RU2721340C1

RU2721340C1 - Device for stamping hollow articles with external flange

Info

Publication number: RU2721340C1
Application number: RU2019132730A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Вячеслав Александрович Гладков; Сергей Николаевич Ларин; Алексей Владимирович Черняев
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-05-19

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used for stump molding of hollow parts with outer flange. Proposed device comprises spring-loaded crossarm, top plate with male die holder and male die, lower plate with male die holder and counter punch and spring-loaded intermediate plate. Intermediate plate is installed on guide columns with stops pressed into lower plate. On the intermediate plate a retractable matrix and a matrix with a stepped cavity and a conical section are coaxially fixed. On the guide columns the screws are installed, on which the spring-loaded crossarm with the upper matrix fixed on it is installed. Upper matrix has a working cavity oriented in the direction of the matrices located on the intermediate plate.

EFFECT: as a result, reduced metal wastes when parts with outer flange are obtained.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению полых деталей закрытой объемной штамповкой, изотермической штамповкой.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the production of hollow parts by closed die forging, isothermal forging.

Известен «Способ штамповки полых изделий с наружным фланцем» по А.С. SU №1669630, МПК⁸ В21К 21/08, опубл. 15.08.91, бюл. №30, в котором используется устройство для комбинированного выдавливания заготовки, содержащее неподвижную и подвижную матрицы, которые при смыкании в процессе штамповки образуют полость штампа, включающую фланцевую полость. В устройстве предварительно поперечным выдавливанием набирают металл во фланец с постоянным увеличением его толщины и одновременно деформируют центральную часть заготовки, а затем производят окончательное формообразование фланца изделия закрытой осадкой с одновременным обратным выдавливанием центральной полости изделия.The well-known "Method of stamping hollow products with an outer flange" according to A.S. SU No. 1669630, IPC ⁸ V21K 21/08, publ. 08/15/91, bull. No. 30, which uses a device for combined extrusion of a workpiece, containing a fixed and a movable matrix, which when closed during stamping form a die cavity, including a flange cavity. In the device, metal is preliminarily transversely extruded into the flange with a constant increase in its thickness and at the same time the central part of the workpiece is deformed, and then the final formation of the product flange is performed by closed draft with simultaneous reverse extrusion of the central cavity of the product.

Недостатком данного устройства является то, что в процессе формоизменения заготовки комбинированным выдавливанием внутри полости изделия образуется перемычка, которую необходимо удалять на последующих операциях. В результате этого увеличивается трудоемкость и отход металла.The disadvantage of this device is that in the process of forming the workpiece by combined extrusion, a jumper is formed inside the product cavity, which must be removed in subsequent operations. As a result, the complexity and waste of the metal increases.

Известно устройство по патенту RU №2660472, МПК⁸ В21К 21/00; B21J 13/02, опубл. 06.07.2018, бюл. №19 «Способ выдавливания деталей типа стакан и устройство для его осуществления», принятый за прототип, которое для выдавливания детали типа стакан содержит нижнюю плиту, на которой закреплен корпус и контрпуансон, смонтированную в корпусе с возможностью перемещения матрицу, выполненную со ступенчатой полостью, и установленные с возможностью перемещения верхнюю плиту с пуансоном и подпружиненную траверсу с упором, имеющим возможность контакта с матрицей, при этом ступенчатая полость матрицы выполнена расширяющейся в направлении пуансона, причем устройство снабжено матрицедержателем с основанием, расположенным в корпусе под матрицей на пружинах, и второй матрицей, установленной на основании в матрицедержателе с возможностью бокового перемещения и фиксации в рабочем положении и подпружиненной относительно корпуса, при этом корпус выполнен с окном для перемещения второй матрицы, размер поперечного сечения ступенчатой полости матрицы со стороны пуансона превышает размер поперечного сечения со стороны контрпуансона в 1,2÷2 раза, а расстояние от меньшего поперечного сечения ступенчатой полости матрицы до рабочего торца пуансона в момент соприкосновения упора с матрицей равно (0,5÷2) от диаметра цилиндрической заготовки.A device is known according to patent RU No. 2660472, IPC ⁸ V21K 21/00; B21J 13/02, publ. 07/06/2018, bull. No. 19, "A method of extruding parts such as a glass and a device for its implementation", adopted for the prototype, which for extruding parts such as a glass contains a bottom plate on which a housing and a counter punch are mounted, mounted in the housing with the ability to move the matrix, made with a stepped cavity, and mounted with the possibility of moving the upper plate with the punch and a spring-loaded traverse with a stop having contact with the matrix, while the step cavity of the matrix is made expanding in the direction of the punch, the device is equipped with a matrix holder with a base located in the housing under the matrix on the springs, and a second matrix, installed on the base in the matrix holder with the possibility of lateral movement and fixing in the working position and spring-loaded relative to the housing, while the housing is made with a window for moving the second matrix, the cross-sectional dimension of the stepped cavity of the matrix on the punch side exceeds the cross-sectional size from the counterpunch side, 1.2–2 times, and the distance from the smaller cross-section of the stepped cavity of the matrix to the working end face of the punch at the moment of contact of the stop with the matrix is (0.5 ÷ 2) of the diameter of the cylindrical workpiece.

