СПОСОБ ВЫТЯЖКИ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА Российский патент 1994 года по МПК B21D22/20 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к листовой штамповке, и предназначено для изготовления полых изделий из листового металла.

Известен способ вытяжки полых изделий из листового металла, при котором вытяжку сопровождают преднамеренным гофрированием и разглаживанием фланцевой части заготовки путем воздействия на центральную часть заготовки вытяжным усилием пуансона и на фланцевую часть - усилием со стороны прижима, совершающим возвратно-поступательные перемещения (пульсирующие) вдоль оси пуансона [1].

Недостаток этого способа заключается в том, что естественное утолщение фланца заготовки при вытяжке затрудняет гофрирование фланца и тем самым ограничивает технологические возможности процесса.

Известен также способ вытяжки полых изделий, при котором преднамеренное гофрирование и разглаживание фланца осуществляют одновременно при круговом колебании прижима с конической рабочей поверхностью [2].

Недостаток этого технического решения заключается в том, что способ вытяжки осуществляется практически при постоянной толщине фланца заготовки, равной ее исходной толщине.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей изготовления полых изделий путем снижения усилия, затрачиваемого на гофрирование фланца.

Это достигается тем, что в способе вытяжки полых изделий из листового металла, при котором сокращение исходного диаметра заготовки сопровождают преднамеренным гофрированием и разглаживанием фланца заготовки путем воздействия на центральную часть заготовки усилием со стороны пуансона, потребным для вытяжки и гофрирования, и на фланец заготовки - усилием со стороны колеблющегося прижима, потребным для его разглаживания, предложено выполнять предварительную вытяжку изделия без сокращения исходного диаметра заготовки путем раскатки фланца заготовки вплоть до образования в нем переменной толщины, закон изменения которой принят по зависимости:
S_т=S , (1) где S_o - исходная толщина заготовки;
S_т - текущая толщина фланца заготовки на диаметре D_т;
D_и - наружный диаметр вытягиваемого изделия;
D_т - текущий диаметр фланца заготовки, на котором устанавливают толщину S_т, после чего вытяжку изделия осуществлять с сокращением диаметра фланца при соблюдении заданного закона изменения толщины фланца.

На фиг. 1 изображено исходное положение устройства для вытяжки по предложенному способу; на фиг. 2 - гофрирование и разглаживание фланца при предварительной вытяжке без сокращения исходного диаметра заготовки; на фиг. 3 - промежуточный этап вытяжки изделия с сокращением диаметра фланца заготовки; на фиг. 4 - график изменения толщины фланца заготовки после предварительной вытяжки.

Устройство для осуществления предложенного способа вытяжки содержит пуансон 1, матрицу 2, размещенную с матрицедержателем 3, прижим 4, причем последний установлен в водиле 5, который своей сферической поверхностью 6 взаимодействует с соответствующей сферической поверхностью опоры 7.

Ось колеблющегося водила 5 и прижима 4 наклонена к оси устройства под углом α .

Исходной заготовке присвоена позиция 8, заготовке на предварительной вытяжке - 9, заготовке на этапе вытяжки с сокращением фланца заготовки - 10.

Предложенный способ вытяжки осуществляется следующим образом.

В исходном положении верхняя часть устройства, включающая пуансон 1, прижим 4, водило 5 и опору 6, находятся в крайнем верхнем положении (см. фиг. 1).

При включении пресса опускается пуансон 1 с прижимом 4 до соприкосновения с заготовкой 8, после чего осуществляется как рабочий ход пуансона 1 (усилие со стороны которого создается достаточным для гофрирования фланца заготовки), так и рабочий ход колеблющегося прижима 4 (усилие со стороны которого создается потребным для разглаживания фланца заготовки).

В результате этого сначала осуществляется предварительная вытяжка заготовки без сокращения ее исходного диаметра D_o при изменении исходной толщины заготовки S_o до переменной толщины S_т, закон изменения которой представлен согласно зависимости S_т=S,, где S_т - текущая толщина заготовки; D_и - наружный диаметр вытягиваемого изделия; D_т - текущий диаметр заготовки, на котором устанавливают толщину S_т.

Следует отметить, что раскатка фланца заготовки по заданному закону изменения толщины S_т сопровождается истечением металла в радиальном направлении к вытяжному отверстию матрицы. Это наряду с преднамеренным гофрированием фланца заготовки способствует интенсификации процесса предварительной вытяжки до образования установившейся переменной толщины S_т во фланце заготовки.

