RU2705830C1

RU2705830C1 - Die for drawing with thinning

Info

Publication number: RU2705830C1
Application number: RU2019123476A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Сергей Николаевич Ларин; Павел Витальевич Романов; Анна Николаевна Исаева; Валерий Иванович Платонов
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2019-11-12

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to die tooling to produce hollow parts by drawing and thinning operations. Guide plates and intermediate plate with guide bushings, cams interacting with L-shaped stops for their turn are installed on bottom plate, and rotary L-shaped stops are fixed on upper plate, having a cavity connected by springs with intermediate plate. Besides, matrix for extrusion with pusher is additionally installed on lower plane of intermediate plate, coaxially with male die and female drawing die. On the upper plane of the intermediate plate there is an elastic element contacting one end with the pusher, and the other with the puncheon holder installed on the upper plate.EFFECT: higher quality of inner surface of article due to provision of face support at drawing with thinning of hollow billet.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповой оснастке для получения полых деталей с помощью операции вытяжки с утонением.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to die tooling to obtain hollow parts using the operation of drawing with thinning.

Известны штампы для вытяжки с утонением на которых изготавливаются глубокие тонкостенные оболочки, приведенные в справочнике [1] (Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка / Под общ. ред. Л.И. Рудмана. - М.: Машиностроение, 1988. - 496 с., на с. 297, рис. 21). На нижней плите устройства закреплена матрица, на которой в свою очередь установлен трафарет (кольцо). Предварительно полая заготовка устанавливается в отверстие трафарета и пуансоном, закрепленным в хвостовике, протягивается сквозь матрицу с уменьшением толщины стенки и увеличением высоты. При обратном ходе вытянутая полая оболочка снимается с пуансона съемником.Known dies for thinning hoods on which deep thin-walled shells are made are given in the reference book [1] (Stamp constructor reference book: Sheet stamping / Ed. By the general editorship of LI Rudman. - M .: Mechanical Engineering, 1988. - 496 p. , on page 297, fig. 21). A matrix is mounted on the bottom plate of the device, on which, in turn, a stencil (ring) is mounted. A pre-hollow workpiece is installed in the hole of the stencil and a punch fixed in the shank is drawn through the die with a decrease in wall thickness and an increase in height. During the reverse stroke, the elongated hollow shell is removed from the punch with a puller.

Реализовать интенсивную пластическую деформацию в таком устройстве невозможно из-за возникающих в осевом направлении в стенке полуфабриката растягивающих напряжений, достигающих предельных разрушающих значений. Это обстоятельство увеличивает трудоемкость изготовления из-за увеличения числа операций вытяжки с утонением.It is impossible to realize intense plastic deformation in such a device because of tensile stresses arising in the axial direction in the semifinished product wall, reaching ultimate destructive values. This circumstance increases the complexity of manufacturing due to an increase in the number of drawing operations with thinning.

Для уменьшения растягивающих напряжений в стенке полуфабриката используется, например, штамп для вытяжки с утонением, принятый за прототип (по патенту №2504450, МПК⁸ B21D 22/28, опубл. 20.01.2014, бюл. №2), в котором на нижней плите установлена матрица с матрицедержателем, разъемный съемник, стянутый кольцевой пружиной, пуансон, выполнен составным из рабочей и опорной частей, установленных с возможностью соосного относительного перемещения. При этом кольцевые выступы образованы наружными поверхностями тарельчатых пружин, установленных в кольцевой полости между торцами опорной и рабочей частями пуансона. Активные силы трения на пуансоне увеличиваются, создают подпор в стенке заготовки и разгружают опасное сечение изделия.To reduce tensile stresses in the wall of the semi-finished product, for example, a die for thinning is used, adopted as a prototype (according to patent No. 2504450, IPC ⁸ B21D 22/28, publ. 01.20.2014, bull. No. 2), in which on the lower plate a matrix with a matrix holder, a detachable puller pulled together by an annular spring, a punch made of a working and supporting parts installed with the possibility of coaxial relative movement. In this case, the annular protrusions are formed by the outer surfaces of the Belleville springs installed in the annular cavity between the ends of the supporting and working parts of the punch. Active friction forces on the punch increase, create a backwater in the wall of the workpiece and unload the dangerous section of the product.

Недостатком штампа является ограниченность активных сил трения на пуансоне, создающих подпор в стенке заготовки, ухудшение качества внутренней поверхности изделия в метах контакта тарельчатых пружин с поверхностью заготовки и интенсивный износ рабочей поверхности тарельчатых пружин.The disadvantage of the stamp is the limited active friction forces on the punch, creating a backwater in the wall of the workpiece, the deterioration of the quality of the inner surface of the product in terms of contact of the disk springs with the surface of the workpiece and the intensive wear of the working surface of the disk springs.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей за счет торцевого подпора при вытяжке с утонением полой заготовки.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities due to end support during the hood with thinning of the hollow billet.

