СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСНАСТКИ ДЛЯ ШТАМПОВКИ Российский патент 2005 года по МПК B21D37/20 B21K5/20 

Изобретение относится к области обработки материалов давлением, предпочтительно металлов, в частности к области изготовления оснастки для процессов штамповки, предпочтительно горячей, и может быть использовано в машиностроении, самолетостроении, автомобилестроении, а также при изготовлении изделий бытового назначения.

Известен способ изготовления штампов (SU, авторское свидетельство 1692709 В 21 D 37/20, 1978). Согласно известному способу создают слой синтетической смолы на поверхности мастер-модели с образованием прижимной поверхности и армированной бетонной основы матрицы, пуансона и прижима путем закладки бетона внутрь опалубок, причем синтетический слой смолы устанавливают износостойкие вставки, прижимную поверхность матрицы изготавливают из листа, внутри опалубок матрицы, пуансона и прижима монтируют трехмерную армирующую решетку, связывающую в единое целое слой синтетической смолы, износостойкие вставки и опалубки, затем опалубки матрицы, пуансона и прижима связывают между собой технологическими планками, производят закладку бетона в опалубку матрицы, выдерживают до схватывания бетона, переворачивают и производят закладку бетона в опалубки пуансона и прижима, после отверждения бетона опорные поверхности элементов штампа обрабатывают на параллельность их плоскостей.

Недостатком известного способа следует признать его высокую трудоемкость, а также необходимость использования труда высококвалифицированных рабочих.

Известен также способ изготовления штампа (RU, патент 2060080 В 21 D 37/20, 1998). Согласно известному способу изготавливают формообразующий элемент штампа с одновременным созданием с использованием мастер-модели полимерного рабочего слоя, причем образуют полость между формообразующим элементом штампа и мастер-моделью путем установки мастер-модели над формообразующим элементом штампа с зазором, образование полимерного рабочего слоя осуществляют нагнетанием полимера в жидком состоянии (эпоксиполиуретан) в образованную полость с последующей полимеризацией, а полученный формообразующий элемент с нанесенным полимерным рабочим слоем используют для образования ответных частей штампа.

Недостатком известного способа следует признать малую долговечность полученного штампа из-за малой механической прочности полимерного слоя.

Известен способ изготовления штампов для листовой штамповки (SU, авторское свидетельство 1766561 В 21 D 37/20, 1992). При реализации способа изготавливают мастер-модель одного из деформирующих инструментов, на поверхность которого после установки соответствующего, выполненного из металла каркаса с жестко связанной с ним арматурой наносят ряд слоев эпоксидного компаунда с металлическим порошком до соединения с концами арматуры. В качестве мастер-модели для изготовления другого деформирующего инструмента используют отвержденный слой первого деформирующего элемента, покрытый деформирующей прослойкой, толщина которой равна толщине изготавливаемой с использованием изготавливаемого штампа детали. На каркас устанавливают второй каркас с арматурой и аналогичным образом наносят ряд слоев эпоксидного компаунда с порошком по всей поверхности разделительной прослойки до соединения с концами арматуры. После затвердения компаунда жестко соединяют один с другим оба каркаса, осуществляют поочередную заливку бетоном и его отверждения для каждого из каркасов. Отверждение бетона осуществляют с подогревом сборки, перед заливкой бетона до полного отверждения эпоксидного компаунда с металлическим порошком в него вводят армирующие элементы на часть их высоты, переходные подушки выполняют из эпоксидного компаунда холодного отверждения, по завершении отверждения которого наружные поверхности подушек механически обрабатывают перед монтажом опорных плит. Разъединение каркасов осуществляют перед проведением доводочных работ. Сборку подогревают до 80°С и выдерживают при этой температуре в течение от 6 до 8 часов.

Недостатком известного способа следует признать его высокую трудоемкость, а также необходимость использования труда высококвалифицированных рабочих при изготовлении элементов штампа.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного способа, состоит в упрощении и удешевлении способа изготовления оснастки.

