RU2714017C1

RU2714017C1 - Device for extracting shells from sheet workpieces of square shape

Info

Publication number: RU2714017C1
Application number: RU2019132728A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Юлия Вячеславовна Бессмертная; Сергей Николаевич Ларин; Владимир Денисович Кухарь; Александр Николаевич Малышев; Никита Алексеевич Самсонов
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-02-11

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to metal forming, namely, to die tooling intended for drawing square-shaped sheet workpieces. On lower plate there are poles, on which intermediate plate with cutting blade and guide planks is fixed. On top plate male die with rectangular male die for section and female drawing die is fixed. At the same time on clamp there are stencils, thickness of which exceeds thickness of sheet square billet. In the T-shaped slots of the clamp there located are H-shaped sliders with a side surface made at an angle. There is also a buffer device with pushers.EFFECT: higher quality of shells due to reduced formation of bit in hollow shell during drawing.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к штамповой оснастке, предназначенной для вытяжки листовых заготовок квадратной формы, в результате которой получают цилиндрические или квадратные в плане оболочки.The invention relates to the processing of metals by pressure, namely to die tooling designed for drawing sheet blanks of a square shape, as a result of which cylindrical or square shells are obtained.

При получении цилиндрических или квадратных в плане оболочек из листовых материалов используют комбинированные штампы для одновременной вырубки кружка и вытяжки (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - 520 с.) В штампе имеется вырубная матрица, вытяжной пуансон, матрица-пуансон, служащая для вырубки пуансоном и вытяжной матрицей. При вытяжке необходим прижим, создаваемый прижимным кольцом. Сила прижима действует от нижнего буфера.Upon receipt of cylindrical or square in terms of shells from sheet materials, combined dies are used for cutting down a cup and an exhaust hood (Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. - 6th ed., Revised and supplemented. - L .: Engineering. Leningrad .division, 1979. - 520 p.) The die has a die cutting matrix, an exhaust punch, a punch matrix used for cutting a punch and an exhaust matrix. When extracting, the clamp created by the clamping ring is required. The force of the clip acts from the lower buffer.

При вытяжке с использованием квадратной заготовки в известном штампе возникает существенная корончатость на открытом торце оболочки. В процессе формоизменения плоской заготовки (круглой или квадратной) наблюдается локализация деформаций с возможным разрушением материала в области контакта плоской заготовки с тороидальной поверхностью пуансона, что связано с наличием в этой области растягивающих напряжений, в результате чего ограничиваются технологические возможности формоизменения заготовки.When drawing using a square billet in the known stamp, there is a significant coronation at the open end of the shell. In the process of forming a flat billet (round or square), localization of strains is observed with a possible destruction of the material in the contact area of the flat billet with the toroidal surface of the punch, which is associated with the presence of tensile stresses in this region, as a result of which the technological possibilities of forming the billet are limited.

Известен штамп для вытяжки (А.С. №741994, МПК⁸ B21D 22/02, B21D 37/12/ Опубл. 25.06.1980, бюлл. №23) принятый за прототип, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, пуансон, матрицу, прижим с равномерно расположенными по окружности радиальными пазами, в которых установлены с возможностью радиального смещения ползуны, а также привод перемещения ползунов, который выполнен в виде неподвижно закрепленного на нижней плите кольца, охватывающего прижим и несущего подпружиненные в радиальном направлении толкатели, каждый из которых взаимодействует с боковой поверхностью соответствующего ползуна, при этом боковая поверхность каждого ползуна выполнена профилированной, профиль которой рассчитывается по формуле, учитывающей начальный радиус заготовки, ее толщину, радиус матрицы вытяжки, зазор между матрицей и пуансоном и плоскостную анизотропию материала.Known stamp for hoods (AS No. 741994, IPC ⁸ B21D 22/02, B21D 37/12 / Publ. 25.06.1980, bull. No. 23) adopted for the prototype, containing the upper and lower plates, punch, die, clamp with radial grooves evenly spaced around the circumference, in which the sliders are mounted with the possibility of radial displacement, as well as a slide displacement drive, which is made in the form of a ring fixedly mounted on the bottom plate, covering the clamp and bearing radially spring-loaded pushers, each of which interacts with the side surface Compliant slider, the side surface of each profiled slide is formed, whose profile is calculated by the formula taking into account the initial radius of the preform, its thickness, the radius drawing matrix, a gap between the die and the punch and the planar anisotropy of the material.

