RU2095178C1

RU2095178C1 - Drawing die for trough-shaped body panels

Info

Publication number: RU2095178C1
Application number: RU96108193A
Authority: RU
Inventors: А.А. Афанасьев; С.Б. Климычев; А.К. Малевский
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: cold sheet stamping, may be used for producing parts such as hood panels, rear panel of truck cabin etc. SUBSTANCE: drawing die has punch, die and pressing member with working recesses. Pressing member has lowered portions in locations corresponding to panel open end zones. Pockets are positioned in angular end and side wall junctions on die and pressing member. Drawing die is provided with devices positioned in pressing member pockets and adapted to change shape of sheet blank clamped prior to drawing process. It allows optimum adjustment of drawing die and high quality of panels at variable mechanical characteristics of different metal batches to be provided. EFFECT: reduced metal usage for total allowance and improved quality of panels by reduced tearing and waviness of side surfaces. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к холодной штамповке и может быть использовано для получения кузовных панелей желобообразной формы (типа панели капота, задней панели кабины грузового автомобиля и др.) с боковыми лицевыми стенками и открытыми торцами (или одним открытым торцом), формообразуемых вытяжкой с прижимом фланца по контуру. The invention relates to cold stamping and can be used to obtain body panels of a gutter-shaped form (such as a hood panel, rear panel of a truck cab, etc.) with side face walls and open ends (or one open end), formed by a hood with a flange clamp on the contour .

Известен штамп для вытяжки, включающий пуансон, матрицу и плоский прижим листовой заготовки (См. например, книгу Г.Д.Скворцова "Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки", Машиностроение, М. 1972 г. стр. 271, рис. 240). A known stamp for drawing, including a punch, a die and a flat clamp of a sheet blank (See, for example, the book by G. D. Skvortsov, "Fundamentals of the Design of Stamps for Cold Sheet Stamping," Engineering, Moscow 1972, p. 271, Fig. 240) .

Недостатком штампа является невозможность получения кузовных панелей сложной формы, что обусловлено отсутствием понижений прижимной поверхности в соответствии с изменяющейся формой дна панели и приводит к критическому увеличению высоты стенок вытяжного перехода и разрыва деталей пи вытяжке. The disadvantage of the stamp is the impossibility of obtaining body panels of complex shape, which is due to the absence of lowering of the clamping surface in accordance with the changing shape of the bottom of the panel and leads to a critical increase in the height of the walls of the exhaust transition and rupture of parts during the hood.

Известен также штамп для вытяжки кузовных панелей желобообразной формы на процессе двойного действия, включающий пуансон, матрицу и прижим листовой заготовки, имеющий плавные понижения прижимной поверхности в области открытых торцовых зон панели до необходимой для ее формообразования высоты торцевых стенок с созданием схемы двухосного растяжения листового металла (См. например, книгу А.П.Нефедова "Конструирование и изготовление штампа", Машиностроение, М. 1973 г. стр. 33, разрез А-А и стр. 56, рис. 40, а также книгу В. В. Серепьева "Опыт построения вытяжных переходов для облицовочных деталей автомобилей", Машгиз, М. 1958 г. стр. 49, фиг. 37 и стр. 10, фиг. 4,б). Also known is a stamp for drawing body panels of a gutter-shaped form during a double-acting process, including a punch, a matrix and a clamp of a sheet blank, having smooth lowering of the clamping surface in the open end zones of the panel to the height of the end walls necessary for its shaping with the creation of a biaxial tension scheme of sheet metal ( See, for example, A.P. Nefedov’s book "Design and Production of a Stamp", Mechanical Engineering, M. 1973 p. 33, section A-A and p. 56, Fig. 40, as well as the book by V. V. Serepiev " Building Experience exhaust transitions for car facing parts ", Mashgiz, M. 1958 p. 49, Fig. 37 and p. 10, Fig. 4, b).

