RU2367536C1

RU2367536C1 - Method of deep drawing and method of its implementation

Info

Publication number: RU2367536C1
Application number: RU2008104177/02A
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Поздов (RU); Иван Николаевич Поздов; Константин Иванович Поздов (RU); Константин Иванович Поздов
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-09-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: on flange of blank it is implemented standby of pressed material in annular grooves in the form of extrusions. Following finish drawing of pressed material on puncheon and standby of pressed material are implemented in successive steps. It is started standby of material in groove, outermost from the center of blank, with following finish drawing of reserved material into grooves, located closer to center of blank, and on puncheon. Punch contains co-axial installed matrix with concentric grooves for standby of material, puncheon, rest with clipping, grooves are implemented in the form of two hollows of different depth, closer to the center with less depth. Over groove it is located flexible ring, which has a surface, directed to pressed material, is implemented with bevel, at that clearance between pressed material and flexible ring increases from the center to periphery, and bevel of flexible ring is implemented by width of groove. Matrix is implemented in the form of disk with ability of turning and allows at least one, similar to the first, groove. Grooves are located by turns at different sides of disk. It is demountable planar annulus, installed over extrusion of pressed material for its straightening, and at least one additional clipping. Support is implemented with grooves, in which it is ability of installation of spring-load clippings. At the first passage of pressed material matrix is installed so that outermost from the center groove is directed to pressed material. Puncheon is outfitted by set of washers and amortise bush.

EFFECT: it is increased depth of drawing out of detail with flange.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей с фланцем любой приемлемой в практике холодной листовой штамповки толщины заготовки с любым соотношением диаметра фланца к диаметру вытяжки.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of parts with a flange of any work cold stamping thickness acceptable in practice with any ratio of the diameter of the flange to the diameter of the hood.

Известен способ изготовления полых изделий с фланцем путем вытяжки, включающий защемление периферийного кольцевого участка фланца и получение на его свободном участке кольцевого ребра. Кольцевое ребро получают конической формы путем приложения к защемленному участку фланца деформирующего усилия, направленного в сторону дна полого полуфабриката (а.с. №1750799, МПК B21D 22/20, «Способ изготовления полых изделий с фланцем», опубл. 30.07.92, бюл. №28).A known method of manufacturing a hollow product with a flange by drawing, including pinching the peripheral annular portion of the flange and receiving on its free portion of the annular rib. An annular rib is obtained in a conical shape by applying a deforming force to the clamped portion of the flange directed toward the bottom of the hollow semi-finished product (AS No. 1750799, IPC B21D 22/20, “Method for the manufacture of hollow products with a flange”, publ. 30.07.92, bull. No. 28).

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

1) Очевидно, что не при любых соотношениях диаметра фланца к диаметру вытяжки можно обеспечить оптимальную конфигурацию кольцевого ребра, при которой происходит его эффективная осадка и хорошее распрямление фланца.1) It is obvious that not at any ratios of the diameter of the flange to the diameter of the hood it is possible to provide the optimal configuration of the annular rib, at which its effective upset and good straightening of the flange.

2) Сложность штамповой оснастки и оборудования, у которых необходимо обеспечить воздействие на штампуемую заготовку одновременно трех усилий: усилия вытяжки, усилия, обеспечивающего заталкивание части фланца заготовки в очаг деформации и распрямление фланца, а также усилия защемления периферийного кольца фланца заготовки.2) The complexity of die tooling and equipment for which it is necessary to ensure that the stamped workpiece is exposed to three forces simultaneously: drawing forces, forces that push part of the workpiece flange into the deformation zone and straighten the flange, as well as pinch forces of the peripheral ring of the workpiece flange.

Наиболее близким техническим решением является способ глубокой вытяжки, где для увеличения глубины вытяжки производят резервирование штампуемого материала в кольцевых канавках, расположенных на фланце заготовки с последующим перетягиванием штампуемого материала на пуансон.The closest technical solution is the method of deep drawing, where to increase the depth of drawing reserve stamped material in annular grooves located on the flange of the workpiece with subsequent dragging of the stamped material on the punch.

