Штамп для выдавливания изделий типа тонкостенных стаканов Советский патент 1983 года по МПК B21J13/02 B21K21/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полых цилиндрических изделий (типа стаканов) обратным или комбинированным выдавливанием на универсальных или специализированных прессах.

Известен штамп для выдавливания изделий, содержащий верхнюю плиту, закрепленный на ней матрицедержатель с боковыми резьбовыми отверстиями и смонтированную в нем посредством крышки с болтами матрицу, причем в упомянутых резьбовых отверстиях расположены регулировочные болты с контргайками, упирающиеся в боковую поверхность матрицы 1.

Недостатком известного штампа является неудобство регулировки положения матрицы относительно пуансона, поскольку для перемещения матрицы необходимо отворачивать крышку, а затем при пробном выдавливании туго ее заворачивать. Кроме того, точность настройки штампа невысока (вследствие люфтов в резьбовых соединениях регулировочных болтов), что ведет к снижению точности выдавливаемых изделий.

Известен штамп для выдавливания изделий типа тонкостенных стаканов, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, жестко смонтированное на нижней плите (в частности, выполненное с ней заодно) опорное кольцо, размещенный внутри него матрицедержатель, закрепленный на той же плите посредством контактирующих с внутренней поверхностью опорного кольца регулировочных клиньев и пропущенных через них кре-, пежно-регулировочных болтов с выталкивающими гайками, а также матрицу, скрепленную с матрицедержателем посредством ввинченной в его отверстие прижимной гайки, и жестко закрепленный на верхней плите пуансон 2.

Недостатками известного штампа являются невысокая точность выдавливаемых изделий по разностенности в связи с тем, что регулировка штампа производится методом проб и ошибок, а также длительность настройки. Для центрирования матрицы относительно пуансона требуется перевести в брак от трех, до десяти заготовок из металла, идущего на изготовление изделий. Кроме того, недостаточная жесткость в резьбовых соединениях матрицедержателя и крепежно-регулировочных болтах и клиньях также ведет к снижению точности получаемых изделий.

Цель изобретения - уменьшение разностенности выдавливаемых изделий и сокращение времени настройки штампа.

Поставленная цель достигается тем, что штамп для выдавливания изделий типа тонкостенных стаканов, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, жестко смонтированное

на нижней плите опорное кольцо, размещенный внутри него матрицедержатель, закрепленный на той же плите посредством контактирующих с внутренней поверхностью опорного кольца регулировочных клиньев и пропущенных через них крепежно-регулировочных болтов с выталкивающими гайками, а также матрицу, скрепленную с матрицедержателем посредством ввинченной в его отверстие прижимной гайки, и жестко закрепленный на верхней плите пуансон, снабжен выполненными на верхней части каждого из крепежно-регулировочных болтов фланцами с нанесенными на них делительными шкалами и установленным на верхне.м торце матрицедержателя поворотным кольцом с указателем градиента разностенности изделия, причем в каждой четверти окружности этого кольца нанесена информационная шкала, взаимосвязанная с делительной шкалой крепежно-регулиро0 вечного болта зависимостью

NMHCD число делений в одной из четвертей информационной шкалы; Ыдел- число делений на делительной шкале фланца крепежно-регулировочного болта; 5S - шаг резьбы винтового соединения

болта с нижней плитой; л - угол конусности контактирующей с регулировочным клином поверхности матрицедержателя; At - разнотолщинность стенки изделия; 3 - угол отклонения градиента разностенности от базовой плоскости, проходящей через противораспоположенные регулировочные клинья.

Кроме того, для уменьшения погрешностей центрации от люфтов, возникающих в винтовых соединениях гайки матрицедержателя (поперечная неустойчивость матрицы) и крепежно-регулировочных болтов с нижней плитой (продольная погре1;:ность при 0 подъеме клина выталкивгл1щей гайкой), штамп снаб:ген расположенным между регулировочными клиньями и выталкивающими гайками упорными подщипниками, а на прижимной гайке выполнен цилиндрически ; бурт, сопряженный по скользящей посадке 5 с проточкой, выполненной в отверсти.; матрицедерж,геля.