Для решения поставленной задачи предлагается штамп для вытяжки с утонением, содержащий нижнюю плиту, пуансон, матрицу для вытяжки с утонением, матрицедержатель, разъемный съемник, стянутый кольцевой пружиной, пуансонодержатель, при этом на нижней плите установлены направляющие колонки и промежуточная плита с направляющими втулками, на верхней плите закреплены поворотные г-образные упоры, имеющие полость, связанные пружинами с промежуточной плитой, а на нижней плите закреплены копиры, взаимодействующие с г-образными упорами для их поворота, кроме того на нижней плоскости промежуточной плиты, соосно с пуансоном и матрицей для вытяжки дополнительно установлена матрица для выдавливания с толкателем, на верхней плоскости промежуточной плиты расположен упругий элемент, контактирующий одним торцом с толкателем, а другим с пуансонодержателем на верхней плите.To solve this problem, a die for thinning is proposed, containing a lower plate, a punch, a die for thinning, a die holder, a detachable puller, tightened by an annular spring, a punch holder, while guide columns and an intermediate plate with guide bushings are installed on the bottom plate, the upper plate is fixed with swivel l-shaped stops having a cavity connected by springs with an intermediate plate, and copiers interacting with the l-shaped stops for their rotation are fixed on the lower plate ota furthermore on the underside of the intermediate plate, coaxially with the punch and die set for drawing further matrix for extrusion with a pusher on the upper surface of the intermediate plate is a resilient member in contact with one end face of the pusher and the other with the punch holder to the upper plate.

На фиг. 1, а показано устройство в исходном положении, на фиг. 1, б устройство в момент начала операции вытяжки с утонением, на фиг. 2, устройство в момент отклонения упоров от промежуточной плиты и получением полуфабриката с переменной толщиной стенки по высоте, на фиг. 3 устройство после окончания вытяжки с утонением и торцевым подпором.In FIG. 1, a shows the device in its initial position, in FIG. 1, b the device at the time of the start of the operation of drawing with thinning, in FIG. 2, the device at the moment of the deviation of the stops from the intermediate plate and obtaining a semi-finished product with a variable wall thickness in height, FIG. 3 device after the hood with thinning and end support.

Устройство содержит нижнюю плиту 1, направляющие колонки 2, направляющие втулки 3, нижнюю матрицу 4, съемник 5, пуансон 6, верхнюю матрицу 7, пружины съемника 8, промежуточную плиту 9, пружины 10, г-образные упоры 11, винты 12, копиры 13, оси 14, толкатель 15, пуансонодержатель 16, упругий элемент 17, верхнюю плиту 18, хвостовик пуансона 19.The device comprises a bottom plate 1, guide columns 2, guide bushings 3, a lower matrix 4, a puller 5, a punch 6, an upper matrix 7, a spring of a puller 8, an intermediate plate 9, a spring 10, an L-shaped stop 11, screws 12, copiers 13 , axis 14, pusher 15, punch holder 16, elastic member 17, upper plate 18, punch shank 19.

На фиг. 1, а в исходном положении расстояние между пуансоном 6 и нижней матрицы 4 дает возможность устанавливать на нижнюю матрицу 4 цилиндрическую оболочку требуемой высоты. При этом только часть цилиндрической оболочки входит в рабочую полость нижней матрицы 4, а большая часть выступает над ней. Верхняя 18 и промежуточная 9 плиты устройства находятся в верхнем положении, причем пружины 10 обеспечивают контакт г-образных упоров 11 с верхней плоскостью промежуточной плиты 9.In FIG. 1, and in the initial position, the distance between the punch 6 and the lower matrix 4 makes it possible to install a cylindrical shell of the required height on the lower matrix 4. In this case, only part of the cylindrical shell enters the working cavity of the lower matrix 4, and most of it protrudes above it. The upper 18 and intermediate 9 plates of the device are in the upper position, and the springs 10 provide contact l-shaped stops 11 with the upper plane of the intermediate plate 9.

