RU61608U1

RU61608U1 - Hole Flange

Info

Publication number: RU61608U1
Application number: RU2006112211/22U
Authority: RU
Inventors: Валентин Дмитриевич Маслов; Игорь Петрович Попов; Алексей Геннадьевич Шляпугин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Самара ТрубоДеталь" (ООО "Самара ТрубоДеталь")
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Полезная модель относиться к области обработки металлов давлением, а именно к холодной штамповке заготовок из листа, и может быть использовано для увеличения высоты борта при изготовлении деталей с цилиндрическим бортом. Устройство для отбортовки содержит цилиндрический пуансон с участком радиусного скругления к плоскому торцу, матрицу, прижим и нижний прижим, при этом диаметр плоского торца пуансона выполнен с размером, определяемым по зависимости: где d₀- диаметра отверстия в заготовке, [К_om] - придельное значение коэффициента отбортовки (меньше единицы), нижний прижим имеет зону радиусного скругления, охватывающую радиусное скругление пуансона, с величиной радиуса, равным R=R_n+S₀ где R_n - радиус пуансона, a S₀ - толщина заготовки. Центр кривизны радиусной зоны прижима смещен относительно центра радиусного скругления пуансона в горизонтальном направлении от оси штампа на расстояние, величина которого определяется по зависимости: где d_∂ - диаметр борта детали, а d₀ - исходный диаметр отверстия в заготовке, k=1,05..1,15 - коэффициент, характеризующий увеличение пластичности материала на кромке деформируемого отверстия в результате приложения к ней дополнительных сжимающих напряжений. Илл.3A useful model relates to the field of metal forming, namely, cold stamping of blanks from a sheet, and can be used to increase the side height in the manufacture of parts with a cylindrical side. The flanging device comprises a cylindrical punch with a radius radial portion to a flat end, a die, a clamp and a lower clamp, while the diameter of the flat end of the punch is made with a size determined by the dependence: where d ₀ is the diameter of the hole in the workpiece, [K _om ] is the marginal value of the flanging coefficient (less than one), the lower clamp has a radius radius rounding the radius of the rounding of the punch, with a radius equal to R = R _n + S ₀ where R _n is the radius of the punch, and S ₀ is the thickness of the workpiece. The center of curvature of the radius of the clamp is shifted relative to the center of the radius of the rounding of the punch in the horizontal direction from the axis of the stamp by a distance, the value of which is determined by the dependence: where d _∂ is the bead diameter of the part, and d ₀ is the initial diameter of the hole in the workpiece, k = 1.05. 1.15 is a coefficient characterizing the increase in the ductility of the material at the edge of the deformable hole as a result of the application of additional compressive stresses to it. Fig. 3

Description

Полезная модель относиться к области обработки металлов давлением, а именно к холодной штамповке заготовок из листа, и может быть использовано при изготовлении полых деталей с высоким бортом.A useful model relates to the field of metal forming, namely, cold stamping of blanks from a sheet, and can be used in the manufacture of hollow parts with a high side.

Известна конструкция оснастки для отбортовки, в которой заготовка с отверстием предварительно полностью отбортовывается, а затем осуществляют выворот борта, воздействуя одновременно на торец борта и кольцевую часть заготовки, примыкающую к борту заготовки (АС 1817720, МПК В 21 D 22/00, опубл. 1993.05.23). Создание осевого и радиального сжимающих напряжений на торец отбортовываемой заготовки повышает пластичность металла и позволяет увеличивать высоту борта по сравнению с обычной отбортовкой.There is a known design of a flanging tool, in which a workpiece with a hole is preliminarily fully flanged, and then the side is turned out, acting simultaneously on the side of the bead and the annular part of the workpiece adjacent to the side of the workpiece (AC 1817720, IPC B 21 D 22/00, published 1993.05.05 .23). The creation of axial and radial compressive stresses on the end face of the flanged workpiece increases the ductility of the metal and allows to increase the bead height compared to conventional flanging.

Недостатком данной оснастки является ее сложность. При реализации данного способа на прессах штамповая оснастка сильно усложняется из-за необходимости обеспечения требуемых перемещений независимых элементов штампа в процессе деформирования.The disadvantage of this snap is its complexity. When this method is implemented on presses, punching equipment is greatly complicated due to the need to provide the required movements of the independent punch elements during deformation.