Недостатком штампа является увеличенный расход металла на образование технологического припуска, что объясняется наличием значительных по величине технологических поясков от линии обрезков деталей до торцевых стенок проема матрицы вследствие необходимости сопряжения боковых и торцевых стенок вытяжного штампа по радиусам достаточной величины, обеспечивающим возможность вытяжки кузовной панели до требуемой (по условиям достижения удовлетворительного качества поверхности) глубины без разрывов детали. The disadvantage of the stamp is the increased consumption of metal for the formation of technological allowance, which is explained by the presence of significant technological belts from the cutting line of the parts to the end walls of the die opening due to the need to pair the side and end walls of the exhaust stamp with sufficient radii that allow the body panel to be drawn to the required ( according to the conditions for achieving a satisfactory surface quality) depth without tearing the part.

Недостатком также является низкое качество получаемых в штампе панелей, что обусловлено высоким уровнем контактных напряжений на прижимных поверхностях штампа при вытяжке закругленного по радиусу углового элемента и сжимающим реактивным действием натяжений со стороны вытянутой угловой зоны на боковые стенки панели, что в итоге вызывает появление рисок и задиров, а также воднистости боковых лицевых стенок (См. например статью В.А.Жаркова "Повышение точности коробчатых деталей, изготовляемых вытяжкой листовых материалов", журнал КШП, 1991, N 7, стр. 2 12). The disadvantage is also the low quality of the panels obtained in the die, which is due to the high level of contact stress on the pressing surfaces of the die during the extraction of the corner element rounded off by the radius and the compressive reactive action of the tension from the elongated corner zone to the side walls of the panel, which ultimately causes the appearance of scratches and scoring , as well as the water content of the side face walls (See, for example, an article by V.A. Zharkov, "Improving the accuracy of box parts manufactured by drawing sheet materials", KShP journal, 1991 , N 7, p. 2 12).

Целью изобретения является экономия металла, идущего на образование технологического припуска, и повышение качества панелей за счет уменьшения надиров и волнистости на лицевой поверхности боковых стенок. The aim of the invention is to save metal going to the formation of technological allowance, and improving the quality of the panels by reducing nadira and waviness on the front surface of the side walls.

Поставленная цель достигается тем, что в штампе для вытяжки кузовных панелей желобообразной формы, содержащем пуансон, матрицу и прижим с рабочими проемами, имеющий понижение прижимной поверхности в местах, соответствующих открытым торцевым зонам в панеле, в угловых зонах перехода торцевых стенок в боковые на матрице и прижиме выполнены освобождения в виде карманов. This goal is achieved by the fact that in the stamp for the extraction of body panels of a gutter-shaped form containing a punch, a die and a clamp with working openings, having a lowering of the clamping surface in places corresponding to the open end zones in the panel, in the corner zones of the transition of the end walls to the side on the matrix and clip made release in the form of pockets.

С целью расширения возможностей оптимальной накладки штампа и обеспечения высокого качества панелей при изменяющихся механических характеристиках у разных партий металла штамп снабжен средством предварительного изменения формы зажатой перед вытяжкой заготовки, размещенным в карманах прижима. In order to expand the possibilities of optimal lining of the stamp and ensuring the high quality of the panels with varying mechanical characteristics of different batches of metal, the stamp is equipped with a means of preliminary change in the shape of the workpiece clamped before the hood, placed in the pressure pockets.

На фиг. 1 показан вид в плане на матрицу вытяжного штампа; на фиг. 2 - прижим (прижимное "кольцо") штампа, вид сверху; на фиг. 3 сечение А-А по оси штампа (штамп в сомкнутом положении); на фиг. 4 вид Б на штамп в угловой зоне проема с освобождениями и устройствами изменения (регулировки) формы зажатой заготовки (диапазон изменения формы зажатой перед вытяжкой заготовки обозначен крайними положениями: положение Е соответствует минимальному, а положение Ж максимальному прогибу листа); на фиг. 5 показано сечение штампа по устройству изменения формы зажатой заготовки. In FIG. 1 shows a plan view of an exhaust die matrix; in FIG. 2 - clamp (clamping "ring") of the stamp, top view; in FIG. 3 section AA along the axis of the stamp (stamp in the closed position); in FIG. 4 view B on the stamp in the corner zone of the opening with exemptions and devices for changing (adjusting) the shape of the clamped workpiece (the range of shape change of the clamped workpiece before drawing out is indicated by the extreme positions: position E corresponds to the minimum, and position G corresponds to the maximum deflection of the sheet); in FIG. 5 shows a cross section of a stamp on a device for changing the shape of a clamped workpiece.