Недостатком устройства является то, что в нем нельзя получать полые детали с фланцем на наружной поверхности.The disadvantage of this device is that it cannot receive hollow parts with a flange on the outer surface.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей при получении полых изделий с наружным фланцем, уменьшение отхода металла и снижение трудоемкости.The task of the invention is the expansion of technological capabilities in obtaining hollow products with an outer flange, reducing metal waste and reducing labor intensity.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для штамповки полых деталей с наружным фланцем содержащее установленную на стойках подпружиненную траверсу с упором, верхнюю плиту с пуансонодержателем и пуансоном, нижнюю плиту, пуансонодержатель, контрпуансон, для одновременного деформирования двух заготовок выдвижную матрицу и матрицу, выполненную со ступенчатой полостью с коническим участком расширяющемся в направлении пуансона, вторую матрицу с возможностью бокового перемещения и фиксации в рабочем положении, при этом размер поперечного сечения ступенчатой полости матрицы со стороны пуансона превышает размер поперечного сечения со стороны контрпуансона в 1,2÷2 раза, а расстояние от меньшего поперечного сечения ступенчатой полости матрицы до рабочего торца пуансона в момент соприкосновения матриц равно (0,5÷2) от диаметра цилиндрической заготовки, в котором на нижней плите запрессованы направляющие колонки с упорами, на которых установлена подпружиненная промежуточная плита с возможностью перемещения до упоров, с закрепленными на ней соосно выдвижной матрицей и матрицей со ступенчатой полостью и конусным участком, при чем на направляющих колонках установлены специальные винты с подпружиненной траверсой, на которой имеется верхняя матрица с рабочей полостью ориентированной в направлении матриц, расположенных на промежуточной плите, кроме того при изотермической штамповке в устройстве отдельно на промежуточной плите и траверсе установлены теплоизолирующие прокладки, теплоизолирующие кожухи и нагревательные элементы.To solve this problem, a device is proposed for stamping hollow parts with an external flange containing a spring-loaded traverse with a stop, a top plate with a punch holder and a punch, a lower plate, a punch holder, a counter punch for simultaneously deforming two workpieces, a sliding die and a die made with a stepped cavity with a conical section expanding in the direction of the punch, the second matrix with the possibility of lateral movement and locking in the working position, while the cross-sectional dimension of the step cavity of the matrix on the punch side exceeds the cross-sectional dimension on the counter-punch side by 1.2 ÷ 2 times, and the distance from the smaller the cross section of the stepped cavity of the matrix to the working end of the punch at the moment of contact of the matrices is equal to (0.5 ÷ 2) of the diameter of the cylindrical workpiece, in which guide columns with stops are pressed onto the bottom plate, on which a spring-loaded intermediate plate with the ability to move to stops, with a coaxially extending matrix and a matrix with a stepped cavity and a conical section fixed on it, with special screws with a spring-loaded traverse mounted on the guide columns, on which there is an upper matrix with a working cavity oriented in the direction of the matrices located on the intermediate plate , in addition, during isothermal stamping in the device, heat-insulating gaskets, heat-insulating casings and heating elements are installed separately on the intermediate plate and traverse.

