Способ глубокой вытяжки и штампдля его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскив Социалистических Республик(23) Приоритет -Опубликовано 150681. Бюллетень Йо 22 Р 1 ),з В 21 0 22/20 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621. 983. 3088,8) Дата опубликования описания 2006,81(54) СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ И ШТАМП ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам глубокой вытяжки полых изделий из листовых заготовок и штампам для его осуществления, и может быть использо вано во всех отраслях машиностроения, где имеется необходимость в изготовлении полых изделий цилиндрической и коробчатой, преимущественно квадратной, Формы. 10Известен способ глубокой вытяжки полых изделий, оСуществляемый в штампе, который обеспечивает приложение к центральной части заготовки вытяжного усилия с однбвременным создани ем пульсирующего, переменного по величине радиального подпора по обеим поверхностям Фланцевой части заготовь ки эа счет изгиба упругих конических обечаек 11. 20Недост ат ком этого способ а является его большая энергоемкость из-за пульсирующего приложения радиального подпора, величина которого возрастает от 0 до максимума и снова падает 25 до 0 во время каждого импульса его приложения, а также из-за того, что большая часть подводимого к прижиму усилия расходуется на упругое деформирование (изгиб) упругих элементов, 30 создающих поверхностный радиальныйподпор во фланце заготовки,Известен также способ глубокойвытяжки полых изделиЯ из листовыхзаготовок, прн котором вытяжное усилие прикладывают к центральной частизаготовки и одновременно осуществляют радиальный подпор по обеим плоским поверхностям фланцевой части заготовки в направлении к продольнойоси 21.Недостатком такого способа является небольшая глубина вытяжки изделий, так как радиальный подпор осуществляется только за счет раскаткиполучающегося при вытяжке естествен-.ного утолщения фланцевой части заготовки, величина которого относительно невелика.Цель изобретения - увеличение глубины вытяжки иэделий.Поставленная цель достигается тем,что на обеих поверхностях Фланцевойчасти заготовки образуют спиральныепазы глубиной и шириной 0,05-0,15 исходной толщины заготовки с шагом спирали, уменьшающимся к периферии эготовки, и определяемым из условияравенства смещенных объемов Фланцазаготовки, а радиальный подпор осу 837482щестнляют путем приложения однонаправленного усилия к боковым поверхностям ,пазом, Кроме того, пазы в плоскостях осевых сечений выполняют прямоугольной формы, а текущий радиус спирали рпределяют по Формуле.(- - 1,а,Г а М -1 ХйЙ +а где- порядковый номер виткаспирали;- текущий радиус спирали;- начальный радиус боковойповерхности паза (при Ч щО);д - шаг предшествукщего витка 15с пирали;- угол, на котором определяется радиус Йуу"Способ реализуется в штампе, который содержит пуансон и установленные 2 О коаксиально ему кольцевые матрицу и прижим с расположенными на их обращенных друг к другу плоскостях дисками, связанными с приводами их поворота н противоположные стороны. 25Для увеличения глубины вытяжки за счет осуществления ее предлагаемюм способом на рабочих поверхностях дисков выполнены выступы, имекщие прямоугольную Форму н плоскостях осевых сечений и расположенные по архимедоной спирали суменьшакщимся к ее периферии шагом, при этом направление спиралей выступов дисков матрицы и Прижима противоположно, а диски установлены с возможностью вращения в сторо- З 5 ну возрастакицих углов расположенных на них спиралей.На Фиг. 1 изображена конструктивная схема штампа для глубокой вытяжки полого изделия из плоской заготов ки, которая представлена н исходном положении а, в момент образования криволинейных пазов на обеих плоских поверхностях фланцевой части заготовки б, в промежуточнйй момент вытяжки в и н момент окончания изготовления . полого изделия г; на Фиг. 2 - заготовка после образования однозаходного спирального паза на Фланцевой части ее, разрез А-А; на Фиг. 3 - заготов- ка после образования заходного спирального паза.