Штамп содержит матрицу 1 с зажимными поверхностями 2, содержащими тормозные элементы 3 (перетяжные ребра, тормозные пороги или их сечения). Рабочий проем матрицы ограничен торцевыми 4 и боковыми 5 стенками. Торцевые стенки 4 в угловых зонах выполнены с освобождениями в виде карманов 6, примыкающих к боковым стенкам 5. На зажимных поверхностях матрицы установлены боковые 7 и задние 8 упоры для фиксации листовой заготовки. Прижим (прижимное "кольцо") 9 выполнен с зажимными поверхностями 10. Рабочий проем прижима ограничен торцевыми 11 и боковыми 12 стенками. Торцевые стенки 11 в угловых зонах проемов выполнены с освобождениями в виде карманов 13, переходящих в боковые стенки 12. Устройства 14 для прогиба и изменения формы листовой заготовки выполнены в виде поворотных эксцентриков 15, жестко закрепленных на цилиндрических опорах 16. опоры 16 установлены на прижиме 9 в освобождеиях 13 и фиксируются в необходимых, определяемых накладкой положениях стопорными винтами 17. Штамп содержит пуансон 18. The stamp contains a matrix 1 with clamping surfaces 2, containing brake elements 3 (tension ribs, brake thresholds or their cross-sections). The working aperture of the matrix is limited by end 4 and side 5 walls. The end walls 4 in the corner zones are made with exemptions in the form of pockets 6 adjacent to the side walls 5. On the clamping surfaces of the matrix, there are lateral 7 and rear 8 stops for fixing the sheet blank. The clamp (clamping "ring") 9 is made with clamping surfaces 10. The working opening of the clamp is limited to the end 11 and side 12 walls. The end walls 11 in the corner zones of the openings are made with exemptions in the form of pockets 13 passing into the side walls 12. The devices 14 for deflection and shape change of the sheet blank are made in the form of rotary eccentrics 15 rigidly mounted on cylindrical supports 16. supports 16 are mounted on the clamp 9 in exemptions 13 and are fixed in the necessary, determined by the overlay positions locking screws 17. The stamp contains a punch 18.

Штамп работает следующим образом (см. фиг. 1 5). The stamp works as follows (see Fig. 1 5).

Листовая заготовка устанавливается на прижимную поверхность матрицу 1 таким образом, чтобы ее края (зоны технологического припуска) находились на зажимных поверхностях 2, перекрывая тормозные элементы 3 и контур рабочего проема, ограниченный торцевыми 4 и боковыми 5 стенками. При этом освобождения в виде карманов 6 перекрываются листовой заготовкой частично. Заготовка фиксируется на матрице в нужном положении боковыми 7 и задними 8 упорами. В силу собственной жесткости свободно лежащая заготовка не касается всей прижимной поверхности матрицы, а опирается на прилегающие к стенкам 5, 4 боковые зоны прижимных поверхностей и центральные зоны торцевых прижимных поверхностей матрицы 1. The sheet blank is installed on the clamping surface of the matrix 1 so that its edges (zones of technological allowance) are on the clamping surfaces 2, overlapping the brake elements 3 and the contour of the working opening, limited by the end 4 and side 5 walls. In this case, exemptions in the form of pockets 6 are partially overlapped by the sheet blank. The workpiece is fixed on the matrix in the desired position by the side 7 and rear 8 stops. Due to its own rigidity, a free-lying blank does not touch the entire clamping surface of the matrix, but rests on the lateral zones of the clamping surfaces adjacent to the walls 5 and 4 and the central zones of the end clamping surfaces of the matrix 1.