Упорные подшипники предотвращают самоотвилчивание гаек при тугой затяжке их к регулировочному клину.

На фиг. 1 изображен щтамп для обратного выдавливания, общий вид; на фиг 2 - то же, вид сверху на нижнюю часть с соответствующими шкалами на поворотном кольце матрицедержателя и на фланцах крепежно-регулировочных болтов; на фиг. За, б, 5 в - разностенное изделие, поперечный разрез; заготовка с нанесенной риской в плане; изделие с рисками на открытом торце, вид сверху соответственно.

Штамп предназначен для обратного или комбинированного выдавливания цилиндрических изделий с плоским или фигурным дном. Штамп представляет собой блок с направляйэщими колонками. Он содержит матрицу 1, размещенную в матрицедержателе 2 и зажатую гайкой 3. Матрицедержатель удерживается на нижней плите 4 с помощью четырех регулировочных клиньев 5 и крепежно-регулировочных болтов б. Регулировочные клинья, расположенные внутри опорного кольца 7 попарно один против другого по диаметру матрицедержателя, взаимодействуют с матрицедержателем по конической поверхности. Под головкой 8 крепежно-регулировочного болта над регулировочным клином выполнен достаточно щирокий фланец 9, на верхней торцовой поверхности которого нанесена равномерная делительная щкала 10, отсчет которой ведется от риски 11, нанесенной на верхнюю плоскость регулировочного клина. Для подъема регулировочного клина вверх при центрировании матрицы относительно пуансона 12 на крепежно-регулировочный болт навернута выталкивающая гайка 13 с контргайкой 14. На крепежно-регулировочный болт между выталкивающей гайкой и регулировочным клином надет упорный подшипник 14, позволяющий туго зажать регулировочный клин на крепежно-регулировочном болте, исключая продольный люфт.

Чтобы избежать поперечного смещения матрицы относительно матрицедержателя на прижимной гайке матрицедержателя выполнен цилиндрический бурт 16, входящий при зажиме матрицы в кольцевую проточку 17 матрицедержателя по скользящей посадке. При выдавливании изделия такая конструкция позволяет дополнительно ,бандажировать верхнюю стенку матрицы, увеличивад ее стойкость.

В торцовую проточку 18 матрицедержателя концентрично матрице помещено поIIII I I lLE°-l Ll j°DI n5°-I Ll

воротное кольцо 19, на котором укреплен щтифт 20, являющийся указателем градиента разностенности и одновременно ручкой для поворота кольца. На верхней плоскости поворотного кольца, в каждой его четверти, что соответствует количеству регулировочных клиньев в щтампе, нанесена неравномерная (синусоидальная) информационная щкала 21. Указатель градиента разностенности размещен на радиальной линии поворотного кольца, разделяющей размерные четверти информационной щкалы.

Пуансон в пуансонодержателе 22 крепится к верхней плите 23 жестко, без смещения.

Количество делений информационной щкалы связано с количеством делений делительной щкалы зависимостью (1). Расчет цены деления информационной щкалы производится следующим образом.

Текущее значение деления от начала отсчета в зависимости от угла поворота градиента разностенности можно записать в виде

At().

(2)

ИНф

В качестве примера допустим, что количество делений на делительной щкале крепежно-регулировочного болта Ыдел 50, щаг резьбы в винтовом соединении болта с плитой 5 2 мм. Чтобы Мцнф в рассматриваемой четверти стало равным 50, угол скоса матрицедержателя от вертикальной оси должен быть oi 14°2.

Тогда формула (2) будет выглядеть как

Пинф 50-з1П;8(3)

для определенной величины разностенности Ж 1 мм (фиг. 3).