Недостатком устройства является возможность создания только торцевого подпора в радиальном направлении, тогда как для устранения коронок в полученной полой оболочке требуется деформировать угловые участки квадратной заготовки до входа этих участков в полость матрицы для вытяжки.The disadvantage of this device is the ability to create only end support in the radial direction, while to eliminate the crowns in the resulting hollow shell, it is necessary to deform the angular sections of the square billet before these sections enter the cavity of the matrix for drawing.

Задачей изобретения является экономия листового металла путем обеспечения формоизменения угловых участков квадратной заготовки, позволяющий уменьшить или устранить коронки в полой оболочке в процессе вытяжки, расширение технологических возможностей при получении цилиндрических и квадратных в плане оболочек.The objective of the invention is to save sheet metal by providing a shape change of the angular sections of the square billet, which allows to reduce or eliminate the crowns in the hollow shell during the drawing process, expanding technological capabilities when producing cylindrical and square shells.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее нижнюю и верхнюю плиты, пуансонодержатель, пуансон, пуансон-матрицу для вырубки и вытяжки, опорное кольцо, прижим с равномерно расположенными по окружности радиальными Т-образными пазами и установленными ползушками с профильной боковой поверхностью, буферное устройство с толкателями, при чем на нижней плите установлены стойки, на которых закреплена промежуточная плита с отрезным ножом и направляющими планками, на верхней плите закреплена пуансон-матрица с прямоугольной формой пуансона для отрезки и матрицей для вытяжки, на прижиме выполнены трафареты, толщина которых на 0,1…0,2 мм больше толщины листовой квадратной заготовки, в Т-образных пазах расположены ползушки в форме двутавра с боковой поверхностью выполненной под углом Q, равным 30…45°.To solve this problem, a device is proposed comprising a lower and upper plate, a punch holder, a punch, a punch matrix for cutting and drawing, a support ring, a clamp with radial T-grooves evenly spaced around the circumference and mounted cushions with a profile side surface, a buffer device with pushers, moreover, racks are installed on the bottom plate, on which an intermediate plate is fixed with a cutting knife and guide rails, a punch-matrix with a rectangular is fixed on the upper plate with the shape of the punch for the cut and the die for drawing, stencils are made on the clamp, the thickness of which is 0.1 ... 0.2 mm greater than the thickness of the sheet square billet, in the T-shaped grooves are two-tee-shaped cushions with a side surface made at an angle Q, equal to 30 ... 45 °.

На фиг. 1, а показано устройство в исходном положении перед началом операции отрезки и вытяжки, на фиг. 1, 6 устройство после операции отрезки и перед началом операции вытяжки, на фиг. 2, а устройство перед началом операции вытяжки, на фиг. 2, 6 после окончания операции вытяжки, на фиг. 3 дан вид на прижим устройства с квадратной плоской заготовкой и ползушками перед началом выдавливания угловых участков квадратной заготовки, на фиг. 4 показан вид в плане на заготовку с ползушками, на фиг. 5 устройство настроенное на последовательное выполнение операций выдавливания, а затем вытяжки.In FIG. 1, a shows the device in its initial position before the start of the operation of the segments and hoods, in FIG. 1, 6 the device after the operation of the segments and before the operation of the hood, in FIG. 2, and the device before the start of the drawing operation, in FIG. 2, 6 after the end of the drawing operation, in FIG. 3 is a view of the clamping device with a square flat workpiece and creepers before extrusion of the corner sections of the square workpiece, in FIG. 4 shows a plan view of a blank with crawlers; FIG. 5 device configured to sequentially perform extrusion operations, and then hoods.

