RU2476286C2

RU2476286C2 - Die for drawing large-sized complex-shape parts

Info

Publication number: RU2476286C2
Application number: RU2010152393/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Юрьевич Ананченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2013-02-27
Also published as: RU2010152393A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to stamping, and may be used in drawing various parts from sheet materials. Blank is placed in die composed of male and female dies, holder, pneumatic suction cups, lifters and air release tube. Then, blank peripheral part is clamped by female die and holder when die outer slide moves up. Then, male die strains the blank central part when die inner slide moves down. Die inner and outer slides are driven backward and upward to withdraw blank drawn part. During inner slide back stroke, blank elongated part is retained in female die by pneumatic suction cups. Said pneumatic suction cups are fixed in female die at most unstable zones of blank elongated part and driven by controller. Total force of lifters exceeds that of pneumatic suction cups.

EFFECT: higher surface precision and quality, better stiffness and bearing capacity.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к листовой штамповке, и может быть использовано при вытяжке различных деталей из листовых материалов, преимущественная область применения - штамповка крупногабаритных деталей сложной формы, в том числе кузовных автомобильных, сельхозтехники, бытовой техники и т.п.The invention relates to the field of metal forming, in particular to sheet stamping, and can be used for drawing various parts from sheet materials, the preferred area of application is stamping of large-sized parts of complex shape, including automotive body, agricultural machinery, household appliances, etc. .

Известен способ вытяжки крупногабаритных облицовочных деталей кузовов автомобилей или им подобных деталей на прессах двойного действия, включающий загрузку заготовки в штамп, содержащий пуансон, матрицу, прижим, подъемники и трубки для удаления воздуха, прижим и торможение периферийной части заготовки, воздействие на центральную часть заготовки усилием деформирования при вниз, осуществление обратного хода внутреннего ползуна пресса вверх и удаление вытянутого перехода заготовки. Для удаления излишков воздуха в процессе вытяжки из зазоров между рабочими поверхностями пуансона, матрицы и заготовки, а также для исключения прилипания вытянутого перехода заготовки к рабочей поверхности пуансона используются изогнутые трубки, вставленные в отверстия пуансона (Нефедов А.В. Конструирование и изготовление штампов. - М.: Машиностроение, 1973, с.63-64, рис.46).There is a method of drawing large-sized facing parts of car bodies or similar parts on double-acting presses, which includes loading a workpiece into a stamp containing a punch, die, clamp, lifts and tubes to remove air, pressing and braking the peripheral part of the workpiece, and applying force to the central part of the workpiece deformation when down, the implementation of the reverse stroke of the internal slide of the press up and the removal of the elongated transition of the workpiece. To remove excess air during the drawing process from the gaps between the working surfaces of the punch, die and the workpiece, as well as to prevent sticking of the elongated transition of the workpiece to the working surface of the punch, curved tubes inserted into the holes of the punch are used (Nefedov A.V. Design and manufacture of dies. - M .: Mechanical Engineering, 1973, p. 63-64, Fig. 46).

Недостатком известного способа вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы на прессах двойного действия является то, что после окончания процесса формообразования, при обратном ходе внутреннего ползуна пресса с закрепленным на нем вытяжным пуансоном вверх, наружный ползун пресса с закрепленным на нем прижимом находится еще в нижней мертвой точке и продолжает осуществлять прижим фланцевой части заготовки. Из-за больших сил сцепления, возникающих в процессе формообразования, нередко происходит прилипание центральной части вытянутого перехода к рабочей поверхности пуансона, что при обратном ходе внутреннего ползуна пресса с вытяжным пуансоном вверх и удерживанию фланцевой части заготовки наружным ползуном с прижимом в нижней мертвой точке приводит к искажению формы и ухудшению качества вытянутого перехода. Потеря устойчивости вытянутого полуфабриката происходит в наименее жестких и устойчивых зонах, которыми являются плоские участки большой протяженности и центральные участки, наиболее удаленные от действия прижима, применение изогнутых трубок для удаления воздуха, вставленных в отверстия пуансона, не всегда помогает за счет больших сил сцепления между пуансоном и вытянутым полуфабрикатом.A disadvantage of the known method of drawing large-sized parts of complex shape on double-acting presses is that after the forming process is completed, during the reverse stroke of the internal press slider with the exhaust punch fixed on it, the external press slider with the clip fixed on it is still in the bottom dead center and continues to clamp the flange part of the workpiece. Due to the large adhesion forces arising during the shaping process, often the central part of the elongated transition sticks to the working surface of the punch, which during the reverse stroke of the internal press ram with the exhaust punch up and holding the flange part of the workpiece with the outer slider with the clamp at the bottom dead center leads to distortion of shape and deterioration in the quality of the elongated transition. The loss of stability of an elongated semi-finished product occurs in the least rigid and stable zones, which are flat sections of long length and the central sections farthest from the action of the clamp, the use of curved tubes to remove air inserted into the holes of the punch does not always help due to the large adhesion forces between the punch and elongated semi-finished product.