При ходе наружного ползуна пресса вниз установленный на нем прижим 9 контактирует с листовой заготовкой зажимными поверхностями 10 в зонах торцевых стенок 11 и боковых стенок 12. В зонах освобождения 13 с листовой заготовкой контактируют устройства 14 изменения формы заготовки, которые совместно с зажимными поверхностями 10 прижимного "кольца" 9 прогибают ее до найденного при накладке штампа оптимального положения, обеспечивающего качественное формообразование панели. Форма, приобретаемая зажатой листовой заготовкой (преимущественно в виде разрывающейся, без существенных изломов оболочки), регулируется за счет поворота эксцентрика 15 (см. фиг. 4, где положение Е соответствует минимальному, а положение Ж максимальному прогибу листа перед вытяжкой). Поворот эксцентрика 15 происходит за счет вращения жестко соединенной с ним опоры 16, фиксируемой в выбранном положении стопорными винтами 17. Для каждой конкретной партии металла находится оптимальная форма зажатой листовой заготовки, обеспечивающая качественную вытяжку панели. В отдельных случаях, заготовка при зажиме может принимать требуемую форму без воздействия устройства 14. When the external press slider moves downward, the clamp 9 installed on it contacts the sheet blank with the clamping surfaces 10 in the zones of the end walls 11 and the side walls 12. In the release zones 13, the blank shapes 14 are contacted with the sheet blank, which together with the clamping surfaces 10 of the pressing " rings "9 bend it to the optimum position found during stamping, which ensures high-quality forming of the panel. The shape acquired by the clamped sheet blank (mainly in the form of a tearing shell, without significant breaks in the shell) is adjusted by turning the eccentric 15 (see Fig. 4, where the E position corresponds to the minimum, and position G corresponds to the maximum deflection of the sheet before drawing). The rotation of the eccentric 15 occurs due to the rotation of the support 16 rigidly connected to it, which is fixed in the selected position by the locking screws 17. For each particular batch of metal, the optimal shape of the clamped sheet blank is provided, which ensures high-quality panel extrusion. In some cases, the workpiece during clamping can take the desired shape without affecting the device 14.

Далее при рабочем ходе внутреннего ползуна процесса установленный на нем пуансон 18 движется вниз, осуществляя вытяжку панели на полную глубину. При вытяжке фланец заготовки зажимается по всему контуру за исключением примыкающих к углам торцевых частей, находящихся в зонах освобождения 6, 13. Такая конструкция штампа с исключением вытяжки угловых зон обеспечивает, как показали проведенные эксперименты (см. приведенный ниже пример), получение качественной лицевой поверхности панели и уменьшение расхода листового металла на технологический припуск с торцевых сторон панели, т.к. исключает необходимость наращивания технологических процессов от линии обрезки до торцевых стенок проема матрицы с целью создания в штампе требуемых (по условиям вытяжки без резьбовых угловых зон) традиционных, значительных по величине угловых радиусов, сопрягающих торцевые и боковые стенки матрицы, и соответственно уменьшается требуемый габарит (вдоль боковых сторон) рабочих проемов матрицы и прижима. При этом в результате снижения уровня контактных напряжений на прилегающих к углам боковых прижимных поверхностях штампа в 3 раза и более (см. например статью Р.Гранера "Условия трения на фланце прямоугольных деталей, получаемых вытяжкой", журнал "Черные металлы" N 17, 25, 1986 г. стр. 6, рис. 12), обусловленного заменой вытяжки на гибку из-под прижима (а следовательно, исключением тангенциальных сжимающих напряжений в вытягиваемой угловой зоне и отсутствием утолщеия металла во фланце), уменьшается вероятность адгезии штампуемого металла к поверхности матрицы с проявлением задиров и рисок в угловой зоне лицевой поверхности боковых стенок панели. Отсутствие тангенциальных сжимающих напряжений в угловых зонах, обеспечивая большую равномерность напряженно-деформированного состояния фланца при вытяжке, резко уменьшает и ответное сжимающее воздействие этих зон на боковые стенки панели, что исключает появление на лицевой поверхности прогибов и волнистости (См. статью В.А.Жаркова "Повышение точности коробчатых деталей, изготовляемых вытяжкой листовых материалов", журнал КШП, 1991, N 7, стр. 2 12). Further, during the working stroke of the internal slider of the process, the punch 18 installed on it moves downward, pulling the panel to full depth. When drawing, the workpiece flange is clamped along the entire contour except for the end parts adjacent to the corners located in the release zones 6, 13. Such a stamp design, with the exception of drawing out the corner zones, provides, as shown by the experiments (see the example below), a high-quality front surface panels and reducing the consumption of sheet metal for technological allowance from the ends of the panel, because eliminates the need to build up technological processes from the cutting line to the end walls of the matrix aperture in order to create in the stamp the required (by drawing conditions without threaded corner zones) traditional, significant angular radii matching the end and side walls of the matrix, and the required overall size decreases accordingly (along sides) of the working openings of the matrix and clamp. Moreover, as a result of a decrease in the level of contact stresses on the lateral clamping surfaces of the stamp adjacent to the corners by 3 times or more (see, for example, R. Graner's article “Friction Conditions on the Flange of Rectangular Parts Obtained by an Hood,” Ferrous Metals Journal N 17, 25 , 1986, p. 6, Fig. 12), due to the replacement of the hood by bending from under the clamp (and, consequently, the exclusion of tangential compressive stresses in the stretched corner zone and the absence of thickening of the metal in the flange), the probability of adhesion of the stamped metal to the surface decreases ti matrix display of burrs and scratches in the corner area of the front surface of the sidewalls panel. The absence of tangential compressive stresses in the corner zones, providing greater uniformity of the stress-strain state of the flange during drawing, sharply reduces the response compressive effect of these zones on the side walls of the panel, which eliminates the appearance of sagging and waviness on the front surface (See the article by V.A. Zharkov "Improving the accuracy of boxed parts made by the extraction of sheet materials", journal KShP, 1991, N 7, p. 2 12).