На фиг. 1 приведено устройство в исходном положении (фиг. 1);In FIG. 1 shows the device in its original position (Fig. 1);

На фиг. 2 - устройство в момент образования замкнутой рабочей полости; На фиг. 3 - устройство в момент закрытой осадки и радиального выдавливания при получении наружного фланца; На фиг. 4 приведена схема перемещения выдвижной матрицы устройства; На фиг. 5 приведено устройство для изотермической штамповки в исходном положении (фиг. 5, а) и в момент начала формоизменения заготовок (фиг. 5, б).In FIG. 2 - device at the time of formation of a closed working cavity; In FIG. 3 - the device at the time of closed draft and radial extrusion upon receipt of the outer flange; In FIG. 4 shows a diagram of the movement of the sliding matrix of the device; In FIG. 5 shows a device for isothermal stamping in the initial position (Fig. 5, a) and at the time of the beginning of the change of blanks (Fig. 5, b).

Устройство для осуществления способа выдавливания деталей типа стакан состоит из (фиг. 1) нижней плиты 1, на которой закреплен винтами 3 и штифтами 5 пуансонодержатель 2, контрпуансон 4. На нижней поите 1 запрессованы направляющие колонки 6, на которых установлены пружины 7 и промежуточная плита 8, на которой базируется выдвижная матрица 9, а также матрица 10, закрепленная винтами 11 и штифтами 13. На направляющих колонках 6 расположены упоры 12, а также специальные винты 15, с пружинами 14. Специальные винты 15 являются направляющими, по которым перемещается траверса 19. На траверсе 19 винтами 17 и штифтами 18 закреплена верхняя матрица 16. На хвостовике 23 закреплен винтами 24 и штифтами 22 пуансонодержатель 21 с пуансоном 20. Для перемещения выдвижной матрицы 9 (фиг. 4) используется ручка 27, соединенная с матрицей 10 пружиной 28. В выдвижной матрице 9 находится заготовка 26, а в матрице 10 заготовка 25. Для изотермической штамповки в устройстве (фиг. 5) установлены теплоизолирующая прокладка 29 для теплоизоляции верхней матрицы 16 и траверсы 19. На траверсе 19 в теплоизолирующем кожухе 31 помещены нагревательные элементы 30. На промежуточной плите 8 закреплен теплоизолирующий кожух 32 и нагревательные элементы 33. Между промежуточной плитой 8 и матрицей 10 расположена теплоизолирующая прокладка 34.A device for implementing a method for extruding glass-type parts consists (Fig. 1) of a bottom plate 1, on which a punch holder 2, a counter-punch 4 are fixed with screws 3 and pins 4. Guide columns 6 are mounted on the bottom drink 1, on which springs 7 and an intermediate plate are mounted 8, on which the sliding matrix 9 is based, as well as the matrix 10, fixed with screws 11 and pins 13. On the guide columns 6 there are stops 12, as well as special screws 15, with springs 14. Special screws 15 are the guides along which the yoke 19 moves The upper die 16 is fixed on the traverse 19 with screws 17 and pins 18. A punch holder 21 with a punch 20 is fastened to the shank 23 by screws 24 and pins 22. A handle 27 is used to move the sliding die 9 (Fig. 4), connected to the die 10 by a spring 28. In the sliding matrix 9 there is a blank 26, and in the matrix 10 there is a blank 25. For isothermal stamping, a heat-insulating device is installed in the device (Fig. 5) a gasket 29 for thermal insulation of the upper matrix 16 and the beam 19. Heating elements 30 are placed on the traverse 19 in the heat-insulating casing 31. A heat-insulating casing 32 and heating elements 33 are mounted on the intermediate plate 8. A heat-insulating gasket 34 is located between the intermediate plate 8 and the matrix 10.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении (фиг. 1) пуансон 20 с пуансонодержателем 21 находятся в верхнем положении, при этом траверса 19 и верхняя матрица 16 под действием упругих элементов 14 также находится в верхнем положении, контактируя с головками специальных винтов 15. Между верхней матрицей 16 и матрицей 10 имеется зазор, который позволяет загрузить в полость матрицы 10 две цилиндрические заготовки 25 и 26. При этом промежуточная плита 8, на которой расположена матрица 10 под действием упругих элементов 7 контактирует с упорами 12 направляющих колонок 6. При рабочем ходе пуансон 20 с пуансонодержателем 21, соприкасается с траверсой 19, перемещает вниз верхнюю матрицу 16 до соприкосновения с матрицей 10 (фиг. 2). В этот момент пуансон 20 занимает требуемое положение в полости матрицы 10, с образованием зазора Si, который не будет изменяться при дальнейшем рабочем ходе. Перемещают промежуточную плиту 8 вниз. Заготовки 25 и 26 под действием контрпуансона 4 перемещают