Частота возникновения эффекта прилипания и количественные характеристики ухудшения из-за этого геометрии и искажения формы вытянутого перехода зависят от сложности штампуемых деталей, состояния вытяжного штампа, качества листового проката, наличия смазки на заготовке и других факторов, сопутствующих технологическому процессу штамповки. Для несложных и неответственных деталей незначительное ухудшение геометрии и качества поверхности бывает несущественным, однако при вытяжке деталей наружной облицовки кузовов автомобилей, в первую очередь наружных панелей капота и крыши автомобиля, искажение лицевой поверхности недопустимо и ведет к ухудшению внешнего вида панелей и всего автомобиля в целом, увеличивает время и материальные затраты на подготовку производства, а также является решающим фактором при определении количества отштампованных панелей, уходящих в брак по лицевым дефектам.The frequency of occurrence of the sticking effect and the quantitative characteristics of the deterioration due to this geometry and distortion in the shape of the elongated transition depend on the complexity of the stamped parts, the state of the exhaust stamp, the quality of the rolled sheet, the presence of lubricant on the workpiece and other factors associated with the stamping process. For simple and irresponsible parts, a slight deterioration in the geometry and quality of the surface is insignificant, however, when extracting parts of the outer lining of car bodies, primarily the outer panels of the hood and car roof, distortion of the front surface is unacceptable and leads to a deterioration in the appearance of the panels and the whole car as a whole, increases the time and material costs of preparation for production, and is also a decisive factor in determining the number of stamped panels that are defective general defects.

Задачей изобретения является разработка нового способа вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, в первую очередь лицевых деталей кузовов автомобилей.The objective of the invention is the development of a new method of drawing large-sized parts of complex shape, primarily facial parts of car bodies.

Технический результат заключается в повышении точности и качества лицевой поверхности вытягиваемых деталей, улучшение их жесткости и несущей способности и экономии листового проката.The technical result consists in increasing the accuracy and quality of the front surface of the parts to be drawn, improving their rigidity and bearing capacity and saving sheet metal.

Поставленная задача решается за счет того, что в новом способе вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, содержащем загрузку заготовки в штамп, прижим и торможение периферийной части заготовки, воздействие усилием деформирования на центральную часть заготовки, обратный ход ползуна пресса и удаление из вытяжного штампа отштампованного полуфабриката, отличающемся тем, что при обратном ходе внутреннего ползуна пресса вверх вытянутый полуфабрикат заготовки удерживают в матрице посредством пневматических присосок, неподвижно закрепленных в матрице вытяжного штампа в наименее устойчивых зонах вытянутого перехода. Пневматические присоски могут быть неуправляемые, без пневмопривода, работающие за счет вакуум-эффекта, при этом суммарное усилие неуправляемых пневматических присосок должно быть меньше, чем усилие подъемников в вытяжном штампе. Также пневматические присоски могут быть управляемые, работающие от подачи сжатого воздуха через пневмоцилиндры или от подачи сжатого воздуха из магистральной сети пресса через командаппарат, то есть пневматические присоски включаются и выключаются при определенном положении ползуна пресса. Сжатый воздух подается к пневматическим присоскам в момент завершения процесса формообразования, вытянутый переход удерживается в матрице до тех пор, пока между вытянутым переходом и рабочей поверхностью пуансона, при обратном ходе ползуна пресса, не образуется зазор, достаточный для бездефектного съема вытянутого перехода.The problem is solved due to the fact that in the new method of drawing large-sized parts of complex shape, containing loading the workpiece into the stamp, pressing and braking the peripheral part of the workpiece, the action of the deformation force on the central part of the workpiece, the reverse slide of the press and the removal of the stamped semi-finished product from the exhaust stamp, characterized in that during the reverse stroke of the internal slider of the press upward, the elongated prefabricated workpiece is held in the matrix by means of pneumatic suction cups, motionlessly closing embedded in the matrix of the exhaust stamp in the least stable zones of the elongated transition. Pneumatic suction cups can be uncontrolled, without pneumatic drive, working due to the vacuum effect, while the total force of uncontrolled pneumatic suction cups should be less than the force of the lifts in the exhaust die. Also, pneumatic suction cups can be controlled, working from the supply of compressed air through the pneumatic cylinders or from the supply of compressed air from the main network of the press through the control unit, that is, the pneumatic suction cups are turned on and off at a certain position of the press slider. Compressed air is supplied to the pneumatic suction cups at the time of completion of the shaping process, the elongated transition is held in the matrix until, between the elongated transition and the working surface of the punch, during the reverse stroke of the press slide, a gap is formed that is sufficient for defect-free removal of the elongated transition.

