СПОСОБ ВЫТЯЖКИ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ДЕТАЛИ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B21D22/26 B21D37/00 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно листовой штамповке, и может быть использовано при вытяжке различных деталей из листовых материалов (металлов и неметаллов), преимущественная область применения - штамповка крупногабаритных деталей сложной формы, в том числе кузовных автомобильных, сельхозтехники, бытовой техники и т.д.

Известен традиционный способ вытяжки крупногабаритной детали сложной формы из тонколистовой заготовки на прессе двойного действия, включающий укладку заготовки на штамп, при ходе наружного ползуна пресса - прижим краевой части заготовки прижимной плитой штампа к прижимной поверхности матрицы, при ходе внутреннего ползуна пресса - вытяжка центральной части заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы вдоль контура в плане с одновременным торможением краевой части заготовки при помощи тормозных элементов штампа типа перетяжных ребер и порогов, причем в процессе вытяжки воздух из зазора между рабочими поверхностями пуансона и матрицы и заготовки удаляется через отверстия в пуансоне, чтобы этот воздух не мешал процессу формоизменения заготовки (Нефедов А.П. Конструирование и изготовление штампов. - М.: Машиностроение, 1973, с.64, рис.46).

Недостатком известного способа вытяжки является то, что после окончания процесса вытяжки заготовки пуансоном в матрицу в момент начала выхода пуансона из матрицы, когда прижимное кольцо штампа продолжает прижимать и удерживать вытянутый полуфабрикат в матрице за краевую часть, за счет больших сил сцепления и прилипания смазанной заготовки к пуансону один или несколько участков этого тонколистового полуфабриката с пониженной жесткостью, удаленных от прижимной плиты штампа, теряют устойчивость и выворачиваются вслед за пуансоном, при этом силы сцепления данных участков полуфабриката с пуансоном сначала превалируют над силами сопротивления. Затем в процессе выворачивания участков полуфабриката площадь контакта этих участков с пуансоном и соответственно силы сцепления с пуансоном уменьшаются, а площадь поверхности выворачиваемых участков и соответственно силы сопротивления этих участков возрастают, в результате чего в определенный момент потери устойчивости эти участки полуфабриката отсоединяются от рабочей поверхности пуансона и возвращаются на свое прежнее место на рабочей поверхности матрицы. Потеря устойчивости с выворачиванием и возврат на прежнее место участков сопровождаются характерным звуковым эффектом типа хлопка, поэтому на производстве это явление потери устойчивости участков называется "хлопуном при вытяжке" (не путать с "хлопуном" при эксплуатации готового листоштампованного изделия). После такой потери устойчивости и возврата на прежнее место участки полуфабриката искажаются с образованием складок и изломов, что приводит к снижению точности и качества и даже к браку вытянутой детали, особенно при штамповке лицевых кузовных деталей автомобилей и подобной техники, так как к лицевым деталям предъявляются очень высокие требования по качеству поверхности.

Задачей изобретения является разработка способа вытяжки детали из плоской или пространственной тонколистовой заготовки, в котором после вытяжки полуфабриката в штампе при выходе пуансона из матрицы исключаются потеря устойчивости и выворачивание вслед за пуансоном участков, наименее жестких, удаленных от прижимной плиты штампа, плотно прилегающих и сцепленных через слой смазки с поверхностью пуансона.

Поставленная задача достигается тем, что в момент окончания процесса вытяжки и начала выхода пуансона из матрицы из отверстий в пуансоне подается сжатый воздух, помогающий отсоединиться от поверхности пуансона центральным участкам полуфабриката, наименее жестким, удаленным от прижимной плиты штампа, плотно прилегающим и сцепленным через слой смазки с поверхностью пуансона.

По сравнению с традиционной вытяжкой новый способ вытяжки полуфабриката за счет исключения потери устойчивости наименее жестких, плотно прилегающих и сцепленных через слой смазки с поверхностью пуансона участков дает повышение точности и качества поверхности вытянутой детали, снижение процента брака на операции вытяжки и экономию листового проката.

Сущность изобретения по варианту 1 характеризуется фиг.1. На фиг.1 показано сечение штампа для осуществления нового способа вытяжки на прессе двойного или тройного действия в конечный момент вытяжки детали в крайнем нижнем положении наружного и внутреннего ползунов пресса.

