УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯЖКИ И ОБРЕЗКИ МАЛОГАБАРИТНОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ТОНКОЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА ПО КОНТУРУ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности, к холодной штамповке, и предназначена для изготовления полых малогабаритных изделий из тонколистового металла.
Известен штамп для вытяжки и обрезки края, содержащий вытяжную матрицу и пуансонодержатель, несущий вытяжной и обрезной пуансоны, последний из которых выполнен в виде эластичного кольца [l].
Недостатками данного штампа являются сложность его конструкции, а также низкая прочность получаемых деталей из-за утонения материала в зоне радиуса сопряжения дна со стенкой.
Известен штамп для вытяжки и обрезки, содержащий закрепленный на верхней плите вытяжной пуансон с режущей кромкой, установленную на нижней плите вытяжную матрицу, а также прижим, подпружиненный относительно верхней плиты. Штамп снабжен прикрепленным к верхней плите соосно с пуансоном цилиндром с полым поршнем, подпружиненным относительно верхней плиты, а вытяжной пуансон смонтирован на поршне и выполнен со сквозным осевым каналом, сообщенным с полостью поршня [2].
Недостатком данного штампа является низкая прочность получаемых деталей вследствие утонения материала в зоне радиуса сопряжения дна со стенкой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является штамп для вытяжки и обрезки края деталей резиной [з], применяемый в мелкосерийном производстве для получения крупногабаритных деталей из тонколистового материала: стали до 1 мм, дюралюминия до 1,2-1,3 мм, алюминия до 2 мм. В данном устройстве, при вырезке резиной, на подштамповую плиту устанавливают стальной шаблон, исполняющий роль пуансона. Матрицей служит резиновая подушка, заключенная в металлическую обойму, или резина без обоймы. При опускании ползуна пресса, резиновая матрица прижимает заготовку к пуансон-шаблону, отгибает свисающие края заготовки и придавливает их к подштамповой плите. При дальнейшем движении ползуна эти края обрываются по контуру пуансона. Пробивка резиной происходит аналогично, только при этом применяют стальную матрицу и резиновый пуансон.
Недостатками данного устройства являются получение полуфабрикатов с неровным контуром, который необходимо дополнительно обрабатывать, а так же невозможность его использования для изготовления малогабаритных деталей.
Задачей заявляемой полезной модели является в создании устройства, позволяющего изготовить полые малогабаритные изделия высокого качества из тонколистового металла методом вытяжки и обрезки припуска по контуру за один ход пресса.
Для решения поставленной задачи в предложенном устройстве, содержащем матрицу, пуансон с режущими кромками, ползун ручного пресса, в качестве материала матрицы используется медь, твердость которой позволяет сформировать профиль изделия с необходимыми эксплуатационными свойствами, причем толщина медной матрицы превосходит толщину заготовки более чем в 10 раз.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен штамп для вытяжки и обрезки края деталей с двумя рабочими элементами, на фиг.2 изображен штамп и получаемое изделие, при этом:
поз.1 - пуансон;
поз.2 - матрица;
поз.3 - листовая заготовка;
поз.4 - ползун ручного пресса;
поз.5 - изделие.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Устройство работает следующим образом. Заготовку укладывают на пуансон 1, ползун ручного пресса 4 опускается, медная матрица 2 прижимает заготовку 3 к пуансону, при этом пуансон 1 вдавливается в медную матрицу 2, формируя профиль изделия 5. При дальнейшем движении ползуна происходит обрезка изделия по контуру пуансона.
Глубина вдавливания пуансона к моменту вырезки зависит от пластичности материала матрицы и ее толщины, механических свойств штампуемого металла, а также от соотношения между толщиной матрицы, размерами пуансона и толщиной штампуемого металла.
Например, при вырезке деталей толщиной до 0,5 мм на алюминиевой подкладке глубина вдавливания составляет (1,5-2) S, на свинцовой подкладке повышается до (2,5-4) S, а при штамповке на медной пластине составляет (4,5-5) S где S - толщина заготовки (Справочник по холодной штамповке В.П. Романовский «Машиностроение», 1971 г.с.57).
Использование медной пластины в качестве матрицы обусловлено физическими свойствами меди, такими как твердость и прочность. В таблице 1 приведены физические свойства меди, свинца и алюминия.
Таблица 1
Материал
Твердость (НВ)
Пластичность (%)
Прочность (МПа)
Сu
~40
50-60
200-250
Аl
~20
30-40
80-120
Рb
~4
65
18
Комбинация физических свойств меди, таких как пластичность и прочность, позволили изготовить полые малогабаритные изделия из тонколистового металла за один ход пресса. При этом твердость меди позволяет произвести обрезку изделия по контуру с чистотой поверхности .
Опытным путем было выявлено, что для исключения искажения формы изделия и обеспечения необходимой глубины вдавливания пуансона в медную матрицу (4,5-5)S, ее толщина должна превышать толщину заготовки более чем в 10 раз.
Данное устройство было использовано для изготовления корпусов МЭМС изделий. Крышка корпуса микроэлектромеханического реле была изготовлена из ленты сплава марки 29НК толщиной 0,2 мм. Габаритные размеры крышки 3×5×0,4 мм, при чистоте поверхности контура . Толщина используемой медной матрицы составила 2 мм.
Микроэлектронные реле с использованием данной крышки прошли государственные испытания с положительным результатом.
Основными преимуществами заявляемого устройства являются: простота конструкции и легкость изготовления изделия с необходимыми эксплуатационными свойствами, такими как высокая точность размеров и чистота поверхности контура, позволяющие до минимума сократить механическую обработку изделия.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство SU №884796;
2. Авторское свидетельство SU №1233995;
3. Ю.В.Шухов, С.А.Еленев. Холодная штамповка. Москва «Высшая школа».