Способ вытяжки характеризуется чертежами.The drawing method is characterized by drawings.

На фиг.1 изображен план низа предложенного вытяжного штампа, на фиг.2 - осевой разрез вытяжного штампа для осуществления способа вытяжки в момент окончания формообразования с неуправляемыми пневматическими присосками, на фиг.3 - осевой разрез вытяжного штампа в момент окончания формообразования с пневматическими присосками, управляемыми от пневмопривода, на фиг.4 - осевой разрез вытяжного штампа в открытом положении после окончания процесса вытяжки.Figure 1 shows a plan of the bottom of the proposed exhaust stamp, figure 2 is an axial section of the exhaust stamp for implementing the method of drawing at the end of shaping with uncontrolled pneumatic suction cups, figure 3 is an axial section of the exhaust stamp at the end of shaping with pneumatic suction cups, controlled from a pneumatic actuator, figure 4 is an axial section of the exhaust stamp in the open position after the end of the drawing process.

Способ вытяжки осуществляется в вытяжном штампе, содержащем пуансон 1, матрицу 2, прижим 3, пневматические присоски 4, подъемники 5, трубки для удаления воздуха 6.The extraction method is carried out in an exhaust stamp containing a punch 1, a die 2, a clamp 3, pneumatic suction cups 4, lifts 5, tubes for removing air 6.

На чертежах показан предлагаемый способ на примере вытяжки наружной панели капота автомобиля на прессе двойного действия. Листовую заготовку 7 загружают на поверхность матрицы 2, при ходе наружного ползуна пресса (на чертежах не показан) вниз листовую заготовку 7 зажимают и тормозят в периферийных зонах между матрицей 2 и прижимом 3. При ходе внутреннего ползуна пресса (на чертежах не показан) вниз центральная часть заготовки деформируется пуансоном 1, при смыкании рабочих частей пуансона 1 и матрицы 2 происходит окончательное формообразование элементов вытянутого перехода 8.In the drawings, the proposed method is illustrated by drawing the outer panel of the hood of a car on a double-acting press. The sheet blank 7 is loaded onto the surface of the matrix 2, during the course of the external slider of the press (not shown in the drawings) downward, the sheet blank 7 is clamped and braked in the peripheral zones between the die 2 and the clamp 3. During the course of the inner slide of the press (not shown), the central part of the workpiece is deformed by the punch 1, when the working parts of the punch 1 and the matrix 2 are closed, the final shaping of the elements of the elongated transition 8 occurs.