Дополнительно осуществляют резервирование материала в центральной части заготовки, образуя в ней полость, а перетягивание штампуемого материала из зон резервирования производят при его торможении, (патент №2245207, МПК B21D 22/20, «Способ глубокой вытяжки», опубл. 27.01.2005). Указанным способом возможно получать детали глубокой вытяжкой только из тонколистовых заготовок (толщина заготовок меньше 0,5 мм), при этом детали изготавливаются с нешироким фланцем, а именно диаметр фланца не превышает двойного значения диаметра вытяжки.Additionally, the material is backed up in the central part of the workpiece, forming a cavity in it, and the punching of stamped material from the reservation areas is performed when it is braked (patent No. 2225207, IPC B21D 22/20, “Deep drawing method”, published January 27, 2005). In this way, it is possible to obtain parts by deep drawing only from sheet blanks (the thickness of the blanks is less than 0.5 mm), while the parts are made with a narrow flange, namely, the diameter of the flange does not exceed double the diameter of the hood.

В этом же патенте описан штамп для глубокой вытяжки, включающий соосно установленные матрицу с концентричной канавкой для резервирования материала, пуансон, упор с прижимом. Канавка выполнена из двух выемок разной глубины, ближе к центру с глубиной меньше, чем выемка, расположенная дальше от центра. Над канавкой расположено полиуретановое кольцо, у которого часть поверхности, обращенная к канавке, выполнена со скосом, благодаря которому зазор между заготовкой и полиуретановым кольцом увеличивается от центра к периферии.The same patent describes a stamp for deep drawing, which includes a coaxially mounted matrix with a concentric groove to reserve material, a punch, an emphasis with a clamp. The groove is made of two recesses of different depths, closer to the center with a depth less than the recess located further from the center. A polyurethane ring is located above the groove, in which a part of the surface facing the groove is beveled, due to which the gap between the workpiece and the polyurethane ring increases from the center to the periphery.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение глубины вытяжки деталей с фланцем любой приемлемой в практике холодной листовой штамповки толщины заготовки с любым соотношением диаметра фланца к диаметру вытяжки.The problem to which the invention is directed, is to increase the depth of drawing of parts with a flange of any workpiece cold stamping thickness of the workpiece acceptable with any ratio of the diameter of the flange to the diameter of the hood.

Использование изобретения позволит получить следующий технический результат:Using the invention will allow to obtain the following technical result:

1) увеличить глубину вытяжки деталей с широким фланцем не менее чем в 3 раза по сравнению с традиционными способами штамповки-вытяжки;1) increase the depth of extraction of parts with a wide flange by at least 3 times in comparison with traditional methods of stamping and drawing;

2) позволит проводить глубокую вытяжку деталей с широким фланцем при любом соотношении диаметра фланца к диаметру вытяжки при любых приемлемых в практике листовой штамповки толщинах штампуемого материала.2) will allow deep drawing of parts with a wide flange at any ratio of the diameter of the flange to the diameter of the hood for any thickness of the material being stamped that is acceptable in sheet metal stamping.

Для решения поставленной задачи в известном способе глубокой вытяжки деталей из листовых заготовок, который включает изготовление матрицы с кольцевыми канавками, на которой производят резервирование штампуемого материала в кольцевых канавках в виде выдавок, и последующее перетягивание его на пуансон, предлагается резервирование штампуемого материала осуществлять поэтапно. Первоначально резервирование осуществляют в кольцевых канавках, расположенных ближе к периферии матрицы, после чего из указанных периферийных канавок зарезервированный материал перетягивают в кольцевые канавки, расположенные ближе к центру. При перетягивании зарезервированного материала из периферийных кольцевых канавок в кольцевые канавки, расположенные ближе к центру, а из них - на пуансон, уже оформленный в виде кольцевых выдавок зарезервированный материал принудительно распрямляют с целью облегчения его течения в желаемом направлении (к центру). Для устранения течения штампуемого материала в обратном направлении (к периферии фланца) разработана специальная конструкция самих кольцевых канавок, эластичных колец, давящих на них, и прижимов.To solve the problem in the known method of deep drawing parts from sheet blanks, which includes the manufacture of a matrix with annular grooves, on which the stamped material is reserved in the annular grooves in the form of extrusions, and its subsequent dragging to the punch, it is proposed to carry out the reservation of the stamped material in stages. Initially, the reservation is carried out in annular grooves located closer to the periphery of the matrix, after which from the specified peripheral grooves the reserved material is pulled into the annular grooves located closer to the center. When dragging the reserved material from the peripheral annular grooves into the annular grooves located closer to the center, and from them onto the punch, the reserved material is already straightened out in the form of annular extrusions forcibly straightened to facilitate its flow in the desired direction (towards the center). To eliminate the flow of stamped material in the opposite direction (to the periphery of the flange), a special design of the annular grooves themselves, elastic rings pressing on them, and clamps has been developed.