Штамп содержит вытяжной пуансон 1, матрицу 2 с поворотным диском 3, устано ленным на подшипнике 4 качения, при м 5 с поворотным диском б, установ иным на подшипнике 7 качения и соединенным с прижимом кольцом 8. Прижим и матрица н сборе установлены коаксиально пуансону 1. Приводы вращения 9 и 10 соединены с поворотными бО дисками 3 и б.Штамп работает следующим образом.При включении рабочего хода пресса опускаются прижим и пуансон 1 до соприкосновения с заготовкой 11 (см. б 5 фиг. 1, а), и под действием усилия со стороны прижима спиральные выступы 12 на рабочих поверхностях поворотных дисков 3 и 6 матрицы и прижима образуют соответствующие пазы на плоских поверхностях фланцевой части заготовки 11 (см.фиг,1, б), после чего дается команда на одновременное создание усилия штамповкиР,на пуансоне 1. и крутящегомомента МКР на дисках 3 и б матрицы и прижима, совместное воз" действие которых на заготовку приводит к сокращению диаметра Фланцевой части заготовки и к утонению исходной толщины заготовки в вытяжном зазоре между неповоротной частью матрицы 3 и пуансоном 1, в результате чего образуется полое изделие (см..Фиг. 1, в и г).После осуществления вытяжки, отштампонанное иэделие удаляется из рабочей зоны штампа известными приемами. Стабилизация положения заготовки в штампе при вытяжке обеспечивается тем, что крутящие моменты на поворотных частях штампа создаются равными по величине и обратными по знаку, при этом направление спиралей выступов поворотных дисков матрицы и прижима противоположно, а сами диски установлены с возможностью вращения и сторону возрастакщих углов спиралей.Таким образом, сущность предлагаемого способа глубокой нытяжки полых изделий из листовых заготовок заклю - чается в том, что при приложении вытяжного усилия со стороны пуансона к центральной части заготовки одновременно осуществляют радиальный подпор по обеим плоским поверхностям Фланценой части заготовки, для чего на последних образуют спиральные пазы глубину и ширину которых назначают в пределах от 0,005-0,15 от исходной толщины, причем шаг спирали .уменьшается к периферии заготовки и определяется иэ условия равенства смещенных при вытяжке объемов фланца заготовки, а радиальный подпор осуществляют путем приложения давления к боковым поверхностям пазом.Следовательно, отмеченное силовое воздействие на донную часть заготовки усилием,Рш, неличина которого не превышает 0,9, от разрушающего усилия РРС,Р(т. е. Р 1 0,9 Ррсюр,), и давлением ц со стороны поворотных элементов штампа (значение которого зависит от крутящего момента Мк и устанавливается иэ условия пластического деформирования примыкающего участка Фланца эаготонки к зоне создания давления ц), обеспечивает вытяжку плоской заготовки в полое иэделие практически неограниченной глубины, причем усилием пуансона Рщ обеспечивается практически только утонение исходной толщины заготовки 5 до толщины 5, которая меньше уд837482 формула изобретения и при Ч = О имеем военной глубины пазов .на заготовке, т. е. до 5(0,7-0,9)5, чем достигается не только дополнительное увеличение глубины изделия, ио и высо" кое его качество за счет того, что образованные преднамеренно пазы на Фланце заготовки, выглаживаются в 5 вытяжном зазоре.Если начапьный виток спирали (размещенный в зоне вытяжной кромки матрицы) принять витком архимедовой спирали, уравнение которой для рассмат- О риваемого мучая будет:аоод="мЮ" "м щгде Вм - Радиус матричного отверстия;1г - радиус вытяжной кромки матМри цыц, - начальный шаг спирали, рав"ный радиусу вытяжной кромкиматрицы, фето для первого витка спирали шаг й будет меньше, а величина его устанавливается из следующего соотношения, определяемого иэ условия равенства смещенных объемов (см. Фиг. 2); о 425 или Й, дФа Б = (,йур+оо)49 О 5 о, откуда с =а , Я., ="ЗО о=а м км о хм-а, м% +г, .1 а текущий радиус первого витка спирали йд определяется по Формуле:м. м Ч1.