СПОСОБ ШТАМПОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛОСКИХ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 1997 года по МПК B21D22/20 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в процессах штамповки полых деталей из тонколистовых плоских заготовок.

Известен способ штамповки полых деталей из плоских листовых заготовок, по которому усилие деформирования на заготовку передают через пластичный, легко деформируемый материал, устанавливаемый в контакте с заготовкой [1]
Недостаток этого способа заключается в том, что при штамповке тонколистовой заготовки незажатые участки ее подвержены потере устойчивости, в результате чего снижается качество получаемых деталей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ штамповки полых деталей из плоских листовых заготовок, при котором заготовку помещают в пакет из двух формообразующих элементов, выполненных из легко деформируемого материала, плоские поверхности которых контактируют с заготовкой, а противоположно расположенные выпуклая и вогнутая поверхности соответствуют форме детали, после чего пакет осаживают в осевом направлении между плоскими бойками [2]
Однако в известном способе штамповки тоноклистовых заготовок имеются недостатки, заключающиеся в существенных энергозатратах на формообразование пластичного металла (свинца), применяемого в качестве легкодеформируемого материала элементов пакета и в затратах на вспомогательные работы, связанные с извлечением пакета из контейнера и с последующей установкой его с новой заготовкой в контейнер.

Технический результат изобретения, заключается, во-первых, в значительном снижении энергозатрат на осуществление способа штамповки полых листовых деталей и, во-вторых, в снижении трудоемкости изготовления деталей за счет устранения необходимости извлечения из контейнера элементов пакета и последующей установки их в контейнер, определяемых необходимостью удаления отштампованной детали и установкой новой заготовки в пакет для штамповки.

Достижение указанного технического результата от использования изобретения основано на том, что согласно предложенному способу штамповки полых деталей из плоских листовых заготовок, при котором заготовку помещают в пакет из двух формообразующих элементов, выполненных из легко деформируемого материала, плоские поверхности которых контактируют с заготовкой, а противоположно расположенные выпуклые и вогнутая поверхности соответствуют форме детали, после чего пакет осаживают в осевом направлении между плоскими бойками, в качестве легко деформируемого материала формообразующих элементов пакета используют полиуретан или резину соответствующей твердости, а формообразующий элемент с вогнутой исходной поверхностью после штамповки охлаждают до его затвердевания, например, при помощи жидкого азота, а после удаления отштампованной детали охлажденному формообразующему элементу придают исходное состояние.

Изобретение поясняется фиг. 1-3, где изображены этапы изготовления детали типа сферической оболочки: фиг. 1 исходное положение перед штамповкой; и положение перед началом штамповки; фиг. 2 положение в промежуточный момент штамповки и положение в момент окончания штамповки; фиг. 3 положение после обратного хода пресса и положение перед удалением отштампованной детали.

Устройство для осуществления способа содержит установленный на столе 1 пресса нижний боек 2, в центральном углублении 3 которого размещен нижний формообразующий элемент 4 с выпуклой поверхностью 5 и с плоской поверхностью 6, на которую устанавливается плоская листовая заготовка 7, центрируемая при помощи буртика 8 на нижнем формообразующем элементе 4; закрепленный на ползуне 9 через теплоизоляционную прокладку 10 верхний боек 11 с контейнером, состоящим из верхней 12 и нижней 13 частей, между которыми размещены кольцевая теплоизоляционная прокладка 14 и стакан 15, который вместе с наружной цилиндрической поверхностью 16 верхней части 12 контейнера образует кольцевую емкость для размещения в ней хладоагента 17 в виде, например, жидкого азота; подвешенный при помощи буртика 18 верхний формообразующий элемент 19 с вогнутой поверхностью 20 и с плоской поверхностью 21, взаимодействующей с поверхностью заготовки 7.

Формообразующие элементы 4 и 19 выполнены из легко деформируемого материала, но не из пластичного металла (как в прототипе), а из эластичной среды (резины или полиуретана).

Штамповка полых деталей предложенным способом осуществляется следующим образом.

Листовую заготовку 7 помещают на плоскую поверхность 6 нижнего формообразующего элемента 4 и центрируют при помощи буртика 8.

Включение рабочего хода пресса приводит к перемещению ползуна 9 пресса с верхней частью штампа из положения на фиг. 1 к положению на фиг. 2.

Прилегающие к плоской заготовке 7 поверхности 6 и 21 формообразующих элементов 4 и 19 плоские. Противоположные поверхности 5 и 20 формообразующих элементов 4 и 19 имеют выпуклую и вогнутую форму, соответствующие форме штампуемой детали 22.

