Способ штамповки листовых материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B21D22/10 

Изобретение относится к обработке таллов давлением и касается способа и устройства для штамповки листовых материалов, в частности, очень тонких листовых заготовок большого размера, применяемых в автомобильной промышленности

или имеющих сложную форму, с пуансоном, деформируемым под плунжером.

Цель изобретения - создание нового способа и устройства, которые сохраняют эффективность и долговечность подушки из упругого материала, обеспечивают получе00

hO

ю ю

XI 00

Сл)

ние штампованных деталей средней глубина, но большой поверхности, таких как автомобильные детали, центральная часть которых практически никогда не имеет форм вращения, но имеет сложные, не разворачиваемые формы, не имеют проблемы отсасывания.

Для устранения перечисленных недостатков в описываемом способе в процесс доводки детали одновременно перемещают часть или всю матрицу, а также в процессе удержания заготовки осуществляют изгиб кромки заготовки в локальных зонах посредством верхнего зажима.

В устройстве для штамповки листовых материалов матрица имеет вертикально подвижную часть, а само устройство снабжено регулировочным узлом перемещения, взаимодействующим с упомянутой частью матрицы при доводке детали.

Матрица может быть выполнена в виде кольцевой периферийной части и сердечника, имеющих на торцах, обращенных к упругой подушке, рабочий профиль, при этом, сердечник установлен в отверстии кольцевой части с возможностью вертикального перемещения.

Матрица может быть выполнена в виде кольцевой периферийной части и сердечника, имеющих на торцах, обращенных к упругой подушке, рабочий профиль, при этом, кольцевая периферийная часть установлена с возможностью вертикального перемещения относительно сердечника.

Вся матрица может быть установлена с возможностью вертикального перемещения.:

Упругая подушка устройства имеет постоянный объемы выполнена из деформируемого несжимаемого материала.

Устройство снабжено средствами регулирования усилия сжатия верхнего зажима в процессе удержания заготовки, а также средством поглощения излишнего объема упругой подушки, которое может быть расположено в пуансоне или со стороны боковой поверхности упругой подушки.

На фиг. 1 дан вид в перспективе, показывающий различные элементы, составляющие устройство для штамповки; на фиг. 2 - схематичный i вид в перспективе матрицы, показывающий размещение листовой заготовки на этой матрице перед штамповкой; на фиг. 3-6 - схематический вид в сечении А-Афиг, 1 в процессе последовательных этапов формирования детали; на фиг. 7 - вид в перспективе варианта устройства для штамповки с подвижным сердечником матрицы; на фиг. 8-10 - схематический вид сечения Б--Б фиг. 7 в процессе последовательных

этапов формирования детали; на фиг. 11 - вид в сечении варианта устройства для штамповки с подвижной матрицей и средст- вами регулирования усилия сжатия верхнего зажима в процессе удержания заготовки; на фиг. 12 - вид в сечении варианта устройства штамповки со средством поглощения излишнего объема упругой подушки; на фиг. 13 - диаграмма, показывающая цикл уст0 ройства в процессе предварительной формовки и окончательного формирования детали.

Устройство для реализации способа штамповки, показанное на фиг. 1 имеет ос5 нование 1, центральная часть которого составляет полость для матрицы 2, выполненной, в случае необходимости, из материала основания 1 и которая имеет в верхней части рабочий профиль, соответст0 вующий профилю окончательно получаемой детали.

Основание 1 имеет периферийную часть, образующую нижний зажим заготовки 3, расположенный на верхнем уровне ра5 бочего профиля матрицы 2, и верхнюю часть, образующую зону 4 для изгиба углов края листовой заготовки 5.

Кроме того, матрица 2 имеет полость 6, в которую проникает сердечник 7, скользя0 щий в последней, верхняя поверхность которого дополняет рабочий профиль матрицы 3 для получения профиля конечной детали.

