Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫТЯЖКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

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.

Известен способ вытяжки сложной крупногабаритной детали, включающий укладку заготовки, прижим фланца заготовки, втягивание центральной части заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением фланца заготовки посредством перетяжных ребер, причем центральный участок ребра выполнен эквидистантно контуру рабочей полости матрицы, а напротив угловых участков матрицы перетяжное ребро выполняют из двух участков, первый из которых изогнут в сторону от матрицы, а второй продолжает первый участок и угол между касательной в точке сопряжения центрального участка ребра и касательной в точке пересечения вторым участком ребра контура исходной заготовки не превышает 90° (Способ вытяжки сложной крупногабаритной детали. (Варианты), патент RU №2442672, приоритет от 31.12.2009).

Недостатком известного способа вытяжки является перерасход металла за счет увеличения размеров заготовки и ограниченная область применения только для достаточно простых деталей определенной формы.

Известен штамп для листовой штамповки, содержащий пуансон, матрицу с выемками по периферии ее прижимной поверхности и прижим с тормозными элементами в виде выступов на периферийной рабочей поверхности, имеющими прямоугольную, треугольную или трапецеидальную формы с боковыми сторонами, перпендикулярными прижимным поверхностям матрицы и прижима (Штамп для листовой штамповки, патент RU №1584221, приоритет от 28.12.1988).

Недостатком известного штампа является перерасход металла за счет увеличения размеров заготовки и ограниченная область применения только для достаточно простых деталей определенной формы.

Известен способ изготовления коробчатых деталей, включающий размещение листовой заготовки в штампе, содержащем пуансон и матрицу с перетяжными ребрами, расположенными эквидистантно ее рабочей полости, и дополнительными перетяжными ребрами, расположенными по нормали к ее рабочей полости и заканчивающимися за фланцем листовой заготовки, прижим фланца заготовки перетяжными ребрами матрицы, вытяжку центральной части заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением фланца заготовки за счет создания радиальных и тангенциальных растягивающих напряжений при вытяжке посредством перетяжных ребер матрицы (Патент RU №1542664, приоритет от 28.10.1987).

Недостатком известного способа является ограниченная область применения для достаточно простых деталей определенной формы.

Технической задачей изобретения является оптимизация процесса вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы с повышением точности их размеров, с повышением надежности штамповки и снижением нормы расхода листового материала на деталь.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, включающем укладку заготовки в штамп, прижим фланца заготовки, втягивание центральной части заготовки пуансоном в рабочую полость матрицы с одновременным торможением фланца заготовки посредством перетяжных ребер, создающих растягивающие радиальные напряжения, расположенных эквидистантно проему матрицы, и дополнительных ребер с противоположными участками, заканчивающимися за пределами исходной заготовки, отличающемся тем, что растягивающие тангенциальные напряжения формируют посредством дополнительных перетяжных ребер, расположенных параллельно направлению течения металла фланца заготовки, при этом участки дополнительных ребер, обращенные в сторону проема матрицы, выполнены сопряженными с перетяжными ребрами радиусами, составляющими (3,0-3,5) исходной толщины листовой заготовки с учетом положительного допуска на ее толщину, таким образом обеспечивают растяжение фланца заготовки. Участки дополнительных перетяжных ребер, осуществляющие тангенциальное растяжение фланца заготовки, выполнены высотой, равной (0,7-0,75)h, и шириной, равной (0,8-0,9)b, где h и b соответственно высота и ширина перетяжного ребра, расположенного эквидистантно проему матрицы, таким образом, обеспечивают дифференцированное растяжение фланца заготовки и исключение складкообразования.

По сравнению с вытяжкой деталей известными способами данный способ за счет исключения складкообразования заготовки дает повышение точности вытянутой детали, обеспечивает повышение надежности, уменьшение размеров заготовки и нормы расхода листового материала на деталь.

Сущность нового способа вытяжки характеризуется следующими графическими материалами, представленными на фиг. 1-5.