Для решения поставленной задачи в штампе для глубокой вытяжки, включающем соосно установленные матрицу с концентричной канавкой для резервирования материала, пуансон, упор с прижимом, канавка выполнена из двух выемок разной глубины, ближе к центру с глубиной меньше, чем выемка, расположенная дальше от центра. Над канавкой расположено эластичное кольцо, у которого поверхность, обращенная к штампуемому материалу, выполнена со скосом, при этом зазор между штампуемым материалом и эластичным кольцом увеличивается от центра к периферии, при этом скос эластичного кольца выполнен по ширине канавки. Матрица выполнена в виде имеющего возможность переворачиваться обратной стороной диска и дополнительно снабжена, по крайней мере, одной, аналогично первой, канавкой; при этом канавки расположены поочередно на разных сторонах диска, штамп снабжен съемным плоским кольцом, установленным над выдавкой штампуемого материала для его выпрямления, и, по крайней мере, одним дополнительным прижимом, а упор выполнен с пазами, в которых имеется возможность установки подпружиненных прижимов.To solve this problem, in a deep drawing stamp, including a coaxially mounted matrix with a concentric groove for material reservation, a punch, an emphasis with a clamp, the groove is made of two recesses of different depths, closer to the center with a depth less than the recess located further from the center. An elastic ring is located above the groove, in which the surface facing the stamped material is beveled, and the gap between the stamped material and the elastic ring increases from the center to the periphery, while the bevel of the elastic ring is made along the width of the groove. The matrix is made in the form of having the ability to flip the back of the disk and is additionally equipped with at least one, similar to the first, groove; while the grooves are located alternately on different sides of the disk, the stamp is equipped with a removable flat ring mounted above the extrusion of the stamped material to straighten it, and at least one additional clamp, and the emphasis is made with grooves in which it is possible to install spring-loaded clamps.

При первом переходе штампуемого материала матрица установлена таким образом, что наиболее удаленная от центра канавка обращена к штампуемому материалу. Пуансон снабжен набором прокладок с амортизирующей втулкой.At the first transition of the stamped material, the matrix is installed in such a way that the groove furthest from the center is facing the stamped material. The punch is equipped with a set of gaskets with a shock absorbing sleeve.

На фиг.1 изображен штамп, работающий на первом этапе цикла, а на фиг. 2, 3 и 4 представлены штампы для последующего поэтапного деформирования, где 1 - обойма, 2 - матрица в виде диска с канавками на обеих плоских поверхностях, 3 - штампуемая заготовка, 4 - прижим, 5 - полиуретановое кольцо, 6 - упор, 7 - полиуретановое кольцо, 8 - прижим, 9 - полиуретановое кольцо, 10 - полиуретановое кольцо, 11 - полиуретановое кольцо, 12 - прижим, 13 - стальное кольцо, 14 - кольцевые выдавки на заготовке, 15 - периферийные кольцевые канавки, 16 - внутренние кольцевые канавки, 17 - кольцо, 18 - набор прокладок, 19 - пуансон, 20 - полиуретановая втулка, 21 - внутренние кольцевые выдавки на заготовке.In Fig.1 shows a stamp that works in the first stage of the cycle, and in Fig. Figures 2, 3 and 4 show stamps for subsequent stage-by-stage deformation, where 1 is a holder, 2 is a disk-shaped matrix with grooves on both flat surfaces, 3 is a stampable blank, 4 is a clamp, 5 is a polyurethane ring, 6 is an emphasis, 7 is polyurethane ring, 8 - clip, 9 - polyurethane ring, 10 - polyurethane ring, 11 - polyurethane ring, 12 - clip, 13 - steel ring, 14 - ring extrusions on the workpiece, 15 - peripheral ring grooves, 16 - inner ring grooves, 17 - ring, 18 - set of gaskets, 19 - punch, 20 - polyurethane sleeve, 21 - inner ie circular pads on the workpiece.