Устройство содержит нижнюю плиту 1, опорное кольцо 2, стойки 3, прижим 4, пружины 5, ползушки 6, отрезной нож 7, промежуточную плиту 8 с направляющими планками, по которым ориентируется полоса или лента 9, выталкиватель 10, пружины 11, пуансон-матрицу 12, матрицедержатель 13, верхнюю плиту 14, пуансон 15, толкатели 16, винт специальный 17, верхнюю шайбу 18, упругий элемент 19, нижнюю шайбу 20. В устройстве установлена квадратная заготовка 21. На прижиме 4 (Фиг. 3) расположены трафареты 22.The device comprises a bottom plate 1, a support ring 2, a stand 3, a clamp 4, a spring 5, a sprocket 6, a cutting knife 7, an intermediate plate 8 with guide rails that guide the strip or tape 9, the ejector 10, the springs 11, the punch matrix 12, die holder 13, upper plate 14, punch 15, pushers 16, special screw 17, upper washer 18, elastic element 19, lower washer 20. A square blank 21 is installed in the device. Stencils 22 are located on the clamp 4 (Fig. 3).

Устройство работает следующим образом. Для получения цилиндрических оболочек в устройство на нижнюю плиту 1 устанавливают цилиндрический пуансон 15, а на верхнюю плиту 14 пуансонодержатель 13 и пуансон-матрицу 12 с рабочей полостью матрицы диаметром d_м и пуансоном прямоугольной формы. При получении оболочек квадратной формы, соответствующий пуансон 15 и пуансон-матрицу 12, с рабочей полостью матрицы, выполненной размером «а_м» (фиг. 4). При этом пуансон выполнен также прямоугольной в плане формы. В радиальные пазы прижима 4 устанавливают подпружиненные ползушки 6, ширина полок которых составляет (0,8÷0,9)0,5d_м√2 для цилиндрических оболочек и (0,8÷0,9)а_м для оболочек квадратной формы. В исходном положении (фиг. 1, а) полосу 9 (или ленту), установленную в направляющих (не показаны) промежуточной плиты 8 подают до упора. Включают пресс и при рабочем ходе происходит отрезка квадратной заготовки 21 пуансон-матрицей 12 и ножом 7. Квадратная заготовка 21 помещается между трафаретами 22 и ползушками 6 (фиг. 3). Одновременно пуансон-матрица 12 входит в соприкосновение своим торцом с поверхностью боковых трафаретов 22, не соприкасаясь с поверхностью квадратной заготовки 21. Для этого трафареты 22 изготавливаются толщиной на 0,1…0,2 мм больше, чем толщина листовой заготовки 21. Прижим 4 под воздействием силы упругого элемента 19 через толкатели 16 контактирует с заплечиками опорного кольца 2, находясь в верхнем положении. Под действием пружин 5 ползушки 6 расположенные в т-образных пазах прижима 4 раздвинуты и контактируют боковой поверхностью с углом наклона Q с поверхностью опорного кольца 2. Далее происходит перемещение прижима 4 совместно с пуансон-матрицей 12 вниз. При этом ползушки 6 в результате контакта своей наклонной поверхностью под углом Q с поверхностью опорного кольца 2 сдвигаются в радиальном направлении на длину S (фиг.1, б), сжимая пружины 5 и воздействуя силой Р (фиг. 4) на угловые участки квадратной заготовки 21. Одновременно центральная часть квадратной заготовки соприкасается с торцом пуансона 15 для вытяжки и происходит операция вытяжки. При вытяжке в угловых участках квадратной заготовки 21 возникает жесткая зона (заштрихована), которая в известных устройствах не подвергается деформации и создает корончатость на открытом торце оболочки. Ползушки 6, перемещаясь в радиальном направлении на величину хода S (фиг. 1, б; фиг. 4) со скоростью превышающей скорость перемещения края заготовки в процессе вытяжки, выдавливают материал заготовки 21, формоизменяют ее в кружок. В процессе выдавливания угловых участков течение материала происходит только в радиальном направлении. Для устранения перемещения материала заготовки 21 в направлении по нормали к поверхности в устройстве используется нижний буфер, который создает требуемую силу, воздействующую на прижим 4, кроме того сила прижима также создается составляющей силы выдавливания, в результате чего ограничивается течение материала заготовки, с сохранением ее