Ч М М % +1 217м+ мАналогично определяется шаг ц,; н текущий радиус к. любого -того вит 1 Мка спиралио45 Зная начальный радиус спирали изадаваясь начальным шагом ее ц, = гможно определить текущий радиус любого витка спирали и, .следовательно, Форму спирали.На фиг. 2 показан криволинейныйпаэ во фланце заготовки в виде сдноэаходной архимедовой спирали. В связи с этим при вытяжке детали поворотные элементы штампа необходимо вращать на столько оборотов, сколько витков имеется в спирали. 40Возможно образование многозаходнойспирали (на Фиг. 3 условно показаначетырехэаходная спираль типа архимедовой). На фиг. 2 и 3 для удобствапоказаны пазы (Условно изображены од-у ной линией). Этим обеспечивается снижение количества оборотов поворотных элементов штампа до одного.Применение предлагаемого способа глубокой вытяжки и штампа для его осуществления позволяет существенным образом расширить технологические возможности изготовления весьма глубоких полых цилиндрических деталей, а также деталей прямоугольной формы в плане. Использование предлагаемого изобретения обеспечивает замену много- переходной вытяжки в инструментальных штампах однопереходной вытяжкой с поверхностным радиапьным подпором фланца заготовки при сокращении сроков подготовки производства штамповой оснастки в 7-10 раз, снижение трудоемкости изготовления деталей в 5-6 раз и удешевление продукции в 2- 2,5 раза. 1. Способ глубокой вытяжки полых изделий иэ листовых заготовок, при котором к центральной зоне заготовки прикладывают усилие вытяжки, а к обеим плоским поверхностям Фланценой, части - усилия радиального подпора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения глубины вытяжки, на обеих поверхностях Фланцевй час=. готовки образуют спиральные пазы глубиной и шириной О, 05-0.,15 исходной толщины заготовки с шагом спирали, уменьшающимся к периферии заготовки, и определяемым из условия равенства смещенных объемов фланца заготовки, а радиальный подпор осуществляют путем приложения однонаправленного усилия к боковым поверхностям пазов.2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что пазы в плоскостях осевых сечений выполняют прямоугольной формы, а текущий радиус спиРали определяют по формуле: О О й =й + - ="- л- "-",р 1 1 1 р (-р й +агде Я - текущий Радиус спирали гВ( - начальный радиус бсковояповерхности паза (прн гд О);ц- шаг предшествующего виткаспирали;- угол, на котором определяется радиус;1 - порядковый номер виткаспирали.3. Штамп для осуществления способа по и. 1 и 2, содержащий пуансон и установленные коаксиально ему кольцевые матрицу и прижим с расположенными на их обращенных друг к другу плоскостях дисками, связанными с приводами их поворота в . противоположные стороны, о т л и ч а ю щ и й с я837482 Ю тем, что на рабочих поверхностях дисков выполнены выступы, имекщие прямоугольную форму в плоскостях осевыхсечений и расположенные по архимедовой спирали с уменьшакщимся к ее периферии шагом, при этом направлениеспиралей выступов дисков матрицы иприжима противоположно, а диски установлены с возможностью вращения в сторону возрастающих углов расположенных на них спиралей. источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ю 617119, кл. В 21 О 22/22, 25.02.77. 2. Патент франции 9 1534336,кл . В 21 О, 17.06.68 (прототип).837482 Фиг. 2 Фиг.5 . Составитель М. МищенковаРедактор И, Касарда Техред Н. Майорощ КорректорЮ. Макаренко 5 аказ 4245/13 8 од филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 88 П дарственного ко изобретений и а, Ж, РаушскТираж ИИПИ Гос по делам 35, Моск