В процессе вытяжки воздух между рабочими поверхностями пуансона 1 и заготовки удаляется через трубки, вставленные в отверстия пуансона 1. После окончания процесса формообразования внутренний ползун пресса с пуансоном 1 идет вверх, а наружный ползун пресса с прижимом 3 остаются в нижней мертвой точке и продолжают удерживать фланцевую часть вытянутого перехода 8. При этом нередко возникает эффект прилипания центральной части вытянутого перехода 8 к рабочей поверхности пуансона 1 из-за больших сил сцепления, возникающих в процессе формообразования, что приводит к искажению формы и ухудшению качества вытяжного перехода 8. Для предотвращения эффекта прилипания в пазах матрицы 2 неподвижно установлены пневматические присоски 4, удерживающие вытянутый переход 8 внизу в его наименее жестких и устойчивых зонах, наиболее подверженных потери устойчивости, и помогающие ему отсоединиться от пуансона 1 при обратном ходе внутреннего ползуна пресса с пуансоном 1 вверх. Формообразование при вытяжке неглубоких пологих деталей происходит в основном за счет обтяжки заготовки 7 по пуансону 1, поэтому в центральной части матрицы 2, не участвующей в процессе формообразования, допускается выполнять освобождения для установки пневматических присосок 4. Координаты расположения и количество присосок 4 выбирается аналитическим путем и корректируется экспериментально при наладке вытяжного штампа в зависимости от конструкции штампа и конфигурации штампуемой детали. Присоски 4 могут быть установлены неуправляемые, в этом случае они соприкасаются с вытягиваемым переходом в конце процесса вытяжки и за счет вакуум-эффекта присасываются и удерживают его внизу в матрице при обратном ходе внутреннего ползуна пресса с закрепленным на нем пуансоне 1 вверх. При этом вытянутый переход 8 поднимается из матрицы 2 подъемниками 5 (на чертежах показаны пружинные подъемники), суммарное усилие которых превышает усилие пневматических присосок 4. После окончания процесса вытяжки и подъема вытянутого перехода 8, последний удаляют из вытяжного штампа вручную или средствами механизации и автоматизации.During the drawing process, the air between the working surfaces of the punch 1 and the workpiece is removed through tubes inserted into the holes of the punch 1. After the forming process is completed, the internal press slider with punch 1 goes up, and the external press slider with clip 3 remain at bottom dead center and continue to hold the flange part of the elongated transition 8. In this case, often the sticking effect of the central part of the elongated transition 8 to the working surface of the punch 1 occurs due to the large adhesion forces arising in the process of shaping which leads to distortion of the shape and deterioration of the quality of the exhaust transition 8. To prevent the sticking effect, the pneumatic suction cups 4 are fixedly fixed in the grooves of the matrix 2, holding the elongated transition 8 at the bottom in its least rigid and stable zones, most prone to buckling, and helping it to detach from the punch 1 during the reverse stroke of the internal slider of the press with the punch 1 up. Forming during the extraction of shallow shallow parts occurs mainly due to the tightening of the workpiece 7 according to the punch 1, therefore, in the central part of the matrix 2, which is not involved in the forming process, it is allowed to release to install pneumatic suction cups 4. The location coordinates and the number of suction cups 4 are selected analytically and It is adjusted experimentally when adjusting the exhaust stamp, depending on the design of the stamp and the configuration of the stamped part. Suction cups 4 can be installed uncontrollable, in this case they are in contact with the stretched transition at the end of the drawing process and, due to the vacuum effect, are sucked in and held down in the matrix during the reverse stroke of the internal press slide with the punch 1 mounted on it. In this case, the elongated transition 8 is lifted from the matrix 2 by lifts 5 (spring lifts are shown in the drawings), the total force of which exceeds the force of the pneumatic suction cups 4. After the process of drawing and lifting the elongated transition 8 is completed, the latter is removed from the exhaust stamp manually or by means of mechanization and automation.

Для более сложных деталей и более стабильного процесса штамповки возможно применение управляемых пневматических присосок 4, они могут срабатывать от подачи сжатого воздуха через пневмоцилиндры или от подачи воздуха из магистральной сети пресса через командаппарат пресса (на чертежах не показан), т.е. пневматические присоски включаются и выключаются при определенном положении ползуна пресса.For more complex parts and a more stable stamping process, it is possible to use controlled pneumatic suction cups 4, they can be triggered by the supply of compressed air through the pneumatic cylinders or from the air supply from the press main network through the press command (not shown), i.e. pneumatic suction cups are turned on and off at a certain position of the press slider.

