Штамп для вытяжки Советский патент 1990 года по МПК B21D22/20 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для изучения очага пластической деформации при вытяжке полых деталей с принудительным утонением стенки и вытяжке деталей с противодавлением.

Цель изобретения - увеличение надежности и повышение точности измерения параметров вытяжки.

На фиг. 1 показан штамп для вытяжки, используемый при вытяжке с принудительным утонением стенки; на фиг. 2 и 3 - штамп для вытяжки, используемый для вытяжки

с противодавлением; на фиг. 4 сечение

А-А на фиг. 1.

, Штамп содержит пуансон, состоящий из корпуса 1 и вставки 2, соединенной с корпусом 1, например, посредством резьбы. Вставка 2 выполнена в виде стакана такой высоты Н, что заведомо превышает максимальную высоту штампуемого изделия 3. Во вставке 2 расположен узел установки датчиков, выполненный в виде разъемной втулки 4, состоящей из двух продольных частей, соединенных между собой с пвмощью

(Л

пластин 5 с винтами 6. В стенке втулки 4 выполнены отверстия 7 для установки упругих элементов 8, выполненных в виде пластин. Форма отверстий 7 определяется формой применяемых упругих элементов 8, а их количество и расположение - задачами исследования. На упругих элементах 8 жестко закреплены датчики, например приклеены тензорезисторы 9. Выводы тензодатчиков 9 протянуты через отверстие 10, выполненное в кфпусе 1 пуансона, и соединены с регистрирующим прибором, например осциллографом (не показан).

содержит также матрицу 11. Перед началом работы производится сборка узла установки датчиков. Для этого в отверстие 7 одной из продольных частей сборной втулки 4 устанавливаются упругие элементы 8. Затем вторая продольная часть устанавливается так, чтобы пластины 8 совпали с ее отверстиями 7. Пластинами 5 и винтами 6 производят крепление между собой продольных частей сборной втулки 4. Собранный узел устанавливается во вставку 2.

ел

со со оосо

Штамп работает следующим образом. Заготовку 3, надетую на вставку 2 пуансона, протягивают через матрицу 11 под действием усилия вытяжки, прикладываемого к пуансону прессом. В процессе выпгяжки с принудительным утонением стенки (фиг. 1) усилие расходуется на формоизменение заготовки 3 в очаге 12 пластической деформации высотой /г и на создание усилия на дон- н1ую часть вытягиваемого изделия. За счет у|длинения заготовки при утонении она сколь- з|ит вверх по вставке 2 в очаге 12 деформа- 1|ии. Сжимающие напряжения а, действую- ф,ие в очаге 12 пластической деформации, направлены по нормали к поверхности матрицы 11 и вставки 2. Они уравновешиваются {растягивающими напряжениями в матрице 11 и сжимающими во вставке 2. Напряжение, действующее на вставку 2 со стороны Заготовки 3, стремится сжать вставку 2, что Приводит к деформации ее в радиальном направлении. Это сжатие воспринимают йластины 8, которые установлены с натягом it имеют точечный контакт со стенками осе- ого углубления вставки 2. Линейную деформацию пластин 8 фиксируют тензорезис- topbi 9. Чем больше напряжение с, тем на большую величину сжимаются вставка 2 и пластины 8 и тем большую величину сигнала с тензорезисторов 9 фиксирует осциллограф. Величину сигнала с тензорезисторов 9 осциллограф фиксирует непрерывно по ходу всего процесса вытяжки с утонением, так как |гензорезисторы 9 установлены по всей вы- роте вставки 2, а высота вставки Н заведомо превышает максимальную высоту штампуе- ого изделия. Это позволяет определить сжимающие напряжения, действующие на вставку 2 со стороны заготовки 3, в любой момент вытяжки с утонением. : Аналогично используется штамп для вытяжки при исследовании процесса вытяжки с противодавлением без прижима заготовки (фиг. 2) и с прижимом заготовки (фиг. 3). В этом процессе действие сжимающих напряжений Og со стороны заготовки 3 на вставку 2 обусловлено тем, что они возникают под действием давления жидкости в полости матрицы и вытяжном зазоре. Причем, в от.-щчие от вытяжки с утонением, сжимающие н;:пряжения со стороны заготовки 3 действую на вставку 2 по всей высоте про- тянуюй ч.1.:ти изделия /г .