Устройство работает следующим образом. В процессе рабочего хода пресса происходит совместное перемещение верхней 18, промежуточной 9 плит, толкателя 15, а также пуансона 6 с верхней матрицей 7. Торец цилиндрической оболочки контактирует с толкателем 15, который сжимает упругий элемент 17 и возникает сила подталкивания цилиндрической оболочки в осевом направлении, при этом верхняя часть цилиндрической оболочки входит в полость верхней матрицы 7 с созданием бокового подпора стенок цилиндрической оболочки. Момент соприкосновения пуансона 6 с дном цилиндрической оболочки перед началом операции вытяжки показан на (фиг. 1, б). При дальнейшем движении пуансона 6 осуществляют вытяжку с утонением в нижней матрице 4. В процессе вытяжки с утонением происходит пластическое течение материала заготовки и увеличение ее высоты. Это вызывает перемещениее торца заготовки в полость верхней матрицы 7 с выдавливанием материала в ее рабочую полость (Фиг. 2), при этом продолжается воздействие толкателя 15 на торец цилиндрической оболочки. Сила выдавливания противоположно направлена силе вытяжки с утонением и создает противодавление в осевом направлении совместно с силой упругого элемента 17, что приводит к уменьшению растягивающих напряжений, возникающих при вытяжке с утонением. Промежуточная плита 9 вместе с направляющими втулками 3 перемещается по направляющим колонкам 2 со скоростью перемещения пуансона 6, а копиры 13, закрепленные винтами 12 на нижней плите 1, входят в полость г-образных упоров 11. В момент соприкосновения нижней 4 и верхней 7 матриц копиры 13 осуществляют поворот г-образных упоров 11 и устраняют контакт г-образных упоров 11 с промежуточной плитой 9 (фиг. 2). В результате этого движение промежуточной плиты 9 прекращается, но продолжается перемещение верхней плиты 18 с пуансоном 6, при этом на торец заготовки продолжается воздействие толкателя 15 и упругого элемента 17. Происходит вытяжка с утонением оставшейся части цилиндрической оболочки с подталкивание в осевом направлении (фиг. 3). При обратном ходе полученная деталь с помощью подпружиненных съемников 5 снимается с пуансона 6. Верхняя плита 18 вместе с г-образными упорами 11, упругим элементом 17 также перемещаются вверх. Г-образные упоры 11 выходят из соприкосновения с копирами 13 и под действием пружин 10 входят в контакт с промежуточной плитой 9, которую также перемещают в исходное положение (фиг. 1, а).The device operates as follows. During the working stroke of the press, the upper 18, intermediate 9 plates, pusher 15, and also the punch 6 are moved together with the upper die 7. The end face of the cylindrical shell contacts the pusher 15, which compresses the elastic element 17 and there is a pushing force of the cylindrical shell in the axial direction, the upper part of the cylindrical shell enters the cavity of the upper matrix 7 with the creation of lateral support of the walls of the cylindrical shell. The moment of contact of the punch 6 with the bottom of the cylindrical shell before starting the drawing operation is shown in (Fig. 1, b). With further movement of the punch 6, the hood is drawn with thinning in the lower die 4. In the process of drawing with thinning, the plastic flows through the workpiece material and increases its height. This causes the end face of the workpiece to move into the cavity of the upper matrix 7 with extrusion of material into its working cavity (Fig. 2), while the action of the pusher 15 on the end face of the cylindrical shell continues. The force of extrusion is oppositely directed to the force of the hood with thinning and creates a counter-pressure in the axial direction together with the strength of the elastic element 17, which leads to a decrease in tensile stresses arising from the hood with thinning. The intermediate plate 9 together with the guide bushings 3 moves along the guide columns 2 with the speed of movement of the punch 6, and the copiers 13, fixed with screws 12 on the bottom plate 1, enter the cavity of the L-shaped stops 11. At the moment of contact of the lower 4 and upper 7 matrices copiers 13 rotate the l-shaped stops 11 and eliminate the contact of the l-shaped stops 11 with the intermediate plate 9 (Fig. 2). As a result of this, the movement of the intermediate plate 9 is stopped, but the movement of the upper plate 18 with the punch 6 continues, while the action of the pusher 15 and the elastic element 17 continues on the end face of the billet. ) During the reverse stroke, the obtained part with the help of spring-loaded pullers 5 is removed from the punch 6. The upper plate 18 together with the l-shaped stops 11, the elastic element 17 also moves up. L-shaped stops 11 come out of contact with the copiers 13 and under the action of the springs 10 come into contact with the intermediate plate 9, which is also moved to its original position (Fig. 1, a).

Таким образом, расширяются технологические возможности получения цилиндрических оболочек с интенсификацией процесса формоизменения заготовки за счет создания торцевого подпора, зависящего не только от силы упругого элемента, но и силы выдавливания. Другим преимуществом штампа является возможность изготовления цилиндрических оболочек с переменной высотой стенки по высоте с образованием утолщений на требуемых участках (фиг. 2).Thus, expanding the technological capabilities of producing cylindrical shells with the intensification of the process of forming the workpiece by creating an end support, which depends not only on the strength of the elastic element, but also on the extrusion force. Another advantage of the stamp is the possibility of manufacturing cylindrical shells with a variable height of the wall in height with the formation of thickenings in the required areas (Fig. 2).

Claims

A stamp for drawing with thinning, comprising a bottom plate, a punch, a die for drawing with thinning, a die holder, a detachable puller pulled together by an annular spring, and a punch holder, characterized in that it is equipped with a top plate, guide columns mounted on the bottom plate, which are movably mounted on said columns by an intermediate plate with guide bushings, which are fixed on the upper plate and connected by springs to the intermediate plate by rotary l-shaped stops made with cavities, copiers mounted on the bottom plate, adapted to interact with the said L-shaped stops for turning them, an extrusion matrix mounted on the lower plane of the intermediate plate coaxially with the punch, and a drawing matrix located on the upper plane of the intermediate plate with a pusher and an elastic element, in contact with one end face with the said pusher, and the other with a punch holder mounted on the top plate.