По первому варианту реализации, пока5 занному на фиг. 1, сердечник 7 подвижен и взаимодействует с регулировочным узлом перемещения 8, который может состоять, например, из многопластинчатого тормоза, пружины или гидравлического цилиндра,

0 или любой другой соответствующей системы. .:...... -.- .- ;

Над основанием 1 устройство для штамповки имеет корпус 9, нижняя часть которого составляет верхний периферийный

5 зажим заготовки 10Верхний периферийный зажим заготовки 10 имеет внешние размеры меньше, чем размеры основания 1 для того, чтобы достичь нижнего зажима заготовки 3.

0. Корпус 9 имеет полость 11, в которую проникает пуансон 12. Пуансон 12 имеет подушку 13 из упругого материала, а на верхней части - плиту 14. Кроме того, корпус 9 снабжен по периферии двумя фланцами 15

5 и 16, расположенными друг над другом.

Первый фланец 15 поддерживает гидравлические цилиндры 17, каждый шток которых проходит второй фланец 16 через отверстия 18 и взаимодействуете плитой 14 пуансона 12 для Образования системы его

подъема в конце этапа окончательной формовки и, в случае необходимости, регулирования давления верхнего зажима заготовки 10.

Листовая заготовка 19 имеет в локальных зонах вырезы, формирующие уголки 5, которые (когда заготовка установлена на верхней поверхности основания 1) покоятся на определенных зонах 4 изгиба, как это показано на фиг. 2. Изгиб края выполняется на ограниченных зонах периферийного края листовой заготовки, соответствующих зонам 4 верхней части основания 1.

Способ штамповки листовой заготовки 19 реализуется следующим образом.

Листовую заготовку 19 устанавливают на верхнюю поверхность основания 1 углами 5 на зонах 4 (фиг. 3). Сердечник 7 выступает над рабочим профилем матрицы 2, а регулировочный узел перемещения 8 запирается соответствующим устройством (на чертеже не показано).

В первый момент наружный ползун 20 пресса (фиг. 4) удерживаемый посредством фланца 16 корпуса 9, опускается постепенно так, что верхний зажим фланца 10 вызывает в зонах, где листовая заготовка 19 опирается на зоны 4 изгиб края листовой заготовки,

В процессе первого этапа локальные зоны периферийной части листовой заготовки 19 удерживаются между зонами 4 и верхним зажимом заготовки 10 с целью реализации в этих зонах изгиба края листовой заготовки, обеспечивая таким образом удержание металла, который подвергается формовке.

Затем, внутренний ползун 21 пресса контактирует с плитой 14 пуансона 12 и вызывает опускание упругой подушки 13; рабочая поверхность которой входит в контакт с листовой заготовкой 19.

В ходе этого опускания (сердечник 7 находится в выдвинутом положении - фиг. 5) упругая подушка 13 сжимается и под воздействием этого сжатия вызывает деформацию листовой заготовки 19 так, чтобы реализовать предварительную формовку указанной заготовки и придать ей поверхность, равную поверхности окончательно получаемой детали.

На фиг. 6 показан этап окончательной формовки детали. Внутренний ползун 21 опускается в свое нижнее положение и вызывает посредством упругой подушки 18 окончательную формовку детали, формируемой предварительно в ходе первого участка опускания.

Одновременно с опусканием внутрен- него ползуна 21 и пуансона 12 регулировочный узел перемещения 9 отпирается и сердечник 7 высвобождается.

Напряжения сжатия, обусловленные опорой листовой заготовки 19 на матрицу 2 5 упругой подушкой 13, трансформируют воздействием упругой подушки 13 в напряжения растяжения, действующие на всю поверхность листовой заготовки 19 и вызывает перемещение этой заготовки во

0 всем располагаемом обьеме,

По мере опускания упругой подушки 13 в процессе этапов предварительной и окончательной формовки края листовой заготовки 19 удерживаются, проскальзывая между

5 нижним зажимом заготовки 3 и верхним зажимом заготовки ТО, а высота изгибаемых краев заготовки в локализованных зонах 4 уменьшается.

С другой стороны, а ходе этих этапов

0 плита 14 пуансона 12 сжимает гидравлические цилиндры 17, что приводит к регулированию усилия верхнего зажима заготовки 10, действующего на периферийный край листовой заготовки 19.

