Устройство для штамповки эластичной средой Советский патент 1991 года по МПК B21D22/10 B21D28/18 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке эластичной средой, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении деталей из листовых заготовок.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет использования устройства на оборудовании различной мощности, а также повышение производительности процесса и его экономичности путем обеспечения неразрушающего предохранения оборудования от перегрузок.

На чертеже показано устройство для штамповки эластичной средой (слева от осевой линии - в рабочем состоянии, справа - в исходном состоянии).

Устройство содержит контейнер 1 и размещенные в контейнере 1 эластичную

матрицу 2, имеющую высоту h и шаблон-пуансон 3 высотой t Предохранительные эле менты 4 выполнены эластичными, имеют коническую форму и размещены в конических отверстиях 5 в периферийной части дна контейнера 1 вне зоны проекции шаблон- пуансона 3, который контактирует с прижимной плитой 6. Глубина конического отверстия - IOT, максимальный и минимальный диаметры - DOT, dor.

На чертеже глубина от равна толщине дна контейнера, но возможны и другие конструктивные варианты. Конические отверстия 5 обращены к эластичной матрице 2 большими основаниями и расположены равномерно на равном расстоянии от внутренних стенок контейнера 1. Количество упругих вставок, их размеры и упругие характеристики определяются из следующих соотношений:

Изобретение касается обработки металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении деталей из листовых заготовок. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет использования устройства на оборудовании различной мощности, а также повышение г/ производительности процесса и его экономичности путем обеспечения неразрушающего предохранения оборудования от перегрузок. Дно контейнера 1 выполнено с коническими отверстиями, обращенными большим основанием к эластичной матрице 2 и расположенными равномерно по периферии дна контейнера 1 на равном расстоянии от его внутренних стенок. В отверстиях установлены эластичные предохранительные элементы (ПЭ) 4. При проведении процесса штамповки эластичная матрица 2 воздействует на ПЭ 4, которые смещаются на величину А Нот. Происходит их удлинение на величину А I. При превышении A hp ПЭ 4 также смещаются на величину, большую расчетной величины A hot. Количество ПЭ 4, их размеры и упругие характеристики определяются в соответствии с приведенными зависимостями. В результате использования эластичных ПЭ 4 обеспечиваются плавные не превышающие критической величины нагрузки на силовые узлы пресса. 1 з. п. ф-лы., 1 ил,1 6 3 J.L О 00 со 00 Јь

0.883 AhOTEi (Зм - Suf

h (SM -8Ш -n SOT) 3 2 (2VsM-Slu- ;-SuJ-n-SoT)

1,25 n Al E2D

П -Ei

ldVl-рз -3(1 -iv)

lor 1,2 (I + AhoT + Al) (2), где Длот - D Амин (4)

(3)

(l + Al)± /tg2«(l + A)2-r4tg2a(i+Al)

где А Нот - глубина заполнения отверстий материалом эластичной матрицы;

EI, E2 - модули упругости материала эластичной матрицы и предохранительных элементов;25

pi. pi коэффициенты гистерезисных потерь материала эластичной матрицы предохранительных элементов;

h - высота эластичной матрицы;

SM - площадь проекции эластичной мат- 30 рицы на плоскость, перпендикулярно оси устройства;

5ш - площадь проекции шаблон-пуансона на плоскость, перпендикулярную оси устройства;35

SOT - площадь большего основания отверстия;

D, d - максимальный и минимальный диаметры предохранительного элемента;

V - коэффициент Пуассона материала эластичной матрицы;

DI - максимальный диаметр предохранительного элемента после деформации;

а- угол конусности отверстия;

А мин - расстояние между боковой стенкой шаблон-пуансона и внутренней стенкой контейнера;

V - объем предохранительного элемента.

Имеются дополнительные расчетные зависимости, основанные на известных представлениях:

тгС&г, ,

JOTл- i(о;

л

4

,2 , Л

(7)

V - (D + сГ + D -d),

Ahp

t( bvt Зщ) + f ( $4 S3) + n VCM SM

0,2 h, (8)

n-количество предохранительных эле-40 r дьр - рабочий ход шаблон-пуансона (с ментов или отверстий;начала взаимодействия с эластичной матриI, АI - высота предохранительного эле- цей до момента деформации); мента и его удлинение при деформации;t ВЫСОТа шаблон-пуансона:

П - стойкостный параметр материалаf - толщина заготовки;

эластичной матрицы;45 s3 - площадь заготовки,

(1)

(3)

(5)

V - коэффициент Пуассона материала эластичной матрицы;

DI - максимальный диаметр предохранительного элемента после деформации;

а- угол конусности отверстия;

А мин - расстояние между боковой стенкой шаблон-пуансона и внутренней стенкой контейнера;

V - объем предохранительного элемента.

