штамп для глубокой вытяжки

Формула изобретения

Штамп для глубокой вытяжки, содержащий установленные соосно пуансон и охватывающие его матрицу и прижим, причем последний выполнен в виде смонтированных на наружном ползуне пресса упругого металлического прижимного кольца и размещенного соосно и в контакте с ним кольцевого упора, диаметр выступающей части которого равен диаметру сопряжения вытяжной кромки матрицы с ее плоской поверхностью, отличающийся тем, что толщина упругого прижимного кольца выполнена постоянной в радиальном направлении и определяется из соотношения



где H толщина упругого прижимного кольца;

d диаметр пуансона, мм;

D_о наружный диаметр упругого прижимного кольца, мм;

_в предел прочности вытягиваемого материала, кгс/мм²;

E модуль упругости материала упругого прижимного кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении полых листовых деталей.

Известен штамп для глубокой вытяжки, содержащий установленные соосно пуансон и охватывающие его матрицу и прижим, причем последний выполнен в виде смонтированных на наружном ползуне пресса упругого металлического прижимного кольца и размещенного соосно и в контакте с ним кольцевого упора, диаметр выступающей части которого равен диаметру сопряжения вытяжной кромки матрицы с ее плоской поверхностью.

Использование этого штампа, обеспечивая высокое качество и широкие технологические возможности вытягиваемых деталей, сопряжено с дороговизной его изготовления из-за сложности конструкции упругого элемента в прижимном кольце.

Техническая задача, решаемая при использовании предложенного штампа для глубокой вытяжки, заключается в том, что он очень прост в изготовлении и в то же время обеспечивает высококачественное изготовление листовых деталей при сохранении широких технологических возможностей.

В штампе для глубокой вытяжки, содержащем установленные соосно пуансон и охватывающие его матрицу и прижим, последний из которых выполнен в виде смонтированных на наружном ползуне пресса упругого металлического прижимного кольца и размещенного соосно и в контакте с ним кольцевого упора, диаметр выступающей части которого равен диаметру сопряжения вытяжной кромки матрицы с ее плоской поверхностью, толщина упругого прижимного кольца выполнена постоянной в радиальном направлении и определяется из соотношения:

H 0,24/5,5d+D_o/ где d диаметр пуансона, мм;

D_о наружный диаметр упругого прижимного кольца, мм;

_в- предел прочности вытягиваемого материала, кгс/мм²;

E модуль упругости материала упругого прижимного кольца.

На фиг. 1 изображено сечение по плоскости симметрии в положении перед началом вытяжки детали и в промежуточный момент вытяжки детали (прижимное кольцо разгружено); на фиг. 2 то же, в промежуточный момент вытяжки детали (с нагруженным прижимным кольцом) и в момент окончания вытяжки детали; на фиг. 3 схема нагружения прижимного кольца.

Штамп содержит установленную на столе пресса 1 вытяжную матрицу 2, упругое прижимное кольцо 3, прикрепленное с помощью разрезного кольца 4 и болтов к кольцевому упору 5, пуансон 6, установленный на ползуне пресса.

Штамп работает следующим образом.

В исходном положении штампа упор 5 с прижимным кольцом 3 и пуансон 6 находятся в крайнем верхнем положении, что позволяет установить и сцентрировать заготовку по матрице 2. Включение рабочего хода пресса приводит сначала к опусканию прижимного кольца 3 до соприкосновения с заготовкой 7 с созданием усилия прижима.

P_пр.=0,3P_ш.=0,3dS_в (1) где P_ш усилие на пуансоне, потребное для вытяжки детали;

d диаметр пуансона;

S толщина вытягиваемой заготовки;

_в предел прочности штампуемого материала детали.

После этого опускающийся пуансон 6 сначала соприкасается с заготовкой 7 (см. фиг. 1), а затем осуществляет ее формообразование в вытяжную матрицу 2 в полуфабрикаты 8 и 9 (см. фиг. 1 и 2) и в изделие 10 (см. фиг. 2). При достижении пуансоном 6 крайнего нижнего положения (см. фиг. 2) осуществляется обратный ход пресса, при котором прижимное кольцо 3 и пуансон 6 поднимаются в крайнее верхнее положение, отштампованное изделие 10 снимается с пуансона 6 и удаляется из рабочей зоны штампа.

Вытяжка плоской заготовки 7 в полую деталь 10 сопровождается утолщением ее фланцевой части, причем наибольшее утолщение имеет место на наружной кромке заготовки. Диаметром D_т на фиг. 1 условно показано то, что получилось бы при вытяжке в обычном вытяжном штампе с креплением прижимного кольца 3 по всей его обратной поверхности к приводу его перемещения. Это приводит к тому, что фланцевая часть заготовки в кольцевой зоне, определяемой диаметром D_т и D_п, оказывается не прижатой прижимным кольцом 3, что приводит к складкообразованию штампуемого материала малой относительной толщины (= S/D_о0,01).

Применение же предложенного штампа с прижимным кольцом 3, выполненным из закаленной стали (модуль упругости Е= 2,110⁴ кгс/мм² с креплением его к упору 5 по кольцевой площадке с круговой осью диаметром D=d+2r(где rрадиус вытяжной кромки матрицы 2), приводит к образованию слабо изогнутой поверхности двойной кривизны, которую называют упругой поверхностью, причем форма этой поверхности характеризуется законом изменения прогибов пластины.

На фиг. 3 показана расчетная схема прижимного кольца, нагруженного по внутреннему контуру распределенными силами прижима P_пр, согласно которой прогиб прижимного кольца у внутренней кромки фланца при (a=d) составляет

(b²-a²) + ln²

(2) или с учетом значения P_пр, по формуле (1) и принятого обозначения K= b/a, получаем

(K²-1) + ln²K

(3)

Значение толщины S на наружной кромке фланца заготовки устанавливается согласно известной зависимости.

S S_o S

(4)

Очевидно, что прогиб прижимного кольца 3 должен соответствовать максимальному утолщению фланца заготовки при вытяжке, величина которого при вытяжке устанавливается по формуле:

S-S_o=S_o( -1)

(5)

Подстановка значений прогиба согласно формуле (2), =0,3 в формулу (3) и решение полученного уравнения относительно H/a приводит к зависимости, представленной в виде:

^{= 0,3(5,5+K),}

в результате чего формула (5) перепишется следующим образом:

H 0,24 (5,5d +D_o)

(6)

Таким образом, толщина прижимного кольца 3 в предложенном штампе зависит от геометрических параметров его формообразующих элементов (d и D_о) от предела прочности штампуемого материала (_в) и от модуля упругости материала прижимного кольца Е.