Способ реализуется на прессе двойного или тройного действия следующим образом. Заготовку из листового материала укладывают на прижимную поверхность матрицы 1, как правило, с перетяжными ребрами или порогами 5. При ходе наружного ползуна пресса вниз при помощи закрепленной на нем прижимной плиты 2 осуществляют формовку краевой части заготовки и ее прижим по прижимной поверхности матрицы 1. При ходе внутреннего ползуна пресса вниз закрепленный на этом ползуне пуансон 3 втягивает заготовку в рабочую полость матрицы 1. Чтобы в процессе вытяжки воздух в зазоре между рабочими поверхностями пуансона, матрицы и заготовки не мешал процессу формоизменения заготовки, этот воздух удаляется по стрелке 10 через отверстия 6 в пуансоне 3 и далее через трубки 7, отверстия в распределителе 8 и трубку 9, соединенную на данном этапе вытяжки с атмосферой. В момент окончания процесса вытяжки полуфабриката 4 и начала выхода пуансона 3 из матрицы 1, в трубку 9, отверстия в распределителе 8, трубки 7 и отверстия 6 в пуансоне 3 по стрелке 10 подают сжатый воздух, помогающий без выворачивания отсоединиться от поверхности пуансона участкам заготовки 4, наименее жестким, удаленным от прижимной плиты штампа, плотно прилегающим и сцепленным через слой смазки с поверхностью пуансона. Как только между заготовкой и рабочей поверхностью пуансона при помощи сжатого воздуха образовался зазор, уже достаточный для бездефектного съема детали с пуансона, подачу сжатого воздуха прекращают, а отверстия 6 в пуансоне 3, трубки 7, отверстия в распределителе 8 и трубку 9 соединяют с атмосферой. Далее наружный ползун пресса вместе с прижимной плитой штампа 2 освобождает краевую часть заготовки 4, который остается в матрице 1. И наконец, заготовка 4, вытянутая дном вниз, выталкивается из матрицы 1 и снимается со штампа при помощи средств механизации или вручную. Перетяжные ребра или пороги 5 могут располагаться на рабочей поверхности прижимной плиты 2, тогда на прижимной поверхности матрицы 1 будут канавки под эти перетяжные ребра или пороги. Аналогично осуществляют процесс вытяжки по новому способу следующей заготовки в серийном производстве. На последующих операциях штамповки из заготовки изготавливают готовую деталь, которая применяется по назначению.

Если не принимать мер по надежному съему заготовки с пуансона, то после вытяжки при ходе пуансона из матрицы выворачивание нежестких и прилипших к рабочей поверхности пуансона участков вслед за ходом пуансона дает складки и изломы на этих вывернутых участках, эти складки и изломы после всех операций штамповки остаются на поверхности готовой детали, что приводит к снижению точности и качества и даже к браку вытянутой детали. На производстве для устранения выворачивания участков заготовки вслед за ходом пуансона потребуется остановка автоматической линии штамповки, доработка штампа для вытяжки, подбор новой смазки заготовки и других полумер, что приведет дополнительно еще и к большим производственным издержкам и повышению себестоимости изготовления данной детали.

Для варианта 2 схема процесса вытяжки по варианту 1 (фиг.1) переворачивается, как показано на фиг.2, где неподвижный пуансон 3 закреплен на нижней плите штампа 11. По варианту 2 (фиг.2) способ осуществляется на прессе простого действия или многопозиционном прессе-автомате следующим образом. Заготовку из листового материала укладывают на поднятую перед вытяжкой рабочую поверхность прижимной плиты 2. При ходе ползуна пресса вниз при помощи закрепленной на нем матрицы 1, как правило, с перетяжными ребрами или порогами 5, сначала осуществляют формовку краевой части заготовки и ее прижим между прижимными поверхностями опускающихся матрицы 1 и прижимной плиты 2, которая через толкатели 12 сквозь нижнюю плиту штампа 11 опирается на подушку пресса (не показана). Затем при продолжении хода ползуна пресса вниз закрепленная на этом ползуне матрица 1 охватывает пуансон 3, в результате чего заготовка втягивается пуансоном 3 в рабочую полость матрицы 1. Чтобы в процессе вытяжки воздух в зазоре между рабочими поверхностями пуансона, матрицы и заготовки не мешал процессу формоизменения заготовки, этот воздух удаляется по стрелке 10 через отверстия 6 в пуансоне 3 и далее через трубки 7, отверстия в распределителе 8 и трубку 9, соединенную на данном этапе вытяжки с атмосферой. В момент окончания процесса вытяжки полуфабриката 4 и начала движения ползуна с матрицей 1 вверх по отношению к неподвижному пуансону 3, в трубку 9, отверстия в распределителе 8, трубки 7 и отверстия 6 в пуансоне 3 по стрелке 10 подается сжатый воздух, помогающий без выворачивания отсоединиться от поверхности пуансона участкам полуфабриката 4, наименее жестким, удаленным от прижимной плиты штампа, плотно прилегающим и сцепленным через слой смазки с поверхностью пуансона. При дальнейшем ходе ползуна пресса вместе с матрицей 1 вверх одновременно под действием подушки пресса через толкатели 12 поднимается и прижимная плита 2, которая удерживает полуфабрикат 4 в полости матрицы 1. Как только между заготовкой и рабочей поверхностью пуансона 2 при помощи сжатого воздуха образовался зазор, уже достаточный для ее бездефектного съема с пуансона 2, подачу сжатого воздуха прекращают, а отверстия 6 в пуансоне 3, трубки 7, отверстия в распределителе 8 и трубку 9 соединяют с атмосферой. На определенном ходе ползуна пресса вместе с матрицей 1 вверх прижимная плита 2 прекращает следовать за матрицей 1 вверх под действием подушки пресса и останавливается, а полуфабрикат 4 под действием сил тяжести выпадает из продолжающейся двигаться вверх матрицы 1, и в контакте по краевой части эта заготовка остается на рабочей поверхности прижимной плиты 2. И наконец, полуфабрикат 4, вытянутый дном вверх, снимается со штампа при помощи средств механизации или вручную. Аналогично осуществляют процесс вытяжки по новому способу следующей заготовки в серийном производстве. На последующих операциях штамповки изготавливают готовую деталь, которая применяется по назначению.

