RU2727404C1 - Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties - Google Patents

Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties Download PDF

Info

Publication number
RU2727404C1
RU2727404C1 RU2019123474A RU2019123474A RU2727404C1 RU 2727404 C1 RU2727404 C1 RU 2727404C1 RU 2019123474 A RU2019123474 A RU 2019123474A RU 2019123474 A RU2019123474 A RU 2019123474A RU 2727404 C1 RU2727404 C1 RU 2727404C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mechanical properties
matrix
radius
lead
punch
Prior art date
Application number
RU2019123474A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Анатольевич Коротков
Сергей Николаевич Ларин
Валерий Иванович Платонов
Анна Николаевна Исаева
Никита Алексеевич Самсонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2019123474A priority Critical patent/RU2727404C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727404C1 publication Critical patent/RU2727404C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: metal forming.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used for drawing of cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties. Removable ring with shaped smoothly conjugated cone cavity is fixed on puncheon-matrix. Ring is fixed taking into account the direction of formation of festoons in the cylindrical shell.
EFFECT: elimination of festoon formation during drawing cylindrical shells.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться для получения цилиндрических оболочек с помощью операции вытяжки из листовых металлов с плоскостной анизотропией механических свойств. Листовые металлы в большинстве случаев имеют плоскостную анизотропию механических свойств, которая проявляется в образовании фестонов (ушей) на краю детали после вытяжки. В качестве заготовки при вытяжке используется кружок, полученный вырубкой. В некоторых случаях высота фестонов составляет 15…20% от высоты цилиндрической оболочки. В результате этого увеличивается отход металла и себестоимость детали.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to obtain cylindrical shells using the operation of drawing from sheet metals with in-plane anisotropy of mechanical properties. Sheet metals in most cases have in-plane anisotropy of mechanical properties, which manifests itself in the formation of scallops (ears) at the edge of the part after drawing. As a blank during drawing, a circle obtained by cutting is used. In some cases, the height of the scallops is 15 ... 20% of the height of the cylindrical shell. As a result, the waste of metal and the cost of the part increase.

Известно устройство, в котором для устранения фестонообразования при вытяжке круглых заготовок из металлов с плоскостной анизотропией механических свойств используют матрицы с переменной величиной радиуса вытяжных кромок. Меньший радиус дается в тех местах анизотропной заготовки, в которых требуется затормозить течение металла и увеличить высоту вытяжки и наоборот (рис. 108, стр. 128). [1] (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - 520 с.). Недостатком конструкции матрицы является возможность ее применения для листового металла с однозначно фиксированной плоскостной анизотропией механических свойств, причем размер переменной величины радиусов вытяжных кромок определяется методом экспериментального подбора, что увеличивает трудоемкость подготовки производства. Кроме того, при поступлении новой партии листового металла с другими значениями плоскостной анизотропии A device is known in which to eliminate scallop when drawing round billets made of metals with planar anisotropy of mechanical properties, matrices with a variable radius of the drawing edges are used. A smaller radius is given in those places of the anisotropic workpiece where it is required to slow down the metal flow and increase the drawing height and vice versa (Fig. 108, p. 128). [1] (Romanovsky VP Handbook on cold stamping. - 6th ed., Revised and supplemented - Leningrad: Mechanical engineering. Leningrad branch, 1979. - 520 p.). The disadvantage of the matrix design is the possibility of its use for sheet metal with a uniquely fixed in-plane anisotropy of mechanical properties, and the size of the variable value of the radii of the pulling edges is determined by the method of experimental selection, which increases the labor intensity of production preparation. In addition, when a new batch of sheet metal arrives with different planar anisotropy values

возникает необходимость в замене матрицы на матрицу с другой переменной величиной радиуса вытяжных кромок, от чего возрастают затраты на производство цилиндрических оболочек.it becomes necessary to replace the matrix with a matrix with a different variable value of the radius of the extruding edges, which increases the cost of producing cylindrical shells.

