполнить формовку полой детали без огранки, повышая ее качество, и исключить операции калибровки детали, снижая себестоимость ее изготовления, и при этом обладает более простой и надежной конструкцией, обеспечивающей возвращение секций в исходное положение и надежное фиксирование секций относительно оправки.This design of the punch retains the advantages of the prototype and allows you to perform the molding of a hollow part without cutting, increasing its quality, and eliminating the calibration of the part, reducing the cost of its manufacture, and at the same time has a simpler and more reliable design, which ensures that the sections return to their original position and the sections are securely fixed. relative to the mandrel.

Claims

1. A punch for forming cylindrical shells, the inner wall of which in cross section is a circle containing a mandrel in the form of a truncated pyramid arranged with the possibility of relative movement with an even number of faces and sections, each of which is made with an external forming surface that repeats part of the inner surface of the part obtained by molding the shell, and with the opposite surface, which in even sections is located in contact with the corresponding edges op avks, and the odd sections have an equilateral trapezoidal cross section, characterized in that the even sections are made with a cross section in the form of a segment, the chord length of which is equal to the sum of the lengths of the two side sides of the cross section of the adjacent trapezoid section and the width of the even edge of the mandrel at the same distance from one of ends, respectively sections and mandrels, even sections have the ability to contact along the plane passing through the chords of the segments, with the sides of the odd sections, opposite the shape those whose surfaces are in contact with the respective faces of the mandrel, and the sections are connected to the mandrel by means of a key connection.

2. The punch according to claim 1, characterized in that the mandrel is mounted with the possibility of axial movement.

3. The punch according to claim 1, characterized in that the sections are mounted to move along the outer surface of the mandrel.

4. A punch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the angle of inclination of the odd edges of the mandrel exceeds the angle of inclination of the even edges.