RU2408447C2

RU2408447C2 - Method of deep drawing parts from thin-sheet blanks and press to this end (versions)

Info

Publication number: RU2408447C2
Application number: RU2007136417/02A
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Поздов (RU); Иван Николаевич Поздов; Константин Иванович Поздов (RU); Константин Иванович Поздов
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2011-01-10
Also published as: RU2007136417A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, in particular to deep drawing from thin-skeet blanks. Thin-sheet blank is arranged in clamping cavity. Blank flange is held down. Tractive force is applied to central part of the blank on the side of fixed punch. Blank is fitted to punch. Said tractive force can be generated by either magnetic field or vacuum. Press tool comprises fixed punch, collet, female die and blank cavity. Blank is locked at the center. In one case, punch is mounted on electromagnet of permanent magnet, in the other case, punch center has a bore communicated with vacuum system. Punch working face has annular groove accommodating elastic sleeve.

EFFECT: no corrugations, higher quality.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к глубокой вытяжке деталей из тонколистовых заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to deep drawing of parts from sheet blanks.

Известен способ вытяжки тонколистовых металлов, заключающийся в проталкивании заготовки пуансоном через очко матрицы (В.П.Романовский, Справочник по холодной штамповке. - Л.: Машиностроение, 1979; стр.80…86; 116…122). Для предотвращения гофрообразования на фланце заготовки при вытяжке тонколистовых материалов применяется прижим (складкодержатель). Величина усилия прижима заготовки должна быть тем больше, чем тоньше штампуемый материал, так как более тонкий материал больше склонен к потере устойчивости (гофрообразованию). Большое требуемое усилие прижима при вытяжке тонколистовых материалов значительно увеличивает силы трения при штамповке и усилие вытяжки, что приводит к разрушению штампуемой заготовки в опасном сечении. Вследствие этого глубокая вытяжка листовых материалов толщиной менее 0,2 мм практически невозможна.A known method of drawing sheet metals, which consists in pushing the workpiece with a punch through the die of the matrix (V.P. Romanovsky, Handbook of cold stamping. - L .: Engineering, 1979; p. 80 ... 86; 116 ... 122). To prevent corrugation on the flange of the workpiece during the extraction of sheet materials, a clamp (folding holder) is used. The magnitude of the clamping force of the workpiece should be greater, the thinner the stamped material, since thinner material is more prone to buckling (corrugation). The large required clamping force during the drawing of sheet materials significantly increases the friction forces during stamping and the drawing force, which leads to the destruction of the stamped workpiece in a dangerous section. As a result, deep drawing of sheet materials with a thickness of less than 0.2 mm is practically impossible.

Для уменьшения сил трения при штамповке, а следовательно, и усилия вытяжки применяют различные смазки, состав которых подбирают в зависимости от марки штампуемого материала, габаритов штампуемых деталей, степени вытяжки и т.д.To reduce the friction forces during stamping and, consequently, the drawing forces, various lubricants are used, the composition of which is selected depending on the type of stamped material, the dimensions of the stamped parts, the degree of drawing, etc.

Недостатки данного способа: невозможность глубокой вытяжки металлов из ленты толщиной менее 0,2 мм, сравнительно небольшая степень вытяжки, необходимость подбора состава смазки и усилия прижима заготовки при вытяжке в каждом конкретном случае, что увеличивает сроки подготовки производства и трудозатраты на штамповку-вытяжку.The disadvantages of this method: the impossibility of deep drawing of metals from a tape with a thickness of less than 0.2 mm, a relatively small degree of drawing, the need to select the composition of the lubricant and the pressing force of the workpiece during drawing in each case, which increases the time for preparation of production and labor costs for stamping and drawing.