Известно устройство для вытяжки цилиндрических оболочек из листовых металлов с плоскостной анизотропией механических свойств (патент RU №2691016 С1, МПК8 B21D 22/00, опубл. 07.06.2019, бюл. №10) принятому за прототип, в котором имеется верхняя и нижняя плиты, направляющие колонки и втулки, матрица для вырубки, пуансон-матрица для вырубки и вытяжки с выходным участком и закрепленного в нем сменного кольца с заходным участком, верхний и нижний прижимы, нижний буфер. Недостатком штампа является то, что заходный участок сменного кольца матрицы выполнен с переменной величиной радиусов вытяжных кромок по периметру, что не позволяет увеличивать степени вытяжки за одну операцию.Known device for drawing cylindrical shells made of sheet metals with planar anisotropy of mechanical properties (patent RU No. 2691016 C1, IPC 8 B21D 22/00, publ. 07.06.2019, bull. No. 10) adopted as a prototype, which has an upper and lower plate , guide columns and bushings, a die for punching, a punch-matrix for punching and drawing with an exit section and a replaceable ring with a lead-in section fixed in it, upper and lower clamps, a lower buffer. The disadvantage of the stamp is that the lead-in section of the replaceable matrix ring is made with a variable value of the radii of the pulling edges along the perimeter, which does not allow increasing the degree of drawing in one operation.

Задачей предлагаемого изобретения является экономия листового материала за счет уменьшения отходов металла на обрезку путем устранения фестонообразования при вытяжке, а также снижение трудоемкости при получении цилиндрических оболочек из листового металла с плоскостной анизотропией механических свойств.The objective of the present invention is to save sheet material by reducing scrap metal for trimming by eliminating scalloping during drawing, as well as reducing labor intensity when producing cylindrical shells from sheet metal with planar anisotropy of mechanical properties.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для вытяжки цилиндрических оболочек из листовых металлов с плоскостной анизотропией механических свойств, содержащее верхнюю и нижнюю плиты, направляющие колонки и втулки, матрицу для вырубки, пуансон-матрицу для вырубки и вытяжки и закрепленного в нем сменного кольца с заходным участком, верхнего и нижнего прижима и нижнего буфера, при этом в сменном кольце заходный участок имеет переменный по периметру угол конусности

Figure 00000001
изменяющийся по зависимости:The task is achieved by the fact that in a device for drawing cylindrical shells made of sheet metals with in-plane anisotropy of mechanical properties, it contains the upper and lower plates, guide columns and bushings, a die for punching, a punch-matrix for punching and drawing and a replaceable ring fixed in it with lead-in section, upper and lower clamp and lower buffer, while in the replaceable ring the lead-in section has a taper angle variable along the perimeter
Figure 00000001
changing by dependency:

Figure 00000002
Figure 00000002

при различных значениях угла γ радиуса-вектора контура периметраfor different values of the angle γ of the radius vector of the perimeter contour

заходного участка с максимальным углом конусности

Figure 00000003
, равным 15÷20°, высотой Нмз, равной 1÷2 высоты получаемой оболочки, радиусом применяемой круглой заготовки Rз и радиуса Rx зависящего от плоскостной анизотропии механических свойств листового металла, кроме того в устройстве сменное кольцо ориентируют в пуансон-матрице максимальным углом конусности
Figure 00000004
в направлении образования фестонов при вытяжке цилиндрической оболочки.lead-in section with maximum taper angle
Figure 00000003
equal to 15 ÷ 20 °, height H mz , equal to 1 ÷ 2 of the height of the resulting shell, the radius of the applied round workpiece R s and the radius R x depending on the planar anisotropy of the mechanical properties of the sheet metal, in addition, in the device, the replaceable ring is oriented in the punch-matrix with the maximum taper angle
Figure 00000004
in the direction of the formation of scallops when drawing the cylindrical shell.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства для вытяжки;FIG. 1 shows a general view of the hood device;

на фиг. 2 - узел пуансон-матрицы для вытяжки;in fig. 2 - assembly punch-matrix for drawing;

на фиг. 3 - цилиндрическая оболочка с фестонами, высотой Δh;in fig. 3 - cylindrical shell with scallops, height Δh;

на фиг. 4 - схема для определения радиуса Rx;in fig. 4 is a diagram for determining the radius R x ;

на фиг. 5 - вид сверху на заходную часть узла пуансон-матрицы для вытяжки.in fig. 5 is a top view of the lead-in part of the punch-matrix assembly for drawing.