Получаемый при реализации способа технический результат состоит в уменьшении себестоимости оснастки.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ изготовления оснастки для штамповки, согласно которому предварительно из легкообрабатываемого материала формируют макет одного из элементов оснастки (пуансон или матрица), создают опалубку для изготовления армированного бетона, используя указанный макет в качестве дна опалубки, покрывают его слоем жидкого материала, обладающего в жидкой форме высоким сродством к бетону, устанавливают в опалубку арматуру, заполняют опалубку бетоном, после застывания бетонной смеси удаляют опалубку, повторно покрывают рабочую поверхность оснастки указанным жидким материалом и с использованием дополнительной опалубки формируют из бетона и арматуры второй элемент опалубки, при этом используют бетон марки не ниже 500. Обычно указанный макет изготавливают из дерева, из вяжущих материалов (глины, алебастра или гипса) или из полимерного материала (полистирол, поливинилхлорид и т.д.). Для формирования тел элементов оснастки могут использовать ударопрочный железобетон, полимербетон или фибробетон (бетон в качестве наполнителя, в котором использованы металлические и полимерные элементы). В качестве указанного жидкого материала обычно используют акриловые жидкие полимеры с наполнителем, а также могут быть использованы графитовые смазки и олигодиаллилизофталаты также с наполнителем. Преимущественно в качестве наполнителя используют кварцевый песок или измельченные до размера 2-3 мм базальта, гарбо или гнейсы. При этом указанный слой указанного жидкого материала обычно наносят толщиной от 10 до 100 мкм. Использование указанного жидкого слоя позволяет получить гладкие ударопрочные рабочие поверхности пуансона и матрицы.

Изготовленные подобным образом пуансон и матрица могут быть использованы как при горячей, так и при холодной штамповке, поскольку коэффициент термического расширения бетона практически равен нулю, что приводит к неизменности геометрических размеров указанных элементов оснастки.

В дальнейшем способ будет раскрыт с использованием примеров его реализации.

При изготовлении оснастки для формирования капотов грузовых автомобилей первоначально из дерева была изготовлена сборная модель капота в масштабе 1:1. Затем была сформирована опалубка для изготовления пуансона, причем указанная модель была использована в качестве дна. Модель капота смазали слоем акрилового жидкого полимера с наполнителем - кварцевым песком при содержании последнего 54% мас. толщиной 80-90 мкм. Затем в опалубку установили стальную арматуру и заполнили опалубку бетонной смесью, установив на его поверхности средство крепления пуансона в прессе. После затвердевания бетона бетонный монолит отделили от модели капота. Его прочность составила 340-360 кг/см². Полученный монолит поместили в ящик опалубки рабочей поверхностью вверх, покрыли его поверхность аналогичным слоем, установили арматуру и заполнили опалубку бетонной смесью, установив на его поверхности средство крепления матрицы в прессе. После затвердевания бетона бетонный монолит, представляющий собой матрицу оснастки, отделили от пуансона. Оснастка для штамповки капотов грузового автомобиля готова. Использование указанных слоев жидкого материала позволило получить гладкие рабочие поверхности пуансона и матрицы. Время изготовления составило 0,046% от традиционного способа при полном исключении из процесса легированной стали, обычно применяемой для производства оснастки. Себестоимость производства составила 5,4% от традиционного способа. В дальнейшем себестоимость еще более уменьшается из-за наличия готовой модели капота, которую повторно используют для производства оснастки.

При изготовлении оснастки для формирования крышки багажника легкового автомобиля первоначально из гипса была изготовлена модель багажника в масштабе 1:1. Затем была сформирована опалубка для изготовления матрицы, причем указанная модель была использована в качестве дна. Модель багажника смазали слоем графитовой смазки с наполнителем - базальтовым песком - при содержании последнего 61% мас. толщиной 50-70 мкм. Затем в опалубку установили стальную арматуру и заполнили опалубку смесью полимербетона, установив на его поверхности средство крепления матрицы в прессе. После затвердевания полимербетона монолит отделили от модели багажника. Его прочность составила 380 кг/см². Полученный монолит поместили в ящик опалубки рабочей поверхностью вверх, покрыли его поверхность аналогичным слоем, установили арматуру и заполнили опалубку смесью полимербетона, установив на его поверхности средство крепления пуансона в прессе. После затвердевания полимербетона монолит, представляющий собой пуансон оснастки, отделили от матрицы. Оснастка для штамповки крышки багажника легкового автомобиля готова. Использование указанных слоев жидкого материала позволило получить гладкие рабочие поверхности пуансона и матрицы. Время изготовления составило 0.006% от традиционного способа при полном исключении из процесса легированной стали, обычно применяемой для производства оснастки. Себестоимость производства составила 0,14% от традиционного способа. В дальнейшем себестоимость еще более уменьшается из-за наличия готовой модели багажника, которую повторно используют для производства оснастки.