Имеются дополнительные расчетные зависимости, основанные на известных представлениях:

тгС&г, ,

JOTл- i(о;

л

4

,2 , Л

(7)

V - (D + сГ + D -d),

Ahp

t( bvt Зщ) + f ( $4 S3) + n VCM SM

0,2 h, (8)

r дьр - рабочий ход шаблон-пуансона (с начала взаимодействия с эластичной матриVc

(D2 + Di2 + DDi)

VCH объем эластичной матрицы, смещаемый в конические отверстия:

ЛГ ДЬрт

12

В универсальном блоке с h 20 мм Зм 11309,733 мм2 (диаметр мм).

Устройство работает следующим образом.

При передаче нагрузки эластичной матрице 2 от шаблон-пуансона 3, а затем и от прижимной плиты 6 происходит перераспределение материала эластичной матрицы 2 в зазор между рабочим инструментом 3 и контейнером 1. При этом давление воздействует на предохранительный элемент 4, при этом давлении он смещается на величину Ahor, происходит удлинение на величину Д и осуществляется формоизме- рение заготовки (вырезка, пробивка). При превышении Д hp расчетной величины упругая вставка смещается также на величину, большую расчетной величины Д Йот, и таким образом обеспечиваются плавные, не превышающие критической величины, нагрузки на силовые узлы пресса. При различных геометрических и упругих характеристиках величины Д hp Д hot будут различными, и соотношения (1) - (5) определяют также интервалы регулируемого хода пресса с учетом высоты штампа.

П р и м е р. В универсальном блоке с h 20 мм, 3 11309,733 мм2 (диаметр мм), 5ш 7853,981 мм2 (диаметр duj 100 мм), 33 10207,034 мм2 (диаметр ds 114 мм), Ei 2 кг/мм (полиуретан СКУ- 7/1) и Е. 1 кг/мм2 (полиуретан СКУ-7) при I 4 мм, f 0,2 мм, размерами вставки мм, d 3 мм, 12 мм, pi 0,230, pi 0,250, v 0,492, П 0,04 (.01 + + 0,06) имеем:

3 ( 1 1 кг/мм2 ПРИ n 2 SOT 50,265 мм мм;

Д i 2,6

J ALIlD. 1 645 Kr/MM2i tg а 0 208. V 304,734 мм3; DI 7,883 мм; hOT 0,279 мм,

(&. - ЗшУ

оаазАЬс.-Е

0,025 кг/мм2

1,645 + 0,025 1,670 1,666 кг/мм2.

0,883 ДпотЕ1

hvT

3/2

W (Зм-Зш-п-Зот) (2 5м-Зш- 5м 5ш-гГз7) 1,25 п Д E2D П EI .

ldVi-рг -3(1-11/)

D -Di

D -Di

от 1,2 (I + ДЬот + Д1), где Дг1от 9 „ ; D Дмин;

Ј. 4 CZ

5

0

5

5

0

5

0

0

5

0

Выполнение неравенства (1) с небольшой разностью левой и правой части гово рит о том. что выбранные величины конструктирных параметров и механические характеристики обеспечивают работу предохранительных элементов. В общем случае можно рекомендовать во избежание

заклинивания-j- 0,3...0,5.

При проведении расчета следует задаваться величиной Д1, выбранной в соответствии с приведенным неравенством.

Глубина отверстия определяется

lor 1,2 (0,279 f 12 + 2,6) «18 мм.

Выбранные параметры обеспечивают также выполнение зависимости (8). Расчеты не приводятся.

Формула изобретения

3/2

(5м-Зщ)2

(

D -Di

9 „

(l + Al)± /tg2a(l + Al)2где Ahoi - глубина заполнения отверстий материалом эластичной матрицы;

Е1, Е2 - модули упругости и предохранительных элементов;

. pi коэффициенты гистереэисных потерь соответствующих материалов;

h - высота эластичной матрицы;

SM площадь проекции эластичной матрицы на плоскость, перпендикулярную оси устройства;

5ш - площадь проекции шаблон-пуансона на плоскость, перпендикулярную оси устройства;

SOT - площадь большего основания отверстия;

D,d - максимальный и минимальный диаметры предохранительных элементов;

(

п - количество предохранительных элементов (или отверстий);

I, Д I - высота предохранительного элемента и его удлинение при деформации;

П - стойкостный параметр материала эластичной матрицы;

v - коэффициент Пуассона материала эластичной матрицы;

DI - максимальный диаметр предохранительного элемента после деформации;

а - угол конусности отверстий;

Амин - расстояние между боковой стенкой шаблон-пуансона и внутренней стенкой контейнера;

V - объем предохранительного элемента.