Устройство (фиг. 1) состоит из нижней плиты 1, на которой закреплена матрица для вырубки 2, прижимного кольца 3, толкателей 4, винтов 5 для крепления к нижней плите пуансона вытяжки 6, винтов 7, направляющих колонок 8, направляющих втулок 9, верхней плиты 10, верхнего прижима 11, специальных винтов 12, пуансон-матрицы 13 для вырубки и вытяжки с выходным участком полости, винтов для крепления пуансон-матрицы 13 к верхней плите 14, выталкивателя 15, хвостовика 16, толкателя 17, сменного кольца 18 с заходным участком профильной формы закрепляемого в пуансон-матрице 13, пружин прижима 19.The device (Fig. 1) consists of a bottom plate 1, on which a die for punching 2 is fixed, a pressure ring 3, pushers 4, screws 5 for attaching to the bottom plate of the draw punch 6, screws 7, guide columns 8, guide bushings 9, upper plates 10, upper clamp 11, special screws 12, punch-matrix 13 for punching and drawing with an outlet section of the cavity, screws for attaching the punch-matrix 13 to the upper plate 14, ejector 15, shank 16, pusher 17, replaceable ring 18 with a lead-in section of the profile form fixed in the punch-matrix 13, pressure springs 19.

В устройстве (фиг. 1) вначале в полости пуансон-матрицы 13 закрепляют сменное кольцо 18, в котором заходная часть выполнена с углом конусности при значении радиуса Rх=0, вырубают заготовку-кружок радиусом Rз и производят ее вытяжку с получением цилиндрической оболочки (фиг. 3). В цилиндрической оболочке определяют направление образования фестонов относительно направления к прокатке. Измеряют высоту цилиндрической оболочки по впадине и по фестону (фиг. 3) и строят In the device (Fig. 1), first in the cavity of the punch-matrix 13, a replaceable ring 18 is fixed, in which the lead-in part is made with a taper angle at a value of the radius R x = 0, a workpiece-circle with a radius of R z is cut out and its drawing is performed to obtain a cylindrical shell (Fig. 3). In the cylindrical shell, the direction of formation of scallops is determined relative to the direction to rolling. The height of the cylindrical shell is measured along the depression and along the scallop (Fig. 3) and build

график (фиг. 4) при заданном радиусе Rз заготовки-кружка. Изменяя значения угла γ радиуса-вектора (фиг. 5) контура периметра заходного участка от 0 до 90° по выражению:graph (Fig. 4) for a given radius R s of the workpiece-circle. Changing the values of the angle γ of the radius vector (Fig. 5) of the perimeter contour of the lead-in section from 0 to 90 ° according to the expression:

Figure 00000005
Figure 00000005

определяют изменение угла конусности профильной полости заходной части кольца, при заданных значениях максимального угла конусности

Figure 00000006
=15÷20° и высоты конусной заходной части Нмз=1÷2 высоты получаемой цилиндрической оболочки.determine the change in the taper angle of the profile cavity of the lead-in part of the ring, at the given values of the maximum taper angle
Figure 00000006
= 15 ÷ 20 ° and the height of the conical lead-in part H mz = 1 ÷ 2 of the height of the resulting cylindrical shell.

Для получения готовой детали без фестонов в полость пуансон-матрицы 13 устанавливают соответствующее расчетам радиусов R3 и Rx сменное кольцо 18 с профильной, плавно сопряженной конусной полостью с углами конусности