Указанных недостатков можно избежать, если штампуемую заготовку разместить в фиксирующую полость, высота которой незначительно больше толщины штампуемой заготовки. В этом случае при размещении заготовки в фиксирующей полости между прижимами штампа устраняются силы трения, и фланец заготовки свободно перемещается в очаг деформации в процессе штамповки-вытяжки, что обеспечивает увеличение степени вытяжки на 40... 60%. Свободное перемещение заготовки в процессе вытяжки в ряде случаев (как показала практика ~ у 50% вытягиваемых деталей) приводит к смещению центра заготовки относительно центра неподвижного пуансона.These drawbacks can be avoided if the stamped blank is placed in a fixing cavity, the height of which is slightly greater than the thickness of the stamped blank. In this case, when a workpiece is placed in the fixing cavity between the clamps of the stamp, friction forces are eliminated, and the workpiece flange freely moves to the deformation zone during stamping-drawing, which provides an increase in the degree of drawing by 40 ... 60%. The free movement of the workpiece during the drawing process in some cases (as practice has shown ~ in 50% of the parts to be drawn) leads to a displacement of the center of the workpiece relative to the center of the stationary punch.

Смещение центра заготовки от центра неподвижного пуансона в процессе вытяжки происходит за счет незначительной разновысотности фиксирующей полости, наличия заусенцев на заготовке и неодинаковой потере устойчивости по окружности фланца заготовки при вытяжке. В результате этого на дне тонкостенной вытягиваемой детали появляются гофры, а образующая поверхность детали приобретает разновысотность, достигающую 7…10 мм.The shift of the center of the workpiece from the center of the stationary punch during the drawing process is due to the slight difference in height of the fixing cavity, the presence of burrs on the workpiece and the unequal loss of stability around the circumference of the workpiece flange during drawing. As a result of this, corrugations appear at the bottom of a thin-walled drawn part, and the surface forming part becomes of different heights, reaching 7 ... 10 mm.

Степень вытяжки можно также увеличить посредством обтягивания штампуемой заготовки на неподвижный пуансон. В этом случае трение между заготовкой и пуансоном в процессе вытяжки является технологически активным и играет положительную роль.The degree of drawing can also be increased by tightening the workpiece on a stationary punch. In this case, the friction between the workpiece and the punch during the drawing process is technologically active and plays a positive role.

Наиболее близким техническим решением является способ вытяжки полых изделий из листовых заготовок, заключающийся в формообразовании заготовки с одновременным образованием контролируемых гофров во фланцевой части с последующим их разглаживаем. Гофры образуются в канавке, выполненной на поверхности прижима в виде архимедовой спирали. Контролируемые гофры, образующиеся в канавках на фланце заготовки, способствуют увеличению податливости фланца в процессе вытяжки, что влечет за собой увеличение степени и глубины вытяжки. Перед разглаживанием гофров заготовку поворачивают относительно прижима, на котором выполнены канавки в виде архимедовой спирали на угол, при котором гофры или часть гофров на фланце заготовки размещаются на плоском участке прижима между канавками архимедовой спирали. Для свободного гофрообразования на заготовке в спиралевидной канавке и формирования самой спиралевидной канавки в процессе вытяжки между заготовкой и верхним прижимом обеспечивается зазор, равный примерно 10% от толщины заготовки (Патент РФ №2217257, МПК B21D 22/20. Способ вытяжки полых изделий из листовых заготовок, опубл. 27.11.2003).The closest technical solution is the method of extracting hollow products from sheet blanks, which consists in shaping the workpiece with the simultaneous formation of controlled corrugations in the flange part with their subsequent smoothing. Corrugations are formed in a groove made on the surface of the clamp in the form of an Archimedean spiral. Controlled corrugations formed in the grooves on the workpiece flange increase the flexibility of the flange during the drawing process, which entails an increase in the degree and depth of the drawing. Before smoothing the corrugations, the workpiece is rotated relative to the clamp, on which the grooves in the form of an Archimedean spiral are made at an angle at which the corrugations or part of the corrugations on the workpiece flange are placed on a flat section of the clamp between the grooves of the Archimedean spiral. For free corrugation on the workpiece in a spiral groove and the formation of the spiral groove itself during the drawing process between the workpiece and the upper clamp, a gap of approximately 10% of the thickness of the workpiece is provided (RF Patent No. 2217257, IPC B21D 22/20. Method for drawing hollow products from sheet blanks , publ. 11/27/2003).