Наиболее близким по технической сути к заявляемой конструкции, которая принята за прототип, является конструкция оснастки, которая состоит из отбортовочного пуансона, имеющего зону радиусного скругления, плоского прижима, отбортовочной матрицы и нижнего прижима, расположенного под отбортовочным пуансоном (АС №275986, МПК B 21 d 19/06, опубл. 1970.01.01). Для увеличения допустимой степени деформации, на кромке отверстия с помощью нижнего прижима и отбортовочного пуансона создают сжимающие напряжения, параллельные оси штампа. В результате сжатия кромки отверстия между коническими поверхностями нижнего прижима и отбортовочного пуансона, в последней возникают The closest in technical essence to the claimed design, which is adopted as a prototype, is the design of the tooling, which consists of a flanging punch having a radius radius, a flat clamp, a flanging matrix and a lower clamp located under the flanging punch (AC No. 275998, IPC B 21 d 19/06, publ. 1970.01.01). To increase the permissible degree of deformation, compressive stresses parallel to the axis of the punch are created at the edge of the hole using the lower clamp and the flanging punch. As a result of compression of the edge of the hole between the conical surfaces of the lower clamp and the flanging punch, the latter

сжимающие напряжения, повышающие пластичность металла, что повышает предельные возможности процесса.compressive stresses that increase the ductility of the metal, which increases the ultimate capabilities of the process.

Недостатком конструкции является то, что при изготовлении цилиндрического борта, на заключительном этапе процесса деформирования, заготовка выходит из контакта с нижним прижимом. Нижний прижим перестает создавать сжимающие напряжения на кромке. В результате этого в ней опять изменяется схема напряженного состояния на одноосное растяжение. Поскольку к этому моменту пластичность металла уже исчерпана (величина коэффициента отбортовки превышает предельное значение), то на кромке отверстия происходит разрушении заготовки.The disadvantage of the design is that in the manufacture of a cylindrical side, at the final stage of the deformation process, the workpiece comes out of contact with the lower clamp. The lower clip ceases to create compressive stresses at the edge. As a result of this, the stress state diagram for uniaxial tension again changes in it. Since the plasticity of the metal has already been exhausted by this moment (the value of the flanging coefficient exceeds the limiting value), the workpiece is destroyed at the edge of the hole.

Кроме этого, прикладывая сжимающие напряжения с самого начала процесса отбортовки, возрастают радиальные напряжения в зоне радиусного скругления отбортовочного пуансона и разрушение заготовки начинает происходить в виде отрыва дна (подобно процессу вытяжки). Это не позволяет достичь больших степеней деформации по процессу в целом. В начальный момент деформирования заготовки силы трения от нижнего прижима вредны.In addition, applying compressive stresses from the very beginning of the flanging process, the radial stresses increase in the radius zone of the flanging of the flanging punch and the destruction of the workpiece begins to occur in the form of separation of the bottom (similar to the drawing process). This does not allow to achieve large degrees of deformation of the process as a whole. At the initial moment of deformation of the workpiece, friction forces from the lower clamp are harmful.

Задачей изобретения является повышение предельного коэффициента отбортовки при относительной простоте конструкции штамповой оснастки.The objective of the invention is to increase the marginal flanging coefficient with the relative simplicity of the design of die tooling.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для отбортовки, содержащем цилиндрический пуансон с участком радиусного скругления к плоскому торцу, матрицу, прижим и нижний прижим, диаметр плоского торца пуансона выполнен с величиной, определяемой по зависимости:The problem is solved due to the fact that in the device for flanging, containing a cylindrical punch with a plot of radius rounding to a flat end, a matrix, a clamp and a lower clamp, the diameter of the flat end of the punch is made with a value determined by the dependence:

где d₀ - диаметра отверстия в заготовке, [К_om] - предельное значение коэффициента отбортовки, нижний прижим имеет зону радиусного скругления, охватывающую радиусное скругление пуансона, с величиной радиуса, равным where d ₀ is the diameter of the hole in the workpiece, [K _om ] is the limiting value of the flanging coefficient, the lower clamp has a radius radius zone, covering the radius of the rounding of the punch, with a radius equal to

R=R_n+S_0, R = R _n + S _0,

где R_n - радиус пуансона, a S₀ - толщина заготовки, при этом центр кривизны радиусной зоны нижнего прижима смещен относительно центра радиусного скругления пуансона в горизонтальном направлении от оси штампа на расстояние, величина которого определяется по зависимости:where R _n is the radius of the punch, a S ₀ is the thickness of the workpiece, while the center of curvature of the radius zone of the lower clamp is offset from the center of the radius of the rounding of the punch in the horizontal direction from the axis of the punch, the value of which is determined by the dependence:

где d_∂ - диаметр борта детали, a d₀ - исходный диаметр отверстия в заготовке, k=1.05-1.10 - коэффициент, характеризующий увеличение пластичности материала на кромке деформируемого отверстия в результате приложения к ней дополнительных сжимающих напряжений.where d _∂ is the bead diameter of the part, ad ₀ is the initial diameter of the hole in the workpiece, k = 1.05-1.10 is a coefficient characterizing an increase in the plasticity of the material at the edge of the deformable hole as a result of the application of additional compressive stresses to it.