Расчет значений информационной шкалы по формуле (3), размеченной вдоль окружности диаметром 300 мм на поворотном кольце в одной из его четвертей, приведен в таблице,

50

1. ШТАМП ДЛЯ ВЫДАВЛИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА ТОНКОСТЕННЫХ СТАКАНОВ, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, жестко смонтированное на нижней плите опорное кольцо, размещенный внутри него матрицедержатель, закрепленный на той же плите посредством контактирующих с внутренней поверхностью опорного кольца регулировочных клиньев н пропущенных через них крепежно-регулировочных болтов с выталкивающими гайками, а также матрицу, скрепленную с матрицадержателем посредством ввинченной в его отверстие прижимной гайки, и жестко закрепленный на верхней плите пуансон, отличающийся тем, что, с целью уменьшения разностенности выдавливаемых изделий и сокращения времени настройки штампа, он снабжен выполненными на верхней части каждого из крепежно-регулировочных болтов фланцами с нанесенными на них делительными шкалами и установленным на верхнем торце матрицедержателя поворотным кольцом с указателем градиента разностенности изделия, причем в каждой четверти окружности этого кольца нанесена информационная шкала, взаимосвязанная с делительной шкалой крепежно-регулировочного болта зависимостью (1) N N Atsilbe 2Stg где N,.,-число делений в одной из четвертей информационной шкалы; делений на делительной Мдед - число шкале фланца крепежно-регулировочного болта; -шаг резьбы винтового соединения болта с нижней плитой; -угол конусности контактирующей л (Л с регулировочным клином поверхности матрицедержателя; At -разнотолшинность стенки изделия; А -угол отклонения градиента разностенности от базовой плоскости, проходящей через противорасположенныерегулировочные клинья. 2. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен расположенными между регулировочными клиньями и выталкиваю щими гайками упорными подшипниками, 00 а на прижимной гайке выполнен цилиндрический бурт, сопряженный по скользящей посадке с проточкой, выполненной в отО1 верстии матрицедержателя.

L - длина дуги между делениями вдоль размечаемой окружности информационной щкалы.

Таким образом, для заданных и рассчитанных значений информационной щкалы при повороте крепежно-регулировочного болта на одно деление делительной щкалы матрица переместится под действием клина

на величину ДР а при повороте на п делений

.(5).

(4)

При Пин р Пдел подставив формулу (2) в уравнение (4), получим ДР„ , т. е. матрица во всех случаях продвигается на величину, равную но.ювине разностенности изделия. Следовательно, чтобы устранить разностенность А1, iia,a,o юрелвинуть матрицу

41 2

вдоль ее градиенпа на велич-ину - мм, что

вынолняется когда п.

п

viHcpПодготовку к Работе Н1тамна и настройку инструмента по разностснностн производят следуюнщм образом.

Известно, что при выдавливании заготовки пуансон под действием высокой нагрузки изгибается до некоторого устойчивого положения, а затем производит деформирование. Поэтому разностенность, например, выдавленного стакана 24 неодинакова вдоль образующей цилиндра (фиг. За). Измерение разностенности изделия в этом случае ве;1ут в той нлоскости, где она наиболее нежелательна. Разностенность изделия замеряют на оправке с помощью индикатора часового типа.

Перед выдавливапием на недеформируеMoii к|К)мке заготовки 25 11ан()сят )нску 26 (фиг. 36). Заготовку укладывают в матрицу риской и сторону, Например, клина А (фиг. 2). Штамп перед этим грубо сцентрирован. После выдавлир;ания за1отовки на индикаторном приборе замеряют разностенность изделия в требуемой плоскости, устанавливают минимальную толндину стенки изделия и в этом месте на ту же кромку наносят вторую риску 27 (фиг. 3«), чем-то отличающуюся от 1е)Бой. Вычисляют значен.ие разноетенности изделия At - trnax Устанавливают изделие в .матрицу нервой риской к клину Л и новорачйвают кольцо указателем градиента разностениости ко второй риске на изде.лии, т. е. в нанразлении tmjn. При эюм напротив каждого регу.лировочного клина на поворотном кольце остановятся соответствующие цифры информационной шкалЕз со знаками ( + ) или ( - ), показывающие, в какую сторону i-ребуется подкрутить болты, на поверхности фланцев которых нанесены соответствующие указатели. При нравой резьбе винтового соединения болта знак ( + ) означает завернуть болт (или опустить клин), а знак (-) -вывернуть болт (или поднять клин). Поэтому всегда вначале выворачивают один болт, т. е. крутят в сторону знака (--), а затем противоположные и.м заворачивают. Числа на инфор.мационной шкале, лежащие напротив клиньев, умножаются на величину разностенности 4t (о чем имеется на поворотном кольце нометка 28 на фиг. 2), так как расчет информационной нжалы, как было вьцпе указано, велея для значения Д1 1 мм. Полученный результат показывает, на сколько делений делительной шкалы кренежн()-регу;ц1ровочного болта надо повернуть болты в соо ветствуюплую сторону, чтобы ликвидировать разностенность изделия.