Figure 00000007
и вершинами, расположенными па линии сопряжения с рабочей поверхностью пуансон-матрицы 13. Для стабильности процесса формоизменения заготовки на верхней кромке заходного участка полости сменного кольца 18 выполнены радиусы закругления, равные 2÷4 толщинам листовой заготовки. Сменное кольцо 18 закрепляют на пуансон-матрице 13 с учетом направления образования фестонов в цилиндрической оболочке. Если фестоны относительно направления к прокатке располагаются под 45°, то сменное кольцо 18 ориентируют максимальным углом конусности под 45° относительно направления к прокатке полосы или ленты листового металла, или вдоль и поперек прокатки, если фестоны образуются в этом направлении. Деталь получается без фестонов. Полученную цилиндрическую оболочку удаляют из рабочего пространства устройства с помощью толкателей 4 нижнего буфера, или выталкивателем 15 и толкателем 17. Полосу подают на шаг подачи и процесс повторяют. При получении листового металла с другой плоскостной анизотропией механических свойств, проводят аналогичную настройку устройства с заменой сменного кольца 18 на сменное кольцо, профильная заходная часть полости которого выполнена с переменнойTo obtain a finished part without scallops, a replaceable ring 18 with a profile, smoothly conjugated conical cavity with taper angles is installed in the cavity of the punch-matrix 13 corresponding to the calculations of the radii R 3 and R x
Figure 00000007
and the tops located on the line of conjugation with the working surface of the punch-matrix 13. For the stability of the process of shaping the workpiece on the upper edge of the lead-in section of the cavity of the replaceable ring 18, radii of curvature equal to 2 ÷ 4 thicknesses of the sheet workpiece are made. The replaceable ring 18 is fixed on the punch-matrix 13, taking into account the direction of formation of scallops in the cylindrical shell. If the scallops are at 45 ° relative to the rolling direction, then the replaceable ring 18 is oriented with a maximum taper angle of 45 ° relative to the rolling direction of the strip or sheet metal strip, or along and across the rolling, if scallops are formed in this direction. The detail is obtained without scallops. The resulting cylindrical shell is removed from the working space of the device using pushers 4 of the lower buffer, or pusher 15 and pusher 17. The strip is fed to the feed step and the process is repeated. When receiving sheet metal with a different planar anisotropy of mechanical properties, a similar adjustment of the device is carried out with the replacement of the replaceable ring 18 with a replaceable ring, the profile lead-in part of the cavity of which is made with a variable

конусностью, учитывающую плоскостную анизотропию механических свойств штампуемого листового металла.taper, taking into account the in-plane anisotropy of the mechanical properties of the stamped sheet metal.

В результате использования предлагаемого устройства с набором сменных колец 18 с конусной заходной частью значительно уменьшается трудоемкость изготовления цилиндрических оболочек и отходы на обрезку за счет устранения фестонообразования при вытяжке. Устройство можно использовать при получении цилиндрических оболочек с заданным значением высоты фестонов путем изменения радиуса закругления в заходной части сменного кольца 18, или угла конусности, если это требуется при изготовлении цилиндрической оболочки.As a result of using the proposed device with a set of replaceable rings 18 with a tapered lead-in part, the labor intensity of manufacturing cylindrical shells and waste for trimming is significantly reduced by eliminating scalloping during drawing. The device can be used to obtain cylindrical shells with a given value of the height of the scallops by changing the radius of curvature in the lead-in part of the replaceable ring 18, or the angle of taper, if required when making a cylindrical shell.

Claims (7)