Создание усилия штамповки P_ш на ползуне пресса приводит к осаживанию пакета из формообразующих элементов 4 и 19, в результате чего они принимают сначала промежуточную форму 23 и 24, а в конце штамповки форму 25 и 26, а размещенная между формообразующими элементами 4 и 19 листовая заготовка 7 принимает сначала форму согласно позиции 27, и в конце штамповки - форму готовой детали 22.

Следует однако иметь в виду, что применение формообразующих элементов 4 и 19 из резины или полиуретана связано с необходимостью фиксации формы одного из последних в конечный момент штамповки детали, так как в противном случае отштампованная деталь 22 будет при разгрузке пресса переформована в полуфабрикат неопределенной формы, т.е. в брак.

Поэтому, во-первых, для фиксации формообразующего элемента в конечный момент предложено выбрать верхний элемент 19 с исходной вогнутой поверхностью 20, который согласно фиг. 4 принимает опять-таки вогнутую форму конечную, что способствует "закреплению" на последней отштампованной детали 22, например, при помощи смазки и последующего удаления детали из штампа.

И во-вторых, фиксацию формообразующего элемента 19 предложено обеспечить за счет затвердевания эластичной среды (резины или полиуретана) при охлаждении ее, например, жидким азотом до соответствующей температуры затвердевания, для чего в штампе предусмотрен кольцевой резервуар из стакана 15, в который заливается жидкий азот, обеспечивающий охлаждение формообразующего элемента 26 за счет контакта его с охлажденными верхним бойком 11 и верхней частью контейнера 12. Как только будет обеспечено затвердевание элемента 19, ползун 9 пресса вместе с верхней частью штампа перемещают в крайнее верхнее положение согласно фиг. 5, в результате чего нижний упругий формообразующий элемент 4 принимает исходную форму.

Последующий преднамеренный нагрев элемента 19 до температуры выше температуры затвердевания формообразующего элемента 19 приведет к восстановлению исходной формы последнего при переформовке из положения на фиг. 5 в положение на фиг. 6 и отштампованная деталь 22 может быть удалена из рабочей зоны штампа. После этого штамп готов к изготовлению следующей детали.

Таким образом, предложенный способ штамповки полых деталей в отличие от прототипа исключает необходимость сборки в пакет формообразующих элементов с заготовкой, установку его в контейнер, выемку и разборку пакета из контейнера после штамповки, что весьма затруднительно выполнить при больших размерах штампуемой детали.

Это, в конечном итоге, способствует снижению трудоемкости и себестоимости изготовления полых листовых деталей из заготовок диаметром до 150 мм по меньшей мере в 2,0-2,5 раза и обеспечивает еще больший экономический эффект при изготовлении детлей из заготовок диаметром более 150 мм.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полых деталей сложных форм. Технический результат, достигаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в том, что, во-первых, снижаются энергозатраты на осуществление способа и, во-вторых, сокращается трудоемкость и себестоимость изготовления полых деталей. Этому способствует то, что в способе штамповки полых деталей из плоских листовых заготовок 7, при котором заготовку 7 помещают в пакет из двух формообразующих элементов 4 и 19, выполненных из легко деформируемого материала, плоские поверхности 6 и 21 которых контактируют с заготовкой, а противоположно расположенные выпуклая 5 и вогнутая 20 поверхности соответствуют форме детали, после чего пакет с заготовкой осаживают в осевом направлении между плоскими бойками 2 и 11, предложено в качестве легко деформируемого материала формообразующих элементов 4 и 19 пакета использовать полиуретан или резину соответствующей твердости, причем формообразующий элемент с вогнутой исходной поверхностью 19 по окончании штамповки охлаждают, например, при помощи жидкого азота до его затвердевания, а после удаления отштампованной детали 22 последнему придают исходное состояние. 3 ил.

Способ штамповки полых деталей из плоских листовых заготовок, при котором заготовку помещают в пакет из двух формообразующих элементов, выполненных из легкодеформируемого материала, плоские поверхности которых контактируют с заготовкой, а противоположно расположенные выпуклая и вогнутая поверхности соответствуют форме детали, после чего пакет с заготовкой осаживают в осевом направлении между плоскими бойками, отличающийся тем, что в качестве легко деформируемого материала формообразующих элементов пакета используют полиуретан или резину соответствующей твердости, причем формообразующий элемент с вогнутой исходной поверхностью по окончании штамповки охлаждают при помощи жидкого азота до его затвердевания, а после удаления отштампованной детали последнему придают исходное состояние.