При изготовлении оснастки для формирования абажура настольной лампы первоначально из полистирола была изготовлена модель абажура в масштабе 1:1. Затем была сформирована опалубка для изготовления матрицы, причем указанная модель была использована в качестве дна. Модель абажура смазали слоем олигодиаллилизофталата с наполнителем - песком из гарбо толщиной 80-100 мкм. Затем в опалубку установили стальную арматуру и заполнили опалубку смесью фибробетона, установив на его поверхности средство крепления матрицы в прессе. После затвердевания фибробетона монолит отделили от модели абажура. Его прочность составила 320 кг/см². Полученный монолит поместили в ящик опалубки рабочей поверхностью вверх, покрыли его поверхность аналогичным слоем, установили арматуру и заполнили опалубку смесью фибробетона, установив на его поверхности средство крепления пуансона в прессе. После затвердевания монолит, представляющий собой пуансон оснастки, отделили от матрицы. Оснастка для штамповки абажура готова. Использование указанных слоев жидкого материала позволило получить гладкие рабочие поверхности пуансона и матрицы. Время изготовления составило 0,007% от традиционного способа при полном исключении из процесса легированной стали, обычно применяемой для производства оснастки. Себестоимость производства составила 0,009% от традиционного способа. В дальнейшем себестоимость еще более уменьшается из-за наличия готовой модели абажура, которую повторно используют для производства оснастки.

Как следует из приведенных примеров, применение предложенного способа значительно сокращает время изготовления оснастки, а также ее себестоимость.

Изобретение относится к обработке материалов давлением, предпочтительно металлов, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении оснастки для процессов штамповки. Предварительно из легкообрабатываемого материала формируют макет одного из элементов оснастки в масштабе 1:1. Изготавливают опалубку для получения армированного бетона, используя указанный макет в качестве дна опалубки. Макет покрывают слоем жидкого материала с наполнителем, а в опалубку устанавливают арматуру. Затем опалубку заполняют бетоном. После застывания бетона опалубку удаляют, а рабочую поверхность полученного элемента оснастки покрывают указанным жидким материалом. С помощью сформированного первого элемента оснастки и дополнительной опалубки формируют второй элемент оснастки. Используют бетон марки не ниже 500. В качестве наполнителя жидкого материала используют кварцевый песок или измельченные до размера 2-3 мм базальты, гарбо или гнейсы. В результате обеспечивается упрощение и удешевление способа изготовления оснастки. 7 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления оснастки для штамповки, включающий предварительное формирование из легкообрабатываемого материала макета одного из элементов оснастки в масштабе 1:1, создание опалубки для изготовления армированного бетона, используя указанный макет в качестве дна опалубки, покрытие макета слоем жидкого материала с наполнителем, установку в опалубку арматуры, заполнение опалубки бетоном, удаление после застывания бетонной смеси опалубки, покрытие рабочей поверхности полученного элемента оснастки указанным жидким материалом и формирование с использованием сформированного первого элемента оснастки и дополнительной опалубки из бетона и арматуры второго элемента оснастки, при этом используют бетон марки не ниже 500, отличающийся тем, что в качестве наполнителя жидкого материала используют кварцевый песок или измельченные до размера 2-3 мм базальты, гарбо или гнейсы.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный макет изготавливают из дерева.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный макет изготавливают из вяжущих материалов.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный макет изготавливают из полимерного материала.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что используют полимербетон.6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что используют фибробетон.7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют в качестве жидкого материала акриловые полимеры.8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанный жидкий материал наносят слоем толщиной от 10 до 100 мкм.