первоначальной толщины. В процессе рабочего хода происходит перемещение толкателей 16 вниз и упругое деформирование упругого элемента 19 буфера между верхней 18 и нижней 20 шайбами, установленными на специальном винте 17 с обеспечением требуемой при выдавливании силы прижима. При вытяжке квадратная заготовка 21 вступает в контакт с выталкивателем 10 и сжимает пружину 11.The device operates as follows. To obtain cylindrical shells, a cylindrical punch 15 is installed in the device on the lower plate 1, and a punch holder 13 and a punch-matrix 12 with a working cavity of the matrix with a diameter of d _m and a rectangular punch are installed on the upper plate 14. Upon receipt of the square-shaped shells, the corresponding punch 15 and the punch-matrix 12, with a working cavity of the matrix, made in size "a _m " (Fig. 4). Moreover, the punch is also made rectangular in terms of shape. In the radial grooves of the clamp 4, spring-loaded creepers 6 are installed, the width of the shelves of which is (0.8 ÷ 0.9) 0.5d _m √2 for cylindrical shells and (0.8 ÷ 0.9) and _m for square-shaped shells. In the initial position (Fig. 1, a), the strip 9 (or tape) installed in the guides (not shown) of the intermediate plate 8 is fed all the way. The press is turned on, and during the working stroke, a cut of the square billet 21 occurs with the punch matrix 12 and the knife 7. A square billet 21 is placed between the stencils 22 and the sliders 6 (Fig. 3). At the same time, the punch-matrix 12 comes into contact with its end face with the surface of the side stencils 22, without touching the surface of the square billet 21. For this, the stencils 22 are made 0.1 ... 0.2 mm thicker than the thickness of the sheet billet 21. Press 4 under the action of the force of the elastic element 19 through the pushers 16 is in contact with the shoulders of the support ring 2, being in the upper position. Under the action of the springs 5, the sliders 6 located in the t-shaped grooves of the clamp 4 are spread apart and contact the side surface with the angle of inclination Q with the surface of the support ring 2. Next, the clamp 4 is moved together with the punch-matrix 12 down. In this case, the creepers 6 as a result of contact of their inclined surface at an angle Q with the surface of the support ring 2 are shifted in the radial direction by the length S (Fig. 1, b), compressing the springs 5 and acting by the force P (Fig. 4) on the corner sections of the square billet 21. At the same time, the central part of the square billet is in contact with the end face of the punch 15 for drawing and the drawing operation is performed. When drawing in the corner sections of the square billet 21 there is a hard zone (shaded), which in the known devices is not subjected to deformation and creates a crown at the open end of the shell. Crawlers 6, moving in the radial direction by the amount of stroke S (Fig. 1, b; Fig. 4) at a speed exceeding the speed of movement of the edge of the workpiece during the drawing process, squeeze the workpiece material 21, shape it into a circle. In the process of extruding the corner sections, the material flows only in the radial direction. To eliminate the movement of the material of the workpiece 21 in the direction normal to the surface, the device uses a lower buffer, which creates the required force acting on the clamp 4, in addition, the clamping force is also created by the extrusion force component, as a result of which the flow of the workpiece material is limited, while maintaining its original thickness. In the course of the working stroke, the pushers 16 are moved downward and the elastic element of the buffer 19 is elasticly deformed between the upper 18 and lower 20 washers mounted on a special screw 17 to ensure the pressing force required during extrusion. When drawing the square billet 21 comes into contact with the ejector 10 and compresses the spring 11.

