Устройство для вытяжки оболочек из листовых заготовок квадратной формы

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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°.

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.

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.

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.

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.

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.

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.