СПОСОБ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДОЙ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/10 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением,конкретнее к холодной штамповке, и может быть использован для изготовления деталей из тонкостенных заготовок.

Извесны способы изготовления деталей гибкой формовкой, в которых заготовку обжимают эластичной средой на жесткий пуансон (Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М. Машиностроение, 1967,с. 36 39, 212 - 215).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, представленный в патенте России 1829978,кл. B 21 D 22/10, 23.07.93, БИ N 27.

В данном способе в процессе формообразования детали заготовку предварительно формуют специальными приемами и придают ей поверхность, равную поверхности окончательно получаемой детали. Затем производят заключительную штамповку заготовки, трансформируя напряжения сжатия в напряжения растяжения. Эти напряжения вызывают перемещение заготовки во всем располагаемом объеме. При этом радиус сопряжения стенки и бортов заготовки обычно принимают близким к трем толщинам материала, так как при гибке на меньший радиус с преобладанием растягивающих напряжений происходит значительное утонение и даже появляются трещины.

После снятия нагрузки у детали наблюдается пружинение бортов, что приводит к ручным доводочным работам для получения заданной точности.

Известное техническое решение имеет следующие недостатки:
большой объем ручных доводочных работ как следствие пружинения,
низкие точность и качество поверхности,
снижение прочности обусловлено утонением материала в зоне изгиба,
малая жесткость борта является следствием большого радиуса сопряжения стенки и борта детали, а также утонением материала в зоне изгиба.

возможность образования трещин и утонение материала в зоне изгиба значительно снижают надежность и ресурс использования детали.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение качества изготовления деталей из тонкостенных материалов, а именно на получение деталей с радиусом сопряжения стенки и борта близким к нулю и утолщением в зоне изгиба, а также в зоне возможной потери устойчивости детали.

Это достигается тем, что в способе штамповки эластичной средой на жесткий пуансон, согласно изобретению, перед заключительной штамповкой на заготовке создают в зонах изгиба или в зонах возможной потери устойчивости волну избыточного материала.

На фиг. 1 представлена схема получения промежуточной заготовки: слева от оси симметрии исходное положение заготовки перед штамповкой, справа - получение промежуточной заготовки; на фиг. 2 аналогичная схема получения готовой детали.

Осуществить предлагаемый способ можно, например, в устройстве, состоящем из жесткого пуансона 1, установленного на подштамповой плите 2, эластичной матрицы 3, помещенной в контейнер 4, и установочного составного штифта 5. Для образования волны избыточного материала в местах изгиба между заготовкой 6 и жестким пуансоном 1 размещается съемная накладка 7, на которой в местах изгиба или возможной потери устойчивости детали выполнены бульбы. Радиус бульб принимают близким к минимально возможному для данного материала. Длина криволинейной части бульбы и расположение центра кривизны по отношению к месту последующей осадки материала определяется множеством параметров и в основном опытным путем. Наиболее важные из этих параметров:
условие упирания бортов промежуточной заготовки 6 в подштамповую плиту 2 при отсутствии съемной накладки 7,
суммарное пружинение должно разворачивать борта промежуточной заготовки вовнутрь,
внутренний радиус гиба, угол гиба и утолщение в зонах изгиба или в зонах возможной потери устойчивости в окончательно получаемой детали.

С учетом этих параметров площадь заготовки 6 превышает рабочую площадь жесткого пуансона 1 на 2-10% Разницу этих площадей и формируют с помощью бульб съемной накладки 7 в волну избыточного материала над местом его последующей осадки.

Способ осуществляется следующим образом. На первом переходе (фиг. 1) на жесткий пуансон 1 устанавливают съемную накладку 7, на которую в свою очередь располагают листовую заготовку 6 и фиксируют в этом положении установочным составным штифтом 5. К контейнеру 4 прикладывают усилие пресса и производят штамповку. Перед вторым переходом съемную накладку 7 и нижнюю часть установочного составного штифта 5 удаляют. Отштампованную промежуточную заготовку 6 располагают на жесткий пуансон 1 и фиксируют в этом положении верхней частью установочного составного штифта 5 (фиг. 2). К контейнеру 4 прикладывают усилие пресса, приблизительно в 1,5 раза больше, чем при первом переходе, и производят окончательную штамповку. При этом все зазоры между заготовкой 6 и жестким пуансоном 1 выбираются осадкой материала на рабочую поверхность жесткого пуансона 1. В результате получают радиус изгиба близким к нулю и утолщение в зоне осадки волны избыточного материала до 20%
Использование дополнительного перехода в предлагаемом способе штамповки эластичной средой приводит к перераспределению деформаций и напряжений в зоне изгиба, при этом они становятся сжимающими по всей толщине материала в зонах изгиба. В результате пружинение значительно снижается и стабилизируется, что позволяет отказаться от трудоемких ручных доводочных работ. Способ дает возможность получить детали с радиусом изгиба близким к нулю при увеличении толщины материала в зонах изгиба, что повышает их прочность и жесткость, ведет к увеличению надежности и ресурса использования детали. В результате для изготовления детали можно использовать более тонкостенный материал, что снизит вес детали и всей конструкции.

Пример конкретной реализации способа.

Производилась экспериментальная штамповка листовой заготовки толщиной 1 мм из материала АМцМ длиной 51 мм и шириной 30 мм.

На одинаковом расстоянии от краев заготовки 25,5 мм просверлены два отверстия под установочные штифты диаметром 5 мм. Межосевое расстояние между отверстиями составляет 20 мм. Штамповка осуществлялась на пуансон высотой 12 мм и шириной 26 мм с острыми прямоугольными кромками. На первом переходе использовалась съемная накладка с бульбами по краям радиусом около 3 мм. Выступание бульб за кромки пуансона около 2 мм. Длина криволинейной части бульбы равна 3,5 радиуса бульбы. Радиус перехода с поверхности бульбы на поверхность накладки около 20 мм. Матрица выполнена из материала СКУ-7 Л. Штамповка при первом переходе производилась давлением 100 кП, при втором 160 кП. После первого перехода накладка извлекалась в поперечном направлении, так как совокупность пружинений приводит к небольшому развороту бортов во внутренний объем детали. При втором переходе борт упирается в подштамповую плиту и при нагружении теряет устойчивость во внутрь по отштампованному радиусу, прижимаясь к пуансону. После осадки волны избыточного материала и снятия готовой детали трещин или неровностей не наблюдается, только в тангенциальном направлении в местах изгиба имеются небольшие выступы.

Использование: изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к холодной штамповке, и может быть использовано для изготовления деталей из тонкостенных заготовок. Сущность:гибку заготовок осуществляют по жесткому пуансону за несколько переходов эластичной средой. На первом переходе используют накладку, которую размещают между заготовкой и жестким пуансоном. Накладку выполняют с закругленными бобышками на ее концах. Одновременно с первоначальным изгибом в зонах изгиба и/или в местах возможной потери устойчивости детали формируют волну избыточного материала. 2 ил.

Способ штамповки эластичной средой, согласно которому гибку осуществляют по жесткому пуансону за несколько переходов при создании волны избыточного материала в зонах изгиба и/или в местах возможной потери устойчивости детали, при этом используют на первом переходе накладку, которую размещают между заготовкой и жестким пуансоном, отличающийся тем, что накладку выполняют с закругленными бобышками на ее концах, а волну избыточного материала формируют одновременно с первоначальным изгибом.