Недостаток прототипа: сложность изготовления штамповой оснастки и несколько большая по сравнению с предлагаемым способом трудоемкость процесса вытяжки.The disadvantage of the prototype: the complexity of the manufacture of die tooling and somewhat higher than the proposed method, the complexity of the drawing process.

Прототип к устройству: В.П.Романовский. Справочник по холодной штамповке. - Л.: Машиностроение, 1979 г, стр.438…455. «Типовые конструкции формоизменяющих штампов (гибочные, вытяжные, комбинированные)».Prototype for the device: V.P. Romanovsky. Handbook of cold stamping. - L .: Engineering, 1979, p. 438 ... 455. "Typical designs of forming dies (bending, exhaust, combined)."

Недостаток прототипа: сложность и более высокая точность и трудоемкость изготовления штамповой оснастки по сравнению с предлагаемой.The disadvantage of the prototype: the complexity and higher accuracy and the complexity of manufacturing die tooling compared with the proposed.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение несоосности вытягиваемой заготовки и неподвижного пуансона, в результате чего повышается качество и полностью устраняется брак штампуемых деталей в процессе их вытяжки.The problem to which the invention is directed, is to eliminate the misalignment of the elongated workpiece and the stationary punch, which improves the quality and completely eliminates the marriage of stamped parts in the process of their drawing.

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

1. в деталях, полученных заявляемым способом и на предлагаемых устройствах, полностью отсутствуют гофры;1. in the details obtained by the claimed method and on the proposed devices, there are no corrugations;

2. в 5…7 раз уменьшается разновысотность в деталях, полученных с использованием заявляемых способа и устройств.2. 5 ... 7 times decreases the height in the details obtained using the proposed method and devices.

Для решения поставленной задачи в известном способе глубокой вытяжки деталей из тонколистовых заготовок, включающем размещение заготовки в полости для фиксации, прижим фланца заготовки и обтягивание заготовки по неподвижному пуансону, в процессе вытяжки осуществляют фиксацию заготовки относительно неподвижного пуансона воздействием на центральную часть заготовки усилием притягивания со стороны пуансона. Усилие притягивания можно создать посредством магнитного поля или посредством вакуума.To solve the problem in the known method of deep drawing parts from sheet blanks, including placing the workpiece in the cavity for fixing, pressing the workpiece flange and tightening the workpiece over a fixed punch, the workpiece is fixed relative to the fixed punch by the pulling force on the central part of the workpiece from the side punch. The force of attraction can be created through a magnetic field or through a vacuum.

Для решения поставленной задачи штамп для глубокой вытяжки деталей из тонколистовых заготовок, содержащий соосно установленные неподвижный пуансон, матрицу и прижим, выполненный с образованием полости для фиксации заготовки, снабжен электромагнитом или постоянным магнитом, пуансон выполнен составным в виде центрального стержня из ферромагнитного материала и соосно установленных на нем промежуточной втулки из немагнитного материала и внешней втулки из ферромагнитного материала, внешний диаметр которой соответствует диаметру пуансона, при этом пуансон размещен на электромагните или постоянном магните. Также поставленная задача может быть решена посредством штампа для глубокой вытяжки деталей из тонколистовых заготовок, содержащего соосно установленные неподвижный пуансон, матрицу и прижим, выполненный с образованием полости для фиксации заготовки, и снабженного вакуумной системой и эластичной втулкой. Пуансон выполнен с центральным отверстием, соединенным с вакуумной системой, и кольцевой проточкой на рабочем торце, в которой размещена эластичная втулка.To solve the problem, a stamp for deep drawing of parts from sheet blanks containing coaxially mounted stationary punch, die and clamp made with a cavity for fixing the workpiece is equipped with an electromagnet or permanent magnet, the punch is made integral in the form of a central rod of ferromagnetic material and coaxially mounted on it an intermediate sleeve of non-magnetic material and an external sleeve of ferromagnetic material, the outer diameter of which corresponds to the diameter of the punch on, while the punch is placed on the electromagnet or permanent magnet. Also, the problem can be solved by means of a stamp for deep drawing of parts from thin-sheet blanks, containing a coaxially mounted stationary punch, a matrix and a clamp made with the formation of a cavity for fixing the blank, and equipped with a vacuum system and an elastic sleeve. The punch is made with a central hole connected to the vacuum system and an annular groove at the working end in which the elastic sleeve is placed.