относительно полости матрицы 10. Далее, при контакте пуансона 20 с заготовкой 25 производят ее осадку, открытую прошивку и после заполнения полости матрицы 10 металлом, обратное выдавливание с получением полуфабриката с толщиной стенки S₁ (фиг. 3). Причем это формоизменение происходит под воздействием на заготовку 25 материала заготовки 26, которая находится в контакте с контрпуансоном 4. Совместное пластическое формоизменение одновременно двух заготовок 25 и 26 (фиг. 3) позволяет устранить существенный рост удельных давлений на инструмент на заключительном этапе деформирования с получением детали типа втулка со сквозной полостью. При дальнейшем перемещении верхнего инструмента заготовка 26 воздействует на заготовку 25 и осуществляет закрытую осадку заготовки 25, а также радиальное выдавливание металла с формированием фланца на наружной поверхности. После формоизменения одновременно двух заготовок 25 и 26 при обратном ходе ползуна пресса, деталь 25 опирается в поверхность верхней матрицы 16, снимается с пуансона 20 и удаляется из устройства. В полости матрицы 10 остается полуфабрикат заготовки 25. Промежуточная плита 8 под действием упругих элементов 7 занимает верхнее исходное положение (фиг. 1), при этом в полости матрицы 10 будет находиться полуфабрикат продеформированной заготовки 26, тогда как полость выдвижной матрицы 9 будет свободна от заготовки. С использованием ручки 27 выдвижную матрицу 9 перемещают (фиг. 4, б) в крайнее положение. В полость выдвижной матрицы 9 укладывают новую заготовку 26 и под действием пружины 28, матрицу 9 устанавливают в рабочее положение (фиг. 4, а). Далее при рабочем ходе ползуна пресса происходит одновременно формоизменение двух заготовок и т.д.The device operates as follows. In the initial position (Fig. 1), the punch 20 with the punch holder 21 are in the upper position, while the yoke 19 and the upper matrix 16 are also in the upper position under the action of the elastic elements 14, in contact with the heads of the special screws 15. Between the upper matrix 16 and the matrix 10 there is a gap that allows two cylindrical blanks 25 and 26 to be loaded into the cavity of the matrix 10. In this case, the intermediate plate 8, on which the matrix 10 is located under the action of the elastic elements 7, contacts the stops 12 of the guide columns 6. During the working stroke, the punch 20 with the punch holder 21 , in contact with the traverse 19, moves down the upper matrix 16 until it touches the matrix 10 (Fig. 2). At this point, the punch 20 occupies the desired position in the cavity of the matrix 10, with the formation of a gap Si, which will not change with further working stroke. Move the intermediate plate 8 down. The workpieces 25 and 26 under the action of the counter-punch 4 are moved relative to the cavity of the matrix 10. Then, upon the contact of the punch 20 with the workpiece 25, it is upset, open pierced, and after filling the cavity of the matrix 10 with metal, reverse extrusion to obtain a semifinished product with a wall thickness S ₁ (Fig. 3). Moreover, this shaping occurs under the influence on the workpiece 25 of the workpiece material 26, which is in contact with the counter punch 4. The joint plastic shaping of two workpieces 25 and 26 at the same time (Fig. 3) eliminates a significant increase in specific pressure on the tool at the final stage of deformation to obtain the part type sleeve with a through cavity. With further movement of the upper tool, the workpiece 26 acts on the workpiece 25 and carries out a closed draft of the workpiece 25, as well as radial extrusion of the metal with the formation of a flange on the outer surface. After simultaneously changing two blanks 25 and 26 during the reverse stroke of the press slide, the part 25 rests on the surface of the upper die 16, is removed from the punch 20 and removed from the device. In the cavity of the matrix 10 remains the semi-finished product 25. The intermediate plate 8 under the action of the elastic elements 7 occupies the upper initial position (Fig. 1), while in the cavity of the matrix 10 will be a semi-finished deformed workpiece 26, while the cavity of the sliding matrix 9 will be free from the workpiece . Using the handle 27, the sliding matrix 9 is moved (Fig. 4, b) to the extreme position. In the cavity of the sliding matrix 9, a new blank 26 is laid and, under the action of the spring 28, the matrix 9 is installed in the working position (Fig. 4, a). Further, during the working stroke of the press slider, two blanks are shaped simultaneously, etc.

