СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/20 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при вытяжке полых листовых деталей типа металлофторопластовых втулок.

Известен способ глубокой вытяжки полых изделий с утонением исходного листового металла, при котором одновременно с воздействием пуансона на центральную часть заготовки осуществляют радиальный подпор ее фланца высоким давлением со стороны жидкости [1]
Недостаток этого способа заключается в том, что преднамеренно изменять толщину фланцевой части заготовки при вытяжке практически представляется возможным, что ограничивает возможности этого процесса. Кроме того, создание независимого высокого давления со стороны жидкости приводит к большим трудностям с осуществлением формообразования деталей, связанным с созданием этого давления и герметизации соответствующих полостей в устройствах.

Известен способ глубокой вытяжки, при котором воздействуют на центральную часть заготовки пуансоном и осуществляют радиальный подпор ее фланца путем совместной осадки по толщине эластичной среды и фланцевой части заготовки между рабочими поверхностями прижима и матрицы [2]
Однако известный способ обеспечивает формообразование полых изделий из листовой заготовки, толщина которой заведомо больше толщины изделия, что в значительной мере ограничивает возможности этого процесса при изготовлении, например, подшипников скольжения в виде втулок из металлофторопластовой ленты, толщина которой согласно ТУ-27-01-01-71 [1] составляет 1,1:1,6 и 2,6 мм.

Кроме того, использование известного способа приводит к повышенному расходу металлофторопластовой ленты из-за необходимости удалять мехобработкой лишний металл после вытяжки втулок из заведомо более толстых листовых заготовок.

Наиболее близким по технической сущности является способ глубокой вытяжки, включающий предварительную осадку фланца заготовки и последующее воздействие пуансоном на ее центральную часть, которое осуществляют одновременно с осадкой фланца заготовки и охватывающей его эластичной среды между рабочими поверхностями прижима и матрицы с уменьшением их толщины до заданного значения [3]
Указанный известный способ также как [2] не обеспечивает получение полых деталей из листовых заготовок, толщина которых примерно равна толщине вытягиваемых изделий.

Техническая задача изобретения расширение технологических возможностей способа и снижение стоимости изготовления изделий.

Задача решается тем, что в известном способе глубокой вытяжки, включающем предварительную осадку фланца заготовки и последующее воздействие пуансоном на ее центральную часть, которое осуществляют одновременно с осадкой фланца заготовки и охватывающей его эластичной среды между рабочими поверхностями прижима и матрицы с уменьшением их толщины до заданного значения, перед предварительной осадкой фланца заготовки производят заневоливание ее центральной части, а предварительную осадку фланца, осуществляемую в радиальном направлении с образованием на нем утолщения, ведут одновременно с осадкой в осевом направлении эластичной среды, после чего заневоливание центральной части заготовки снимают.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено продольное сечение устройства:
на фиг. 1 в исходном положении заготовки; на фиг. 2 в положении заготовки перед началом формообразования; на фиг. 3 в положении заготовки в промежуточный момент осадки фланца в радиальном направлении; на фиг. 4 в положении заготовки после окончания осадки фланца в радиальном направлении; на фиг. 5 в положении заготовки в промежуточный момент осадки фланца по толщине; на фиг. 6 в положении заготовки в момент окончания формообразования ее в деталь.

Способ вытяжки осуществляется в штампе, содержащем пуансон 1, прижим 2, матрицу 3, контейнер 4, кольцо 5 из эластичной среды и выталкиватель 6. Заготовке в исходном положении присвоена позиция 7, в положении перед началом формообразования позиция 8; в промежуточный момент осадки в радиальном направлении позиция 9; в положении после окончания осадки фланца в радиальном направлении позиция 10; в промежуточный момент осадки фланца по толщине позиция 11; в момент окончания формообразования в деталь позиция 12.

Способ глубокой вытяжки осуществляют следующим образом. Исходную заготовку 7 толщиной S₀ и диаметром D₀ помещают на матрицу 3 внутрь резинового кольца 5, причем последняя находится в контейнере 4, а пуансон 1 и прижим 2 в крайнем верхнем положении (фиг. 1).