Прижимающее усилие исключает смещение заготовки относительно пуансона в процессе вытяжки, что позволяет получить штампуемые детали без гофров на донной части и значительно уменьшает их разновысотность.The pressing force eliminates the displacement of the workpiece relative to the punch during the drawing process, which allows to obtain stampable parts without corrugations on the bottom and significantly reduces their different heights.

Заявляемый способ и устройство реализованы при штамповке-вытяжке колпачков-заготовок для сильфонов из нержавеющей ленты 12Х18Н10Т толщиной 0,13 мм.The inventive method and device are implemented during stamping-drawing of the blank caps for bellows made of stainless tape 12X18H10T with a thickness of 0.13 mm.

На фиг.1 изображено устройство для вытяжки колпачков с фиксированием заготовки по центру посредством магнита, где:Figure 1 shows a device for extracting caps with fixing the workpiece in the center by means of a magnet, where:

1 - электромагнит (постоянный магнит); 2 - втулка из ферромагнитного материала; 3 - втулка из немагнитного материала; 4 - стержень из ферромагнитного материала; пуансон состоит из п.2, п.3, п.4; 5 - центрирующая обойма; 6 - нижний прижим; 7 - кольцо; 8 - верхний прижим; 9 - болт; 10 - кольцо; 11 - опора; 12 - штампуемая заготовка. В данном устройстве фиксацию листовой заготовки относительно пуансона производят посредством замыкания на нее магнитных силовых линий, проходящих от электромагнита (постоянного магнита) через ферромагнитные детали пуансона.1 - electromagnet (permanent magnet); 2 - sleeve made of ferromagnetic material; 3 - a sleeve of non-magnetic material; 4 - rod of ferromagnetic material; the punch consists of claim 2, claim 3, claim 4; 5 - centering clip; 6 - lower clip; 7 - ring; 8 - upper clip; 9 - a bolt; 10 - ring; 11 - support; 12 - stamped workpiece. In this device, the fixation of the sheet billet relative to the punch is made by closing on it magnetic lines of force passing from the electromagnet (permanent magnet) through the ferromagnetic parts of the punch.

Устройство работает следующим образом: заготовку 12 размещают на составном пуансоне (п.2, 3, 4) и в фиксирующей полости, которая образована плоскими поверхностями верхнего 8 прижима и кольца 10, размещенного на нижнем прижиме 6, а также поверхностью, образованной внутренним диаметром кольца 7, который размещен между прижимами. Прижимы 6 и 8 с размещенными между ними кольцом 7 зафиксированы и поджаты болтом 9 и обоймой 5. Составной пуансон торцом, противоположным рабочему, установлен на электромагните 1. Внутренний диаметр кольца 7 соответствует диаметру тонколистовой заготовки. Для того чтобы исключить смещение фланца штампуемой детали в процессе вытяжки предлагается к неподвижному пуансону притягивать штампуемую заготовку посредством замыкания на нее магнитных силовых линий, проходящих от электромагнита. Далее производят фиксацию заготовки на пуансоне с последующей вытяжкой, при этом пуансон неподвижен.The device operates as follows: the workpiece 12 is placed on a composite punch (p. 2, 3, 4) and in the fixing cavity, which is formed by the flat surfaces of the upper 8 of the clip and the ring 10 placed on the lower clip 6, as well as the surface formed by the inner diameter of the ring 7, which is placed between the clamps. The clamps 6 and 8 with the ring 7 placed between them are fixed and pressed by the bolt 9 and the holder 5. The composite punch with the end opposite to the worker is mounted on electromagnet 1. The inner diameter of the ring 7 corresponds to the diameter of the sheet blank. In order to eliminate the offset of the flange of the stamped part during the drawing process, it is proposed to attract the stamped blank to the stationary punch by closing magnetic lines of force passing from the electromagnet to it. Next, the workpiece is fixed on the punch, followed by a hood, while the punch is stationary.