Заявляемое устройство поясняется чертежом, где на фигуре 1 показано устройство в исходном положении, на фигуре 2 показано положение устройства в момент, когда нижний прижим воздействует на кромку отбортовываемого отверстия, создавая на ней сжимающие напряжения. На фигуре 3 показано устройство на заключительной стадии процесса отбортовки.The inventive device is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the device in its original position, figure 2 shows the position of the device at the moment when the lower clip acts on the edge of the flanged hole, creating compressive stresses on it. The figure 3 shows the device at the final stage of the flanging process.

Устройство состоит из пуансона 1, имеющего радиусное скругление от цилиндрической стенки к плоскому торцу, прижима 2, который прижимает заготовку 3 к матрице 4. Под отбортовочным пуансоном расположен нижний прижим 5, имеющий зону радиусного скругления, охватывающую зону скругления пуансона для отбортовки 1.The device consists of a punch 1 having a radial rounding from a cylindrical wall to a flat end, a clamp 2, which presses the workpiece 3 to the matrix 4. Under the flanging punch, there is a lower clamp 5 having a radius rounding zone covering the rounding zone of the flange punch 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Заготовка 1, имеющая отверстие с диаметром d_o устанавливается на матрицу 4 и прижимается к ней прижимом 2. После этого начинается рабочий ход пуансона 1. Пуансон имеет плоский торец с величиной диаметра, равным d. При рабочем ходе пуансона начинается A workpiece 1 having a hole with a diameter of d _{o is} mounted on the matrix 4 and pressed against it by the clamp 2. After this, the working stroke of the punch 1. The punch has a flat end with a diameter value equal to d. When the stroke of the punch begins

формообразование борта с увеличением диаметра отбортовываемого отверстия. Процесс осуществляется как обычная отбортовка. Величина диаметра плоского торца пуансона определяется по зависимостиside formation with an increase in the diameter of the beaded hole. The process is carried out as usual flanging. The diameter of the flat end face of the punch is determined by the dependence

где d₀ - диаметра отверстия в заготовке, [k_om] - предельное значение коэффициента отбортовки.where d ₀ is the diameter of the hole in the workpiece, [k _om ] is the limiting value of the flanging coefficient.

Наличие коэффициента (0,8-0,9) можно рассматривать как коэффициент запаса, который предохраняет заготовку от разрушения в процессе отбортовки, пока еще нижний прижим не воздействует на кромку отбортовываемого отверстия. Величина предельного коэффициента отбортовки определяется по справочной литературе (например, Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - Л. Машиностроение, 1979, стр.221, таблица 111).The presence of a coefficient (0.8-0.9) can be considered as a safety factor that protects the workpiece from destruction during the flanging process, while the lower clamp does not affect the edge of the flanged hole. The value of the marginal flanging coefficient is determined from the reference literature (for example, Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. - L. Mashinostroenie, 1979, p. 211, table 111).

При дальнейшем рабочем ходе пуансона 1, когда диаметр отбортовываемого отверстия увеличился до величины d (исчерпаны возможности металла при простой отбортовке), на кромке заготовки для дальнейшего деформирования необходимо создавать сжимающие напряжения. Эти напряжения создаются в результате того, что кромка заготовки сжимается между пуансоном 1 и нижним прижимом 5.With the further working stroke of the punch 1, when the diameter of the flanged hole has increased to d (the metal has been exhausted with simple flanging), compressive stresses must be created on the edge of the workpiece for further deformation. These stresses are created as a result of the fact that the edge of the workpiece is compressed between the punch 1 and the lower clamp 5.