При рабочем ходе пресса прижим 2 и пуансон 1 опускается до соприкосновения соответственно с резиновым кольцом 5 и с заготовкой 7, в результате чего последняя принимает форму позиции 8, а донная часть заготовки 8 оказывается в заневоленном состоянии между пуансоном 1 и выталкивателем 6 (фиг. 2), чем исключается утолщение материала в этой зоне при последующей осадке фланца в радиальном направлении под действием усилия осадки P_ос. Заготовка 7 принимает положение, показанное позициями 8, а затем 9 (фиг. 2 и 3). После достижения требуемого утолщения ΔS_у во фланце заготовки 10 (фиг. 4), противодавление со стороны выталкивателя 6 снимается, а на пуансоне 1 создают усилие штамповки P_щ. 0,9P_разр. (где P_разр. усилие, разрушающее заготовку при вытяжке).

Совместное воздействие на заготовку усилиями со стороны пуансона P_ш. и со стороны прижима P_ос. а также давлением q в торец фланцевой части заготовки со стороны компримируемого резинового кольца 5, обеспечивает вытяжку материала в заготовке 11 на глубину H_Т. в вытяжной зазор между пуансоном 1 и матрицей 3 за счет уменьшения толщины радиального осажденного фланца S_у до толщины S_Т. и за счет сокращения его наружного диаметра D_у. до текущего диаметра Д_T. вытягиваемого изделия (фиг. 5). При достижении требуемой глубины вытяжки H_изд., толщины S_о и диаметра D_фл. фланцевой части изделия 12 (фиг. 6), вытяжку прекращают, для чего усилия на прижиме и на пуансоне снимают, после чего сначала пуансон 1 и затем прижим 2 поднимают в крайнее верхнее положение, а при подъеме вверх выталкивателя 6 удаляют отштампованную деталь 12 из вытяжного отверстия матрицы 3. После этого можно осуществлять следующий цикл штамповки деталей.

Пример осуществления предложенного способа глубокой вытяжки для изготовления втулки глубиной H=100 мм при диаметре контейнера D_к=300 мм, диаметре фланца D_фл.=150 мм, диаметре пуансона D_п=60 мм и толщине заготовки S_о= 15 мм. Диаметр заготовки D_о устанавливается из условия постоянства объема металла до и после вытяжки.

Осадку резинового кольца ΔS_p= S_o-S_oc для заполнения кольцевой полости утолщения в прижиме устанавливаем из уравнения

Прирост толщины ΔS_у= S_у-S_o при радиальной осадке фланца заготовки устанавливаются из условия

Значение диаметра кольцевой канавки D_у определяем из уравнения

Следовательно, глубина осадки резинового кольца ΔS_Σ.p будет:
ΔS_Σ.p= ΔS_p+ΔS_у= 2,7+4,8 = 7,5 мм
Таким образом, для глубокой вытяжки определены геометрические параметры профилированной впадины в прижиме: D_о=230 мм, D_у=202 мм, ΔS_у4,8 мм для изготовления втулки с приведенными выше исходными данными.

Аналогично определяются параметры кольцевой канавки, когда толщина фланцевой детали больше исходной толщины заготовки.

Использование: в обработке металлов давлением при получении полых деталей из листовых заготовок путем вытяжки. Сущность изобретения: листовую заготовку с охватывающим ее кольцом из эластичного материала помещают на матрицу и с помощью пуансона и прижима осуществляют заневоливание ее центральной части. В этом состоянии производят предварительную осадку фланца заготовки, осуществляя деформирование его в радиальном направлении с образованием утолщения. Одновременно осаживают в осевом направлении эластичное кольцо. Затем заневоливание центральной части заготовки снимают и воздействуют на нее пуансоном. Одновременно производят осадку фланца заготовки и эластичного кольца между рабочими поверхностями прижима и матрицы с уменьшением их толщины до заданного значения. 6 ил.

Способ глубокой вытяжки, включающий предварительную осадку фланца заготовки и последующее воздействие пуансоном на ее центральную часть, которое осуществляют одновременно с осадкой фланца заготовки и охватывающей его эластичной среды между рабочими поверхностями прижима и матрицы с уменьшением их толщины до заданного значения, отличающийся тем, что перед предварительной осадкой фланца заготовки производят заневоливание ее центральной части, а предварительную осадку, осуществляемую в радиальном направлении с образованием на фланце утолщения, ведут одновременно с осадкой в осевом направлении эластичной среды, после чего заневоливание центральной части заготовки снимают.