Окончание раскатки фланца заготовки 9 до заданного закона изменения толщины S_т характеризуется тем, что поверхность 11 колеблющегося прижима 4 упирается в поверхность 12 матрицы 2, после чего предварительная вытяжка переходит в вытяжку с сокращением исходного диаметра заготовки D_о до требуемого диаметра D_т (см. фиг. 3) при сохранении переменного зазора между прижимом 4 и матрицей 2 согласно приведенному закону, причем на этом этапе вытяжки толщина заготовки S_т при диаметре D_т = D_oбудет равна S_т=S= S_o/ (где К_о = D_o/D_и - коэффициент вытяжки детали), и по мере сокращения диаметра D_т с D_o до диаметра вытяжного отверстия матрицы D_и за счет естественного утолщения фланец в конце вытяжки (при D_т = D_и) получит толщину S_о.

После окончания вытяжки изделия пуансон 1 и прижим 4 поднимаются в крайнее верхнее положение, а отштампованное изделие снимается с пуансона и удаляется из рабочей зоны устройства. В результате устройство готово для вытяжки следующего полого изделия.

В связи с тем, что предварительная вытяжка осуществляется без изменения исходного диаметра заготовки D_o, имеющая место раскатка фланца заготовки при опускании колеблющегося прижима 4 до смыкания поверхностей 11 и 12 обеспечивает уменьшение на наружном диаметре заготовки исходной толщины S_o до толщины S_т=S=S_o/ . Так например, при K_o = 4 имеем S_т=S_o/=S_o/2= 0,5S_o т.е. толщина кромки заготовки будет в 2 раза меньше исходной толщины S_o. Учитывая, что усилие со стороны пуансона, затрачиваемое на гофрирование фланца заготовки, зависит от текущей толщины S_т в квадрате (от S_т²), то в рассматриваемом случае это усилие будет в 4 раза меньше, чем усилие при вытяжке по прототипу, и в 16 раз меньше, чем при вытяжке по аналогу. Этим создаются условия для расширения технологических возможностей предлагаемого способа вытяжки: увеличивается глубина вытягиваемых изделий; обеспечивается изготовление деталей с большей относительной толщиной изделия; снижается усилие для разглаживания фланца заготовки; обеспечивается высокое качество изготавливаемой продукции и т.п.

П р и м е р. Для вытяжки детали из алюминиевого сплава АМцМ ( σ_в = 12 кгс/мм²), толщиной S_o = 2 мм, диаметром D_и = =100 мм и глубиной Н = 250 мм сначала определяют диаметр заготовки D_о (из условия равенства объема металла до и после вытяжки):
π /4(D_o² = D_и²) = π˙ D_и˙Н откуда
D_o= ===335 мм
Текущая толщина S_т во фланцевой части заготовки устанавливается согласно формуле (1):
S_т=S=2 и при D_т = D_o = 335 мм имеем
S=S_o/=2/=2/1,82=1,1 мм При D_т = D_и = 100 мм S=S=2 мм
Таким образом сокращение диаметра фланца с D_o = 335 мм до D_и = 100 мм и сопровождающееся при этом естественное утолщение этого фланца с S_дo=0,549 доS_ди= S_o , т.е. с S_дo=11мм до S_ди=2мм обеспечивает изготовление равностенной детали при заданных геометрических параметрах изделия.

Существо изобретения: в способе вытяжки полых изделий из листового металла сокращение исходного диаметра заготовки сопровождают преднамеренным гофрированием и разглаживанием фланца заготовки усилием со стороны пуансона, потребным для гофрирования, и на фланец заготовки - усилием со стороны колеблющегося прижима, потребным для его разглаживания. Выполняют предварительную вытяжку изделия без сокращения исходного диаметра заготовки путем раскатки фланца заготовки вплоть до образования в ней переменной толщины, закон изменения которой принимают согласно зависимости: , где S_o - исходная толщина заготовки; S_т - текущая толщина фланца заготовки на диаметре D_т ; D_н - наружный диаметр вытягиваемого изделия; D_т - текущий диаметр фланца заготовки, на котором устанавливают толщину S_т . После этого вытяжку изделия осуществляют с сокращением диаметра фланца при соблюдении заданного закона изменения толщины фланца. 4 ил.

СПОСОБ ВЫТЯЖКИ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА, при котором сокращение исходного диаметра заготовки сопровождают преднамеренным гофрированием и разглаживанием фланца заготовки путем воздействия на центральную часть заготовки усилием со стороны пуансона, потребным для гофрирования, и на фланец - усилием со стороны колеблющегося прижима, потребным для его разглаживания, отличающийся тем, что вытяжку с сокращением исходного диаметра заготовки предваряют вытяжкой изделия без сокращения исходного диаметра заготовки путем раскатки фланца заготовки вплоть до образования в ней переменной толщины, закон изменения которой принимают согласно зависимости
S_т= S,
где S₀ - исходная толщина заготовки;
S_т - текущая толщина фланца заготовки на диаметре D_т;
D_и - наружный диаметр вытягиваемого изделия;
D_т - текущий диаметр фланца заготовки, на котором устанавливают толщину S_т.