5 Этап высвобождения сформированной детали выполняется, прежде всего, подъемом внутреннего ползуна 21, что высвобождает пуансон 12. Под воздействием гидравлических цилиндров 17 пуансон 12

0 поднимается, увлекая упругую подушку 13. Отрыв упругой подушки 13 от сформированной детали выполняется от периферии к центру, так что воздух проникает между деталью и внешней поверхностью упругой по5 душки 13, предотвращая таким образом эффект усадки.

Затем, наружный ползун 20 поднимается и увлекает корпус 9, высвобождая окончательно сформированную деталь, которая

0 может иметь такую форму, как показано на фиг. 1.

По варианту, показанному на фиг. 7-10, основание 1, несущее матрицу 2, подвижно в вертикальном направлении и покоится на

5 опорной плите 22, которая взаимодействует с регулировочным узлом перемещения 8, состоящим, например, из многопластинчатого тормоза, пружины или любой другой соответствующей системы.

0

Как и в предыдущем варианте матрица 2 имеет полость 6, в которую проникает сердечник 7, верхняя поверхность которого дополняет рабочий профиль матрицы 2 для

5 получения окончательной детали. В этом варианте сердечник 7 неподвижен.

Опускание и регулирование усилия корпуса 9 под воздействием наружного ползуна 20 выполняется посредством пружин 23, направляемых колоннами 24.

Операция изгиба периферийного края листовой заготовки 19 в локализованных зонах (фиг, 3) и предварительной формовки указанной заготовки (фиг, 9) выполняется идентичным образом с предыдущим вари- антом путем последовательных опусканий верхнего зажима заготовки 10 и пуансона 12, причем регулировочный узел размещения 8 заперт.

. « Одновременно с операцией окончатель- ной формовки (фиг. 10) регулировочный узел перемещения 8 отпирается, высвобождая матрицу 2 в процессе этой операции.

По другому варианту, показанному на фиг. 11, основание 1 неподвижно, а комп- леке матрицы 2 подвижен в вертикальном направлении. Матрица 2 взаимодействует с регулировочным узлом перемещения 8.

По варианту, показанному на фиг. 12, устройство для штамповки имеет средства поглощения излишнего объема упругой подушки 13 по отношению к объему, определяемому поверхностью окончательно получаемой детали. Действительно, в ходе этапа предварительной формовки спуска- ние упругой подушки 13 деформирует цент- ральную часть листовой заготовки 19, сообщая ей в конце этапа предварительной формовки поверхность, равную поверхности получаемой окончательной детали. Про- должение опускания упругой подушки 13 для окончательного формирования листовой заготовки 19 приводит к подьему давления в ней, и в зависимости от реализуемой детали в случае необходимости к разнице объемов указанной подушки между этапом предварительной формовки и этапом окончательного формирования.;

Для этого пуансон 12 (фиг. 12) имеет верхний участок 25 и нижний участок 26, между которыми вставлены пружины 27 или любая другая эквивалентная система. Эти пружины 27 сжимаются выше некоторого давления для поглощения избыточного объема упругой подушки 13.

Средства поглощения избыточного объема упругой подушки могут располагаться вблизи указанной подушки, например, в боковых стенках корпуса 9.

На диаграмме фиг. 13 кривая I представляет собой цикл наружного ползуна 20, к кривая II показывает цикл внутреннего ползуна 21. Ход наружного ползуна 20 выполняется на расстоянии А, а ход внутреннего ползуна 21 - на расстоянии В,

На этой диаграмме обнаруживается для каждого цикла в С - изгиб края листовой заготовки в-локальных зонах, s D - удержание листовой заготовки, в Е - операция

предварительной формовки и в F - операция окончательной формовки детали.

Комбинация изгиба края в локальных зонах и применение упругой подушки обеспечивает получение деталей сложной формы, которая не может быть развернута, с листами малой способности к деформации и малой толщины.

Упругая подушка имеет постоянный объем и может быть выполнена из деформируемого и несжимаемого материала, размещаемого в случае необходимости в оболочке, (тот материал может быть эластомером или любым другим продуктом, отвечающим этим условиям).

Способ по изобретению может быть использован с тонкими пластинами, в частности, из пластмассы.