Таким образом, все варианты данного способа вытяжки детали по сравнению с известными обеспечивают повышение точности и качества вытягиваемых деталей, устраняют складкообразование и изломы на ее поверхности, дают экономию и уменьшают норму расхода листового материала на одну деталь, а также снижают трудоемкость и себестоимость изготовления этой детали.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно листовой штамповке. Осуществляют укладку листовой заготовки на штамп пресса двойного или тройного действия, содержащий матрицу с рабочей полостью, прижимной поверхностью и выталкивателем, прижимную плиту и пуансон. Прижимают краевую часть листовой заготовки прижимной плитой штампа к прижимной поверхности матрицы, втягивают центральную часть листовой заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением краевой части листовой заготовки при помощи прижимной плиты. В момент окончания процесса вытяжки и начала выхода пуансона из матрицы подают сжатый воздух через отверстия в пуансоне на наименее жесткие, удаленные от прижимной плиты, плотно прилегающие и сцепленные через слой смазки с поверхностью пуансона участки полуфабриката, и обеспечивают их отсоединение от поверхности пуансона без выворачивания участков полуфабриката вслед за выходящим из матрицы пуансоном. Или в момент окончания процесса вытяжки и начала хода вверх матрицы вместе с прижимной плитой по отношению к неподвижному пуансону подают сжатый воздух через отверстия в пуансоне на наименее жесткие, удаленные от прижимной плиты, плотно прилегающие и сцепленные через слой смазки с поверхностью пуансона участки полуфабриката без выворачивания участков вслед за выходящей из пуансона матрицей. В результате обеспечивается повышение точности и качества вытягиваемого полуфабриката, устранение складкообразования и излома на его поверхности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ вытяжки крупногабаритной детали сложной формы из листовой заготовки, включающий использование штампа пресса двойного или тройного действия, содержащего матрицу с рабочей полостью, прижимной поверхностью и выталкивателем, прижимную плиту и пуансон, укладку листовой заготовки на штамп с прижимом краевой части листовой заготовки прижимной плитой штампа к прижимной поверхности матрицы, втягивание центральной части листовой заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением краевой части листовой заготовки при помощи прижимной плиты, отличающийся тем, что в момент окончания процесса вытяжки и начала выхода пуансона из матрицы подают сжатый воздух через отверстия в пуансоне на наименее жесткие, удаленные от прижимной плиты, плотно прилегающие и сцепленные через слой смазки с поверхностью пуансона участки полуфабриката, и обеспечивают их отсоединение от поверхности пуансона без выворачивания участков полуфабриката вслед за выходящим из матрицы пуансоном.

2. Способ вытяжки крупногабаритной детали сложной формы из листовой заготовки, включающий использование штампа пресса простого действия или многопозиционного пресса-автомата, содержащего матрицу с рабочей полостью и прижимной поверхностью, прижимную плиту и пуансон, укладку листовой заготовки на штамп с прижимом краевой части листовой заготовки прижимной плитой штампа к прижимной поверхности матрицы, втягивание центральной части листовой заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением краевой части листовой заготовки при помощи прижимной плиты, отличающийся тем, что в момент окончания процесса вытяжки и начала хода вверх матрицы вместе с прижимной плитой по отношению к неподвижному пуансону подают сжатый воздух через отверстия в пуансоне на наименее жесткие, удаленные от прижимной плиты, плотно прилегающие и сцепленные через слой смазки с поверхностью пуансона участки полуфабриката без выворачивания участков вслед за выходящей из пуансона матрицей.