В этом случае технологический процесс вытяжки происходит следующим образом. При достижении внутренним ползуном пресса с пуансоном 1 нижней мертвой точки от командаппарата пресса поступает команда на подачу сжатого воздуха к пневматическим присоскам 4, происходит присасывание вытянутого перехода 8 к пневматическим присоскам 4 и удержание его в матрице 2. Как только при обратном ходе внутреннего ползуна пресса с пуансоном 1, между вытянутым переходом 8 и рабочей поверхностью пуансона 1 образуется зазор, достаточный для бездефектного съема вытяжного перехода 8, подачу сжатого воздуха прекращают и пневматические присоски 4 прекращают удерживать в матрице 2 вытяжной переход 8. После окончания работы пневматических присосок 4 подъемники 5 поднимают вытянутый переход 8 и удаляют его вручную или средствами механизации и автоматизации. Вытянутый переход поступает на другие операции с оформлением окончательной формы детали 9.In this case, the technological process of drawing is as follows. When the internal slider of the press with the punch 1 reaches the bottom dead center, a command is issued from the press apparatus to supply compressed air to the pneumatic suction cups 4, the elongated transition 8 is sucked into the pneumatic suction cups 4 and held in the die 2. As soon as the internal slider of the press returns with the punch 1, between the elongated transition 8 and the working surface of the punch 1, a gap is formed sufficient for defect-free removal of the exhaust transition 8, the supply of compressed air is stopped and pneumatic additives the spacers 4 stop holding the exhaust passage 8 in the matrix 2. After the pneumatic suction cups 4 are finished, the elevators 5 raise the extended transition 8 and remove it manually or by means of mechanization and automation. The elongated transition goes to other operations with the design of the final shape of the part 9.

Таким образом, предлагаемый способ вытяжки, по сравнению с известным, обеспечивает повышение точности и качества лицевой поверхности вытягиваемых деталей, улучшение их жесткости и несущей способности, а также экономию листового проката за счет уменьшения количества брака деталей по лицевым дефектам.Thus, the proposed method of drawing, in comparison with the known one, provides an increase in the accuracy and quality of the front surface of the parts to be drawn, an improvement in their stiffness and bearing capacity, as well as a reduction in sheet metal by reducing the number of scrap parts for facial defects.

Аналогично предлагаемый способ реализуется при вытяжке крупногабаритных деталей сложной формы на прессах простого действия и на многопозиционных прессах- автоматах.Similarly, the proposed method is implemented when drawing large-sized parts of complex shape on single-action presses and on multi-position automatic presses.

Наиболее эффективно использование предложенного способа для вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, в первую очередь -лицевых деталей кузовов автомобилей больших габаритов и небольшой кривизны таких, как наружные панели капота и крыши.The most effective use of the proposed method for drawing large-sized parts of complex shape, primarily the front parts of car bodies of large dimensions and small curvature such as the outer panels of the hood and roof.

Claims

1. Способ вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, включающий загрузку заготовки в штамп, содержащий пуансон, матрицу, прижим, пневматические присоски, подъемники и трубки для удаления воздуха, прижим и торможение периферийной части заготовки посредством матрицы и прижима при ходе наружного ползуна пресса вниз, воздействие на центральную часть заготовки усилием деформирования посредством пуансона при ходе внутреннего ползуна пресса вниз, осуществление обратного хода наружного и внутреннего ползунов пресса вверх и удаление вытянутого перехода заготовки, отличающийся тем, что при осуществлении обратного хода внутреннего ползуна пресса вверх вытянутый переход заготовки удерживают в матрице посредством пневматических присосок, неподвижно закрепленных в матрице штампа в наименее устойчивых зонах вытянутого перехода заготовки, при этом суммарное усилие подъемников в штампе превышает усилие пневматических присосок.1. The method of drawing large-sized parts of complex shape, including loading the workpiece into a stamp containing a punch, die, clamp, pneumatic suction cups, elevators and tubes to remove air, clamping and braking the peripheral part of the workpiece by means of a die and clamp when the outer press slide moves downward, exposure to the central part of the workpiece by the deformation force by means of a punch during the course of the internal slide of the press down, the reverse stroke of the external and internal slide of the press up and the removal of characterized by the fact that during the reverse stroke of the internal slider of the press, the elongated transition of the workpiece is held in the matrix by means of pneumatic suction cups fixedly mounted in the die matrix in the least stable zones of the elongated transition of the workpiece, while the total force of the hoists in the stamp exceeds the force of the pneumatic suction cups .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при осуществлении обратного хода внутреннего ползуна пресса вытянутый переход заготовки удерживают в матрице посредством пневматических присосок, неподвижно закрепленных в матрице штампа, управляемых от командоаппарата пресса, до образования зазора между пуансоном и вытяжным переходом, достаточного для бездефектного отделения вытянутого перехода от пуансона. 2. The method according to claim 1, characterized in that during the reverse stroke of the internal slider of the press, the elongated transition of the workpiece is held in the matrix by means of pneumatic suction cups fixedly mounted in the die matrix, controlled from the press control unit, until a gap between the punch and the exhaust transition is formed, sufficient for defect-free separation of the elongated transition from the punch.