На фиг. 1 изображен план низа вытяжного штампа, на фиг. 2 - осевой разрез вытяжного штампа в момент прижима заготовки, на фиг. 3 - осевой разрез вытяжного штампа в момент окончания вытяжки, на фиг. 4 - увеличенный вид на матрицу с перетяжными ребрами, на фиг. 5 - увеличенный разрез вытяжного штампа по перетяжным ребрам.

Штамп для вытяжки содержит пуансон 1, матрицу 2 с перетяжными ребрами 4 и 5, прижим 3 с выемками под перетяжные ребра. На чертежах показан предлагаемый штамп на примере вытяжки наружной панели капота автомобиля на прессе двойного действия.

Способ осуществляют следующим образом.

Листовую заготовку 6 загружают на рабочую поверхность матрицы 2, при ходе наружного ползуна пресса вниз (на чертежах не показан) листовую заготовку зажимают между прижимными поверхностями матрицы 2 и прижима 3 и на периферийной части заготовки формуют элементы торможения перетяжными ребрами 4 и 5. Перетяжные ребра могут быть изготовлены как вставными, что позволяет их заменять при ремонте штампа, так и цельными в отливке матрицы (фиг. 5), что упрощает конструкцию и сокращает сроки изготовления штампа. При ходе вниз внутреннего ползуна пресса (на чертежах не показан) пуансон 1 втягивает центральную часть заготовки в рабочую полость матрицы усилием деформирования. В процессе вытяжки торможение фланца заготовки 6 осуществляют усилием прижима 3, закрепленного на наружном ползуне пресса, и перетяжными ребрами 4 и 5.

Центральные перетяжные ребра 4 выполняют замкнутыми или же раздельными, как показано на фиг. 1, они осуществляют торможение фланца заготовки в радиальном направлении, в результате чего величина растягивающих напряжений увеличивается, их располагают вокруг рабочей полости матрицы эквидистантно контуру проема матрицы. Дополнительные перетяжные ребра 5 установлены для дифференцированного растяжения металла на отдельных участках фланца заготовки, вследствие чего предотвращаются потери устойчивости и образование гофров в этих зонах, причем эти ребра, создающие тангенциальные растягивающие напряжения, располагают параллельно направлению течения металла, преимущественно по нормали к контуру проема матрицы. Отрезки дополнительных перетяжных ребер, обращенные в сторону проема матрицы, сопрягают с центральными перетяжными ребрами 4 радиусами R, равными 3,0-3,5 толщины исходной заготовки. Противоположные отрезки ребер заканчиваются за пределами исходной заготовки.

Экспериментально подтверждено, что оптимальный результат получается при тангенциальном растяжении металла заготовки дополнительными перетяжными ребрами 5 высотой h₁, равной (0,7-0,75)h, где h - высота перетяжного ребра 4, расположенного эквидистантно проему матрицы 2, и шириной b₁, равной (0,8-0,9)b, где b - ширина перетяжного ребра 4, расположенного эквидистантно проему матрицы 2. То есть, высота и ширина дополнительных перетяжных ребер меньше, чем у перетяжного ребра, расположенного эквидистантно проему матрицы 2, конкретные размеры R, h₁ и b₁ выбирают в зависимости от геометрии штампуемой детали, характеристик материала и условий штамповки.

При смыкании рабочих поверхностей пуансона 1 и матрицы 2 через толщину листа заготовки происходит окончательное формообразование элементов вытянутого полуфабриката 7. Вытянутый полуфабрикат поступает в другие штампы с оформлением окончательной формы детали.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с известными за счет исключения складкообразования заготовки дает повышение точности вытянутой детали, обеспечивает повышение надежности, уменьшение размеров заготовки и нормы расхода листового материала на деталь.

Аналогично предлагаемый способ реализуется при вытяжке крупногабаритных деталей сложной формы на прессах простого действия и на многопозиционных прессах-автоматах.

Наиболее эффективно использование предложенного способа для вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, в первую очередь - деталей кузовов автомобилей.