На фиг.2 изображено устройство для вытяжки колпачков, где:Figure 2 shows a device for extracting caps, where:

1 - поддон; 2 - опора; 3 - верхний прижим-матрица; 4 - наружное кольцо; 5 - внутреннее кольцо; 6 - нижний прижим; 7 - пуансон; 8 - штуцер; 9 - прокладка; 10 - болт; 11 - центрирующая обойма; 12 - резиновая втулка; 13 - упор; 14 - штампуемая заготовка. Для осуществления указанной фиксации в пуансоне 7 по центру выполняют отверстие, которое соединяют посредством штуцера с форвакуумным насосом. На рабочей торцовой поверхности пуансона выполнена кольцевая проточка, в которой размещают резиновую втулку 12 для обеспечения герметичности между заготовкой и пуансоном при откачке воздуха. Пуансон 7 зафиксирован на поддоне 1. На поддоне установлены упоры 13, ограничивающие ход подвижных прижимов 6, 3. Устройство работает следующим образом: на пуансоне 7 и в фиксирующей полости, образованной внутренним кольцом 5 и наружным кольцом 4, размещают заготовку 14 и прижимают ее верхним прижимом 3. Через центральное отверстие в пуансоне, соединенное через штуцер 8 с форвакуумным насосом, производят откачку воздуха, создавая вакуум, таким образом производится фиксирование заготовки относительно пуансона. После фиксации заготовки на пуансоне осуществляют вытяжку по неподвижному пуансону.1 - pallet; 2 - support; 3 - upper clamp matrix; 4 - outer ring; 5 - an internal ring; 6 - lower clip; 7 - a punch; 8 - fitting; 9 - a lining; 10 - a bolt; 11 - centering clip; 12 - rubber sleeve; 13 - emphasis; 14 - stamped workpiece. To carry out the indicated fixation, a hole is made in the center of the punch 7, which is connected by means of a fitting to the foreline pump. An annular groove is made on the working end surface of the punch, in which a rubber sleeve 12 is placed to ensure tightness between the workpiece and the punch when pumping air. The punch 7 is fixed on the pallet 1. On the pallet there are stops 13 restricting the movement of the movable clamps 6, 3. The device operates as follows: on the punch 7 and in the fixing cavity formed by the inner ring 5 and outer ring 4, the workpiece 14 is placed and pressed with its upper clip 3. Through the central hole in the punch, connected through the nozzle 8 to the foreline pump, the air is evacuated, creating a vacuum, thus fixing the workpiece relative to the punch. After fixing the workpiece on the punch, the hood is pulled by a stationary punch.

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 parts from sheet blanks, including placing the workpiece in the cavity for fixation, pressing the workpiece flange and tightening the workpiece over a fixed punch, characterized in that during the drawing process the workpiece is fixed relative to the fixed punch by exerting an external pull on the central part of the workpiece punch.

2. The method according to claim 1, characterized in that the attractive force is created by means of a magnetic field.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pulling force is created by means of a vacuum.

4. A stamp for deep drawing parts from sheet blanks, containing a coaxially mounted stationary punch, a die and a clamp made with the formation of a cavity for fixing the workpiece, characterized in that it is equipped with an electromagnet or a permanent magnet, the punch is made integral in the form of a central rod of ferromagnetic material and coaxially mounted on it an intermediate sleeve of non-magnetic material and an external sleeve of ferromagnetic material, the outer diameter of which corresponds to the diameter of the punch, pr This punch is placed on the electromagnet or permanent magnet.

5. A stamp for deep drawing parts from sheet blanks, containing a coaxially mounted stationary punch, a die and a clamp made with the formation of a cavity for fixing the workpiece, characterized in that it is equipped with a vacuum system and an elastic sleeve, the punch is made with a central hole connected to the vacuum system, and an annular groove on the working end in which the elastic sleeve is placed.