Штамповая оснастка работает следующим образом: матрица 2 с заготовкой 3 устанавливается в обойму 1; при этом над периферийными кольцевыми канавками 15 устанавливается полиуретановое кольцо 7, имеющее на контактирующей с заготовкой 3 поверхности скос, расположенный под углом α к горизонтальной поверхности. При воздействии усилия упора 6 на полиуретановое кольцо 7 оно оформляет на заготовке 3 сначала неглубокую кольцевую выдавку, расположенную ближе к центру, затем более глубокую кольцевую выдавку за счет наличия на контактирующей с заготовкой 3 поверхности кольца 7 скоса, расположенного под углом α. Таким образом, глубокая выдавка на заготовке 3 начнет формироваться лишь после того, как будет полностью оформлена малая выдавка. Такая очередность формирования кольцевых канавок приводит к тому, что штампуемый материал 3 будет перемещаться только с периферии матрицы 2, не приводя к утонению материала заготовки в ее центральной части.Stamping works as follows: matrix 2 with the workpiece 3 is installed in the holder 1; at the same time, a polyurethane ring 7 is installed above the peripheral annular grooves 15, having a bevel on the surface in contact with the workpiece 3 located at an angle α to the horizontal surface. When the stop force 6 acts on the polyurethane ring 7, it forms on the workpiece 3 first a shallow ring protrusion located closer to the center, then a deeper ring extrusion due to the presence on the surface of the ring 3 of the bevel 7 in contact with the workpiece 3, located at an angle α. Thus, a deep extrusion on the workpiece 3 will begin to form only after the small extrusion has been fully framed. This sequence of formation of the annular grooves leads to the fact that the stamped material 3 will only move from the periphery of the matrix 2, without leading to thinning of the workpiece material in its central part.

В дальнейшем материал штампуемой заготовки 3, зарезервированной в периферийных кольцевых канавках 15, перетягивается во внутренние кольцевые канавки 16. Для этого матрица 2 и заготовка 3 переворачиваются обратной стороной, при этом канавки 16, расположенные ближе к центру, будут обращены к заготовке 3.Subsequently, the material of the stamped workpiece 3, reserved in the peripheral annular grooves 15, is pulled into the inner ring grooves 16. For this, the matrix 2 and the workpiece 3 are turned upside down, while the grooves 16 located closer to the center will face the workpiece 3.

Очередность формирования внутренних кольцевых канавок 16 (фиг.2) на штампуемой заготовке 3 аналогична очередности формирования периферийных кольцевых канавок 15. Таким образом, при оформлении внутренних кольцевых канавок 16 штампуемая заготовка 3 также перемещается только с периферии фланца, что благоприятно сказывается на всем процессе вытяжки-штамповки центрального выступа. На фиг.2 изображена штамповая оснастка для перетягивания штампуемого материала 3 из периферийных кольцевых канавок во внутренние, собранная на основе штамповой оснастки, представленной на фиг.1; при этом стальное кольцо 13 давит на периферийные кольцевые выдавки 14, распрямляя их. Материал заготовки 3 при распрямлении кольцевых выдавок 14 может перемещаться только к центру заготовки 3, так как прижим 4 препятствует перемещению материала заготовки 3, зарезервированного в выдавках 14, к периферии. Перемещению материала заготовки 3, зарезервированного в кольцевых выдавках 14, к центру будет способствовать формированию внутренних кольцевых выдавок 21 (фиг.3) во внутренних кольцевых канавках 16 (фиг.2) матрицы.The sequence of forming the inner ring grooves 16 (Fig. 2) on the stamped blank 3 is similar to the order of formation of the peripheral ring grooves 15. Thus, when forming the inner ring grooves 16, the stamped blank 3 also moves only from the periphery of the flange, which favorably affects the entire drawing process- stamping the central protrusion. Figure 2 shows the die tooling for pulling the stamped material 3 from the peripheral annular grooves into the internal, assembled on the basis of the die tooling shown in figure 1; while the steel ring 13 presses on the peripheral ring extrusions 14, straightening them. The material of the workpiece 3 when straightening the annular extrusions 14 can only move to the center of the workpiece 3, since the clamp 4 prevents the material of the workpiece 3, reserved in the extrusions 14, from moving to the periphery. The movement of the material of the workpiece 3, reserved in the annular extrusions 14, to the center will contribute to the formation of the inner annular extrusions 21 (Fig.3) in the inner annular grooves 16 (Fig.2) of the matrix.