Это дает возможноеть с первого образца с высокой точностью отцентрировать инструмент. Для проверки результата выдавливают ен1е одну заготовку с измерениями и настройкой по описанному методу. После окончательной центрации инструмента для устранения сменд,ения матрицедержателя кренежно-регулировочные болты затягивают с одинаковым усилием. Штамп готов к работе.

Как показывают эксперименты, в таком штампе практически можно получать изделия с разностенностью порядка 0,03- 0,05 мм с первой или второй заготовками.

Пастройку штампа можно проиллюстрировать на г римере обратного выдавливания высоких цилиндрических изделий тина «стакан.

Требуется получить изделие диа.метром 50 .мм, высотой 140, толщиной стенки 0,5 и толщиной дна 1 мм из алюминиевого сплава АД1. Допустимая разностенность изделия не больше ±0,05 мм. Усилие выдавливания составляет около 220 тс. Для выдавливания используется заготовка 0 50 и толщиной 7 мм. Штамповку производят на 1идравлическом прессе усилием 630 тс. Перед выдавливанием на верхней кромке заготовки делается первая насечка и заготовку укладывают на дно матрицы насечкой в сторону клина А (фиг. 2). Штамп предварительно грубо сцентрирован, например, но зазору между пуансоном и матрицей. После выдавливания заготовки замеряют разностенность и выявляют участок с минимальной толщиной стенки, который отмечают второй насечкой. Изделие вставля.ют обратно в матрицу, ориентируя первой насечкой з сторону клина А, а в сторону второй насечки устанавливают указатель градиента разностенности поворотного кольца (фиг. 2) Напротив все.х клиньев устанавливаются соответствующие числа информационной шкалы: против кли}1а , против Б +29, против В +43 и против клина :--29. Знаки ( -) и ( + ) означают, что кли11ья А и Г надо поднять, а клинья Б и В опустить. Допустим, разностенность изделий в замеряемой нонеречной плоскости равна 0,2 мм. Тогда указанные числа информационной гнкалы умножают на 0,2 и получают значения, соответствующие количеству делений для де.лительных Н1кал крепежно-регулировочны.х болтов. Так, клинья А и Г надо поднять, вывертывая их болты на 8,5 и б делений, а клинья Б и В опускают, завертывая их болты соответственно на 6 и 8,5 делений. После этого онерацию повторяют с другой заготовкой. Если разностенность удовлетворяет требованию чертежа на изделие, то крепежно-регулировочные болть; равномерно затягивают, чтобы не произошло разбалтывания системы, и приступают к валовому производству.

Таким образом, предлагаемая конструк1Ц-1Я нгга.мна для выдавливання изделий тина

тонкостенных стаканов значительно сокращает время его настройки, экономит настроечные заготовки, выбрасываемые обычно в брак, и повышает качество изделий по разностенности практически с любой реально возможной для данного процесса и оснастки точностью. Регулировка инструмента в этом штампе зависит не от габаритов изделия, а только от градиента разностенности и от ее величины At.

Предлагаемый штамп может быть использован для получения полых изделий

комбинированным выдавливанием, а также вытяжкой, при этом указатель градиента разностенности должен быть перенесен на диаметрально противоположную сторону информационной шкалы.

Штамп может быть использован для получения эксцентриковых втулок заданной размерности, а также для проведения научно-исследовательских работ при изучении работы штампового инструмента, устойчивости процессов деформирования и т. д. в качестве штампа прибора.