При обратном ходе под действием буфера штампа толкатели 16 перемещают прижим 4 вверх до упора в опорном кольце 2, а ползушки 6 под действием пружин 5 перемещаясь в радиальном направлении занимают исходное положение. Готовая оболочка снимается с пуансона 15 прижимом 4, или удаляется из пуансон-матрицы выталкивателем 10 под воздействием упругой силы пружины 11.During the reverse stroke under the action of the stamp buffer, the pushers 16 move the clamp 4 up to the stop in the support ring 2, and the crawlers 6, under the action of the springs 5, move in the radial direction to their original position. The finished shell is removed from the punch 15 by a clamp 4, or is removed from the punch matrix by the ejector 10 under the influence of the elastic force of the spring 11.

В результате совмещения операций выдавливания угловых участков и вытяжки получается цилиндрическая или квадратная в плане оболочка с ровным открытым торцом. Совмещение операций выдавливания в радиальном направлении и вытяжки приводит не только к экономии материала, но и существенно уменьшает величину растягивающих напряжений, возникающих в радиальном направлении на участке контакта торца пуансона 15 с поверхностью заготовки 22 (опасном сечении), предотвращая ее разрушение. Устройство позволяет при использовании листовых заготовок квадратной формы для получения цилиндрических и квадратных оболочек при более значительных степенях деформаций, сокращая число операций. Технологические возможности также расширяются при формоизменении заготовок из малопластичных материалов.As a result of combining the operations of extruding the corner sections and the hood, a cylindrical or square shell with a smooth open end is obtained. The combination of operations of extrusion in the radial direction and drawing leads not only to save material, but also significantly reduces the tensile stresses arising in the radial direction at the contact area of the end face of the punch 15 with the surface of the workpiece 22 (dangerous section), preventing its destruction. The device allows using square blanks to produce cylindrical and square shells at more significant degrees of deformation, reducing the number of operations. Technological capabilities are also expanding when forming blanks from low-plastic materials.

Уменьшая длину пуансона вытяжки 15 и создавая просвет между торцом пуансона и квадратной заготовкой 21 (фиг. 5) устройство позволяет последовательно выполнять сначала операцию выдавливания, а затем вытяжку, что также расширяет его технологические возможности.Reducing the length of the punch of the hood 15 and creating a gap between the end of the punch and the square billet 21 (Fig. 5), the device allows you to sequentially perform the first extrusion operation, and then the hood, which also extends its technological capabilities.

Claims

Устройство для вытяжки оболочек из листовых заготовок квадратной формы, содержащее нижнюю и верхнюю плиты, пуансонодержатель, пуансон, опорное кольцо, прижим с равномерно расположенными по окружности радиальными Т-образными пазами и установленными ползушками с профильной боковой поверхностью, буферное устройство с толкателями, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на нижней плите стойками, закрепленной на них промежуточной плитой с отрезным ножом и направляющими планками, закрепленной на верхней плите пуансон-матрицей, имеющей пуансон прямоугольной формы для отрезки квадратной заготовки и матрицу для вытяжки, установленными на прижиме трафаретами, толщиной на 0,1…0,2 мм превышающей толщину листовой квадратной заготовки, при этом упомянутые ползушки имеют форму двутавра с профильной боковой поверхностью, выполненной под углом Q, равным 30…45°.A device for extracting shells from sheet blanks of a square shape, containing the lower and upper plates, punch holder, punch, support ring, clamp with radially T-grooves uniformly spaced around the circumference and mounted cushions with a profile side surface, a buffer device with pushers, characterized in that it is provided with uprights mounted on the bottom plate, an intermediate plate fixed to them with a cutting knife and guide rails fixed on the top plate with a punch matrix, and it has a rectangular punch for cutting a square billet and a die for drawing installed on the clamp with stencils 0.1–0.2 mm thick exceeding the thickness of the sheet square billet, while the said creepers are in the form of an I-beam with a profile side surface made at an angle Q equal to 30 ... 45 °.