1. Устройство для вытяжки цилиндрических оболочек из листовых металлов с плоскостной анизотропией механических свойств, содержащее верхнюю и нижнюю плиты, направляющие колонки и втулки, матрицу для вырубки, пуансон-матрицу для вырубки и вытяжки с входным участком и закрепленное в нем сменное кольцо с заходным участком, верхний и нижний прижимы и нижний буфер, отличающееся тем, что для устранения фестонообразования заходный участок сменного кольца выполнен с переменным по периметру углом конусности
Figure 00000008
, изменяющимся по зависимости:
1. A device for drawing out cylindrical shells made of sheet metals with planar anisotropy of mechanical properties, containing the upper and lower plates, guide columns and bushings, a die for punching, a punch-matrix for punching and drawing with an inlet section and a removable ring with a lead-in section fixed in it , upper and lower clamps and a lower buffer, characterized in that to eliminate scalloping, the lead-in section of the replaceable ring is made with a variable taper angle around the perimeter
Figure 00000008
depending on the dependency:
Figure 00000009
,
Figure 00000009
,
гдеWhere γ - угол радиус-вектора контура периметра;γ is the angle of the radius vector of the perimeter contour;
Figure 00000010
- максимальный угол конусности, равный 15÷20°;
Figure 00000010
- maximum taper angle equal to 15 ÷ 20 °;
Нмз - высота цилиндрической заготовки, полученной из заготовки радиусом Rз, с учетом радиуса Rx, зависящего от плоскостной анизотропии механических свойств листового металла, равная 1÷2 высоты получаемой оболочки.H mz - the height of a cylindrical workpiece obtained from a workpiece with a radius of R s , taking into account the radius R x , depending on the planar anisotropy of the mechanical properties of the sheet metal, equal to 1 ÷ 2 of the height of the resulting shell. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сменное кольцо ориентировано в пуансон-матрице максимальным углом конусности
Figure 00000011
в направлении образования фестонов при вытяжке цилиндрической оболочки.
2. The device according to claim 1, characterized in that the replaceable ring is oriented in the punch-matrix with the maximum taper angle
Figure 00000011
in the direction of the formation of scallops when drawing the cylindrical shell.
RU2019123474A 2019-07-19 2019-07-19 Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties RU2727404C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123474A RU2727404C1 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123474A RU2727404C1 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727404C1 true RU2727404C1 (en) 2020-07-21

Family

ID=71741116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123474A RU2727404C1 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727404C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU912340A1 (en) * 1980-03-05 1982-03-15 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Dpawing die
FR2648061A1 (en) * 1989-06-07 1990-12-14 Termoz Ind Method of machining by deformation of a metal blank, and live centre (tailstock) for the implementation of the method
RU2691016C1 (en) * 2018-06-26 2019-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU912340A1 (en) * 1980-03-05 1982-03-15 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Dpawing die
FR2648061A1 (en) * 1989-06-07 1990-12-14 Termoz Ind Method of machining by deformation of a metal blank, and live centre (tailstock) for the implementation of the method
RU2691016C1 (en) * 2018-06-26 2019-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.П.РОМАНОВСКИЙ "СПРАВОЧНИК ПО ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ", Л., МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1979, с.128, рис. 108. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2343253A (en) Method of preparing blanks for producing containers such as metallic cartridge casesor the like
US9707613B2 (en) Device and method for shaping sheared edges on stamped or fine-blanked parts having a burr
US2406062A (en) Method for making dished disk wheels
CN103534046A (en) Method and device for producing flangeless drawn parts
CN102513451A (en) Upper support frame punching process of automobile steering column and bending punching work procedure mold structure thereof
CN105414233B (en) A kind of processing technology with back pressure indirect-extrusion mould and using the mould
US5544477A (en) Method of producing chain links for fine jewelry rope chains
CN109570359A (en) Drawing punch, drawing die and drawing work
RU2727404C1 (en) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties
US2239696A (en) Method and apparatus for forming the rims of cylindrical shells
RU2691016C1 (en) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties
CN108746339B (en) Cold stamping method for producing lower cover of soymilk machine
KR101855929B1 (en) Manufacturing method for container shaped item such as oil pan
CN105921594B (en) A kind of big thickness of small scrap (bridge) bright and clean fine blanking die of optimization design
RU2687524C1 (en) Harrow discs making method
SU1722656A1 (en) Method of making hollow articles
US3098292A (en) Method and apparatus for forming generally cylindrical parts from thick metal stock
RU224249U1 (en) DRAWING DIE WITH SELF-CENTERING PUNCH
CN205183504U (en) Material returned technology stamping die during circular negative angle degree shaping
CN104289593B (en) A kind of liquefied gas ignition device moulding process
CN102319852A (en) Precision bright press-trimming method for forging burrs
CN202427825U (en) Bending and punching work procedure mould structure of upper bracket of automobile steering column
RU2095176C1 (en) Method for making edge of complex geometry opening of part
RU2791478C1 (en) Method for producing thin-walled spherical shells
RU80370U1 (en) DEVICE FOR EXTRACTION OF PARTS WITH VARIABLE THICKNESS