На фиг.3 представлена штамповая оснастка для последовательной глубокой вытяжки центрального выступа со сферическим дном. Здесь, для улучшения условий вытяжки центрального выступа, используется материал, зарезервированный во внутренних кольцевых выдавках 21, при распрямлении которых зарезервированный материал идет только к центру, так как перемещению его к периферии препятствует прижим 8.Figure 3 presents the die tooling for sequential deep drawing of the Central protrusion with a spherical bottom. Here, to improve the drawing conditions of the central protrusion, the material used is reserved in the inner annular extrusions 21, during the straightening of which the reserved material goes only to the center, since the clamp 8 prevents its movement to the periphery.

Набор прокладок 18 необходим для прекращения движения пуансона 19 в процессе штамповки после окончания одного цикла вытяжки центрального выступа. Полиуретановая втулка 20 служит для обеспечения более равномерной подачи в очаг деформации материала, зарезервированного во внутренних кольцевых выдавках 21. После завершения первого цикла вытяжки и недостаточности полученной высоты центрального выступа производится второй цикл его вытяжки в той же последовательности, а именно: оформляются периферийные кольцевые выдавки, после чего материал заготовки 3, в них зарезервированный, перетягивается во внутренние кольцевые канавки для оформления внутренних кольцевых выдавок. В дальнейшем материал, зарезервированный во внутренних кольцевых выдавках, перетягивается в очаг деформации для вытяжки центрального выступа.A set of gaskets 18 is necessary to stop the movement of the punch 19 during the stamping process after the end of one cycle of drawing the central protrusion. The polyurethane sleeve 20 serves to provide a more uniform feed into the deformation zone of the material reserved in the inner ring protrusions 21. After the completion of the first drawing cycle and the insufficiency of the obtained height of the central protrusion, a second cycle of its drawing is carried out in the same sequence, namely, peripheral ring extrusions are formed, after which the material of the workpiece 3, in which it is reserved, is pulled into the inner annular grooves to form the inner annular extrusions. Subsequently, the material reserved in the inner ring extrusions is pulled into the deformation zone for drawing out the central protrusion.

На фиг.4 представлена штамповая оснастка для глубокой вытяжки центрального выступа ⌀ 26 мм со сферическим дном из медной заготовки ⌀ 206 мм, толщиной 1 мм. За 4 цикла операции штамповки-вытяжки была получена высота центрального выступа со сферическим дном, равная 45 мм, что более чем в 3 раза превышает глубину вытяжки, получаемую традиционными способами при всех прочих равных условиях.Figure 4 presents the die tooling for deep drawing of the central protrusion of ⌀ 26 mm with a spherical bottom from a copper blank ⌀ 206 mm, 1 mm thick. For 4 cycles of the stamping-drawing operation, a height of the central protrusion with a spherical bottom equal to 45 mm was obtained, which is more than 3 times the drawing depth obtained by traditional methods, all other things being equal.

Использование предлагаемого изобретения позволяет полностью исключить получение некондиционных деталей в процессе вытяжки.The use of the invention allows to completely exclude the receipt of substandard parts during the drawing process.

Claims

1. The method of deep drawing, including the manufacture of a matrix with annular grooves, which carry out the reservation of the stamped material in the annular grooves in the form of extrusions, and its subsequent pulling on the punch, characterized in that the reservation of the stamped material is carried out in stages, and begin to reserve material in the grooves, located on the periphery of the matrix, at the next transition, the reserved material is dragged into the grooves located closer to the center, and then by pulling pressure on the punch with an extension of the central protrusion - into the deformation zone with forced straightening of the previously extruded extrusions.

2. A stamp for deep drawing, containing a coaxially mounted matrix with a concentric groove for reserving the material, a punch and an emphasis with a clamp, the groove is made of two recesses of different depths, and closer to the center with a depth less than the recess located farther from the center, above a groove is an elastic ring, in which the surface facing the stamped material is beveled with an increase in the gap between the stamped material and the elastic ring from the center to the periphery, characterized in that it is provided with a flat ring made with the possibility of installing over the extrusions of the stamped material of the workpiece, which serves to straighten it, and at least one additional clamp, the matrix is made in the form of having the ability to invert the reverse side of the disk with at least one additional annular groove similar to the existing one, moreover the grooves are located on different sides of the disk and at different distances from the center, the bevel of the elastic ring is made along the width of the annular groove, and the emphasis is made with grooves for placement in they mentioned clamps, spring-loaded executed.

3. The stamp according to claim 2, characterized in that the matrix is made from the condition of its installation at the first stage of drawing so that the annular groove most distant from the center is facing the stamped material.

4. The stamp according to claim 2, characterized in that the punch is equipped with a set of gaskets and a shock absorbing sleeve.