После вытяжки панели пуансон 18, а затем прижим 9 штампа возвращаются в исходное верхнее положение, освобождая вытянутую панель, которая удаляется из рабочей зоны механическим съемником (не показано) или вручную. Затем на прижимную поверхность штампа устанавливается следующая листовая заготовка и цикл работы штампа повторяется. After the panel is extruded, the punch 18 and then the punch 9 of the stamp return to their original upper position, releasing the elongated panel, which is removed from the working area by a mechanical puller (not shown) or manually. Then, the next sheet blank is installed on the pressing surface of the stamp and the cycle of the stamp is repeated.

Пример. На ГАЗе ведется подготовка к внедрению штампа N 1622-5135 описанной конструкции для вытяжки детали 4301-8402030 "Панель капота наружная". По результатам проведенных экспериментов с использованием различных предварительно изогнутых заготовок с вырезанными угловыми зонами, что имитировало условия, реализуемые в штампе новой конструкции, установлена возможность изменения размеров исходной заготовки с 2160x1320 мм на 2050x1220 мм (экономия металла прибл. 2,7 кг на одну деталь). Полученная партия панелей капота имела более высокое качество боковой лицевой поверхности за счет уменьшения длины и глубины поверхности рисок и исключения волнистости поверхности, что обеспечивает также существенное снижение объема рихтовочных работ и более качественное лако-красочное покрытие штампованной детали. Example. At GAZ, preparations are underway for the introduction of the stamp N 1622-5135 of the described design for drawing parts 4301-8402030 "External bonnet panel". According to the results of experiments using various pre-bent workpieces with cut-out corner zones, which simulated the conditions realized in a stamp of a new design, it was established that the size of the original workpiece can be changed from 2160x1320 mm to 2050x1220 mm (metal saving approx. 2.7 kg per piece) . The resulting batch of hood panels had a higher quality of the lateral front surface due to the reduction of the length and depth of the surface of the marks and the exclusion of surface waviness, which also provided a significant reduction in the volume of straightening work and better paint and varnish coating of the stamped part.

Claims

1. A stamp for the extraction of body panels of a gutter-shaped form, containing a punch, a die and a clamp with working openings, having lowering the clamping surface in places corresponding to the open end zones in the panel, characterized in that in the corner zones of the transition of the end walls to the side on the matrix and clamp pockets released.

2. The stamp according to claim 1, characterized in that it is equipped with a means for preliminary changing the shape of the clamped workpiece placed in the pockets of the clip.