При изотермической штамповке (фиг. 5, а) устройство работает следующим образом. В полость матрицы 10 и выдвижной матрицы 9 укладывают две заготовки 25 и 26. Причем для предотвращения явления налипания или сваривания заготовки в зависимости от вида материала фосфатируют, цианируют и т.д. Включают пресс и производят перемещение пуансона 20 с пуансонодержателем 21, который воздействуя на траверсу 19, опускает ее вместе с верхней матрицей 16 до соприкосновения с матрицей 10. Рабочий ход прекращают в положении приведенном на (фиг. 5, б). При этом теплоизолирующие кожухи 31 и 32 образуют замкнутую полость. Включают нагревательные элементы, которыми могут быть, например, индукторы и производят нагрев до требуемой температуры. После нагрева включают пресс и осуществляют изотермическую штамповку заготовок 25 и 26, аналогично описанному выше без образования перемычки.When isothermal stamping (Fig. 5, a), the device operates as follows. Two blanks 25 and 26 are laid in the cavity of the matrix 10 and the sliding matrix 9. Moreover, to prevent the phenomenon of sticking or welding, the blanks are phosphated, cyanide, etc. depending on the type of material. The press is turned on and the punch 20 is moved with the punch holder 21, which, acting on the yoke 19, lowers it together with the upper matrix 16 until it touches the matrix 10. The stroke is stopped in the position shown in (Fig. 5, b). In this case, the insulating casings 31 and 32 form a closed cavity. They include heating elements, which can be, for example, inductors, and produce heating to the desired temperature. After heating, turn on the press and carry out isothermal stamping of the blanks 25 and 26, similar to that described above without forming a jumper.

Claims

1. A device for stamping hollow parts with an outer flange, comprising a spring-loaded traverse, an upper plate with a punch holder and a punch, a lower plate with a punch holder and a counter punch, and made with the possibility of simultaneous deformation of two cylindrical blanks, an upper matrix, a matrix with a stepped cavity having a conical section, expanding in the direction of the punch, and a retractable matrix made with the possibility of lateral movement and fixing in the working position, while the cross-sectional dimension of the step cavity of the matrix on the punch side exceeds the cross-sectional dimension on the counter-punch side by 1.2 ÷ 2 times, and the distance from the smaller the cross section of the stepped cavity of the matrix to the working end of the punch at the moment of contact of the matrices is equal to 0.5 ÷ 2 diameters of the cylindrical workpiece, characterized in that it is equipped with guide columns pressed into the bottom plate with stops and a spring-loaded intermediate plate mounted on guide columns with the ability to move to the stop, while the sliding matrix and the matrix with a stepped cavity and a conical section are coaxially fixed to the said intermediate plate, screws are installed on the guide columns, on which the spring-loaded crosshead is located, and the upper matrix is made with a working cavity oriented in the direction matrices located on the intermediate plate, and mounted on a spring-loaded traverse.

2. The device according to p. 1, characterized in that for the implementation of isothermal stamping, it is equipped with heat-insulating gaskets, heat-insulating casings and heating elements, separately mounted on a spring-loaded traverse and an intermediate plate.