То есть, при достижении диаметром отверстия величины, близкой к наибольшему размеру, который можно получить при отбортовке отверстия без участия в процессе деформирования нижнего прижима, осуществляется сжатие кромки заготовки между пуансоном и нижним прижимом. При этом все усилие прижима сконцентрировано на небольшом участке вблизи кромки отверстия, что позволяет изменить схему напряженного состояния кромки заготовки с линейного растяжения на плоскую разноименную схему, без избыточного деформирования материала, и с минимальным усилием деформирования.That is, when the diameter of the hole reaches a value close to the largest size that can be obtained by flanging the hole without participating in the deformation of the lower clip, the workpiece edge is compressed between the punch and the lower clip. Moreover, all the clamping force is concentrated in a small area near the edge of the hole, which allows you to change the stress state of the workpiece edge from linear tension to a flat unlike diagram, without excessive deformation of the material, and with a minimum deformation force.

Наличие сжимающего напряжения на кромке увеличивает пластичность металла, позволяет увеличить предельную деформацию за переход и изготовить борт увеличенной высоты.The presence of compressive stress at the edge increases the ductility of the metal, allows you to increase the ultimate strain for the transition and make the board increased height.

Для того, чтобы обеспечить воздействие нижнего прижима и пуансона на кромку заготовки в процессе всего последующего процесса деформирования заготовки, нижний прижим выполнен с зоной радиусного закругления, охватывающей зону радиусного скругления пуансона для отбортовки.In order to ensure the effect of the lower clamp and the punch on the edge of the workpiece during the entire subsequent process of deforming the workpiece, the lower clamp is made with a radius radius zone, covering the radius of radial rounding of the flange punch.

В ходе дальнейшего осуществления процесса кромка отверстия заготовки находясь под давлением сосредоточенном на небольшом участке, приложенным со стороны пуансона, перемещается между пуансоном и нижним прижимом до момента полного формообразования, который наступает, когда кромка отверстия заготовки перемещается на цилиндрический участок пуансона.During the further implementation of the process, the edge of the billet hole being under pressure concentrated in a small area applied from the side of the punch moves between the punch and the lower clamp until it is completely formed, which occurs when the edge of the billet hole moves to the cylindrical section of the punch.

В тот момент, когда кромка заготовки переместится на цилиндрический участок пуансона, деформация растяжения на кромке прекращается, и следовательно, разрушения заготовки уже не произойдет.At the moment when the edge of the workpiece moves to the cylindrical section of the punch, the tensile strain at the edge stops, and therefore, the destruction of the workpiece will not happen.

Для того, чтобы сжимающие напряжения образовывались лишь на кромке отбортовываемого отверстия, а не по всему очагу деформации, форма инструмента должна обеспенчивать сжатие заготовки лишь по кромке. Для этого центры кривизны зон радиусного скругления отбортовочного пуансона и нижнего прижима выполнены со смещением в горизонтальном направлении от оси штампа на величинуIn order for compressive stresses to form only at the edge of the flanged hole, and not over the entire deformation zone, the shape of the tool should ensure that the workpiece is compressed only along the edge. For this, the centers of curvature of the zones of radial rounding of the flanging punch and the lower clamp are made with a shift in the horizontal direction from the axis of the stamp by

где d_∂ - диаметр борта детали, a d₀ - исходный диаметр отверстия в заготовке, k=1,05..1,15 - коэффициент, характеризующий увеличение пластичности материала на кромке деформируемого отверстия в результате приложения к ней дополнительных сжимающих напряжений.where d _∂ is the bead diameter of the part, ad ₀ is the initial diameter of the hole in the workpiece, k = 1.05. 1.15 is a coefficient characterizing the increase in the ductility of the material at the edge of the deformable hole as a result of the application of additional compressive stresses to it.

Claims

A device for flanging an opening containing a flat clamp, a die, a flanging punch with a radial rounding of the transition to a flat end and a lower clamp located under the flanging punch, characterized in that the flat end of the punch is made with a diameter equal to d:

where d ₀ is the diameter of the hole in the original billet, [K _om ] is the limiting flanging coefficient, the lower clamp has a radius radius rounding the radius of the rounding of the punch, with a radius R equal to:

R = R _n + S _0,

where R _n is the radius of rounding of the punch, and S ₀ is the thickness of the initial workpiece from the sheet;

the center of curvature of the radius of the rounding zone of the clamp is shifted relative to the center of the radial rounding of the punch in the horizontal direction, from the axis of the stamp, by a distance, the value of which is determined by the dependence:

where d _∂ is the bead diameter of the part, ad ₀ is the initial diameter of the hole in the workpiece, k = 1.05-1.10 is a coefficient characterizing an increase in the plasticity of the material at the edge of the deformable hole as a result of the application of additional compressive stresses to it.