.мающие напряжения о направлены tij lliil мaли к поверхности вставки 2. Они t „ьновешиваются сжимающими напряжениями, действующими во вставке 2. Напряжения, действующие со стороны заготовки 3 на вставку 2, стремятся сжать последнюю по всей высоте h протянутой части изделия. При сжатии вставки 2 в пределах упругих деформаций уменьшается ее диаметр dn, т. е. сжа ие вставки 2 приводит к деформации et- в радиальном направлении. Радиальное сжатие иставки 2 преобразуется в линейную

деформацию пластин 8, что фиксируют тен- зорезисторы 9. Чем больше напряжение о, тем больше сжимается вставка 2 и тем больше деформация пластин 8 и величина сигна- ла с тензорезисторов 9, которую фиксирует осциллограф. Величину сигнала с тензорезисторов 9 осциллограф фиксирует непрерывно по ходу всего процесса вытяжки с противодавлением, так как тензорезистс ы 9 устанавливаются по всей высоте Н вставки 2, кагорая заведомо превышает максимальную высоту штампуемого изделия. Это позволяет определить сжимающие напряжения, действующие на вставку 2 со стороны заготовки 3, в любой момент вытяжки с противо- 5 давлением в любой точке вставки 2, соприкасающейся с протянутой на высоту частью. Предлагаемый щтамп для вытяжки позволяет определить величину сжимающих напряжений, действующих на пуансон при вытяжке с утонением и вытяжке с противо- ° давлением. Зная величину сжимающих напряжений а,, действующих на пуансон в очаге 12 пластической деформации (фиг. 1) при вытяжке с утонением, можно определить силу трения, действующую между пуансоном 5 и заготовкой 3 в этом процессе, по формуле

P,,

где fi - коэффициент трения между материалами заготовки и пуансона; dn-наружный диаметр пуансона; /1 высота очага пластической дефор- 30мации, примыкающего к пуансону;

(J - величина сжимающих напряжений, действующих на пуансон в очаге пластической деформации, замеренная с помощью штампа. При исследовании процесса вытял«и 35 с противодавлением величина силы трения, действующая между пуансоном и заготовкой определяется по формуле Я,р л г „//г а4,

рде/г - высота протянутой части издатия;

Од - величина сжимающих напряжений,

действующих на пуансон со стороны

заготовки, замеренная с помощью

штампа.

Так как при использовании штампа АЧЯ 45 вытяжки фиксируется только определенная величина сигнала с тензорезисторов 9, а не напряжения а и а, то для определения напряжений по величине сигнала тензорезисторов используются известные тариро- вочные устройства.

yj Таким образом, использование предлагаемого штампа для вытяжки позвапяет повысить качество информации о действии сжимающих напряжений со стороны заготовки за счет исключения погрешностей установки датчиков в осевое углубление пуан- сона и за счет увеличения количества датчиков при их расположении в горизонтальных плоскостях по всей высоте узла установки датчиков.

Кроме того, предлагаемый штамп расширяет технологические возможности для изучения влияния анизотропии штампуемого материала на величину сжимающих напряжений со стороны заготовки за счет возможности установки упругих элементов с тен- зодатчиками во взаимно перпендикулярных направлениях.

Применение штампа при вытяжке с противодавлением позволяет повысить точность определения величины сил трения между заготовкой и пуансоном, а именно оценить влияние на эту силу различных смазок и тем самым определить влияние указанных сил трения на величину напряжений в опасном сечении заготовки. Применение штампа позволит также изучить влияние анизотропии штампуемого материала на величину сжи- маюш,их напряжений.

Формула изобретения

Штамп для вытяжки, содержащий соосно установленные матрицу, пуансон с осевы.м

углублением и узел установки датчиков, выполненный в виде фиксаторов, установленных в осевом углублении пуансона с кать- цевым зазором, и упругих элементов для крепления датчиков, выполненных в виде пластин с выпуклыми торцами, контактирующих с боковой поверхностью осевого углубления пуансона и размешенных одна над другой, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и повышения точности измерения параметров вытяжки, фиксаторы узла установки датчиков выполнены в виде втулки, разъемной вдоль ее образующей с отверстиями в стенке для размещения упругих элементов с датчиками.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для изучения очага пластической деформации при вытяжке полых деталей с принудительным утонением стенки и вытяжке деталей с противодавлением. Цель изобретения - увеличение надежности и повышение точности измерения параметров вытяжки. Штамп содержит матрицу и пуансон с полым корпусом, в котором размещен узел установки датчиков, выполненный в виде сборной втулки. В боковой стенке втулки для установки датчиков имеются отверстия, в которых размещены упругие элементы с датчиками. Возможна установка датчиков во взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет изучать анизотропию штампуемых материалов. 4 ил.

/Г осциллографа

Фиг.1

к осциллографа/

К.ощилпощзафу

А-А

Фиг.