Формула изобретения

1.Способ штамповки листовых материалов, в частности, листового металла, на пресс с помощью упругой подушки путем размещения заготовки на основании, периферийная часть которого образует нижний зажим, а центральная - матрицу, удержания заготовки между верхним и нижним зажимами, предварительной формовки с получением заготовки с площадью поверхности, равной площади поверхности готовой детали, путем прижатия упругой подушки к заготовке и окончательной формовки с доводкой детали, осуществляемой в процессе опускания упругой подушки, о тли чающийся тем, что в процессе доводки детали одновременно перемещают часть или всю матрицу.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в процессе удержания заготовки осуществляют изгиб кромки заготовки в локальных зонах посредством верхнего зажима.

3.Устройство для штамповки листовых материалов, в частности, листового металла, содержащее основание, периферийная часть которого образует нижний зажим, а центральная - матрицу с рабочим профилем, средство предварительной штамповки заготовки в виде верхнего зажима, закрепленного на наружном ползуне, средство формовки детали в виде упругой подушки, жестко прикрепленной к пуансону, смонтированному на внутреннем вертикально подвижном ползуне, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что матрица имеет вертикально подвижную часть, а устройство снабжено регулировочным узлом перемещения, взаимодействующим с упомянутой частью матрицы при доводке детали.

4.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что матрица выполнена в виде кольцевой периферийной части и сердечника, имеющих на торцах, обращенных к упругой подушке, рабочий профиль, при этом сердечник установлен в отверстии кольцевой части с возможностью вертикального перемещения.

5.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что матрица выполнена в виде кольцевой периферийной части и сердечника, имеющих на торцах, обращенных к упругой подушке, рабочий профиль, при этом кольцевая периферийная часть установлена с возможностью вертикального перемещения относительно сердечника.

6.Устройство по п. 3, отл и ч а ю ще е- с я тем, что матрица установлена с возможностью вертикального перемещения.

7.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что упругая подушка имеет постой

янный объем и выполнена из деформируемого несжимаемого материала.

8.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено средствами регулирования усилия сжатия верхнего зажима в процессе удержания заготовки.

9.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- 10 с я тем, что оно снабжено средством поглощения излишнего объема упругой подушки.

10.Устройство по п. 9, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что средство поглощения излишнего объема упругой подушки расположено в

15 пуансоне.

11.Устройство по п. 9, от л и ч а ю щее- с я тем, что средство поглощения излишнего объема упругой подушки расположено со стороны ее боковой поверхности.

Использование: для изготовления деталей сложной формы, которая не может быть развернута из материалов с малой способностью к деформации и малой толщины. Сущность изобретения: способ штамповки листовых материалов, в частности листов металла, реализуется на прессе с помощью подушки из упругого материала. Формируемая листовая заготовка располагается на основании, периферийная часть которого образует нижний зажим заготовки, а центральная часть образует матрицу. Под воздействием наружного ползуна на периферийную часть листовой заготовки воздействует верхний зажим заготовки и 6тгибает ее локальные участки. Затем под воздействием внутреннего ползуна действует пуансон. В процессе первого этапа на листовую заготовку воздействуют упругой подушкой для выполнения предварительной формовки указанной заготовки, чтобы придать ей поверхность, равную поверхности окончательно получаемой детали. Затем в ходе второго этапа продолжают опускание упругой подушки и одновременно перемещают всю или часть матрицы для выполнения окончательного формирования детали с ее доводкой. Устройство предназначено для штамповки на прессах двойного действия. Имеет нижний и верхний зажимы заготовки, упругую подушку, соединенную с пуансоном. Матрица имеет вертикально подвижную часть в виде сердечника или .периферийной кольцевой части. Вся матрица может быть установлена с возможностью вертикального смещения. Имеется регулировочный узел перемещения, средства регулирования усилия сжатия верхнего зажима и средство поглощения излишнего объема упругой подушки с вариантами его размещения около упругой подушки, которая выполнена из деформируемого несжимаемого материала. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Фиг.З

Фиг. &

w

L.

г

(

21

Фиг. 5

Б

8

22

Фиг. 7

Фиг.8

/

11 V

10

Фиг. 9

-J

V

J

15

11

Фиг. 11