СПОСОБ ВЫТЯЖКИ СЛОЖНЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ В ШТАМПЕ НА ПРЕССЕ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ (ВАРИАНТЫ)
PROCEDURE FOR DRAWING COMPLEX LARGE-SIZE ITEMS IN PUNCH AT DOUBLE ACTION PRESS (VERSIONS)

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано для штамповки крупногабаритных деталей из листовых материалов, преимущественно для штамповки-вытяжки крупногабаритных кузовных деталей транспортных средств, бытовой и другой техники на прессах двойного действия.
Известен способ вытяжки детали без фланца на прессе двойного действия в штампе, содержащем пуансон, закрепленный на внутреннем ползуне пресса, матрицу, закрепленную на нижней неподвижной плите штампа, и прижим, закрепленный на наружном ползуне пресса (Романовский В.П. «Справочник по холодной штамповке». - СПб.: Машиностроение, 1979, с.441, рис.346).
Известен также способ вытяжки детали с фланцем на прессе двойного действия в штампе, содержащем пуансон, закрепленный на внутреннем ползуне пресса, матрицу, закрепленную на нижней неподвижной плите штампа, и прижим, закрепленный на наружном ползуне пресса (Нефедов А.П. Конструирование и изготовление штампов. М.: Машиностроение, 1973, с.64, рис.46).
Общим недостатком данных способов вытяжки в штампе с неподвижной матрицей является их ограниченная область применения для вытяжки не очень сложных кузовных деталей, которые можно вытянуть и без прижима центральной части заготовки в процессе вытяжки. Если данными способами попытаться вытянуть очень сложную кузовную деталь, то в процессе вытяжки под воздействием сжимающих напряжений неприжатая центральная часть заготовки потеряет устойчивость с образованием складок и деталь получится бракованной. Поэтому, чтобы изготовить очень сложную кузовную деталь вышеуказанными способами вытяжки, в настоящее время на практике такую деталь обычно разбивают на несколько несложных деталей, каждую деталь вытягивают известным способом по отдельности и затем сваривают в одну сложную деталь.
Задачей изобретения является разработка способа вытяжки детали на прессе двойного действия, который позволяет изготавливать сложные крупногабаритные цельноштампованные кузовные детали.
В целом задача решается за счет того, что вырубленную из листового материала и предварительно изогнутую заготовку вытягивают на прессе двойного действия в штампе с перемещающейся с определенной силой центральной частью матрицы, которая в процессе вытяжки создает прижим центральной части заготовки вытяжки деталей в штампе на прессе двойного действия с предварительным прижимом периферийной и центральной частей заготовки.
Для решения данной задачи по первому варианту предлагается способ вытяжки сложных крупногабаритных деталей с прижимом периферийной и центральной частей заготовки в штампе на прессе двойного действия, включающий укладку заготовки на матрицу штампа, прижим периферийных участков заготовки прижимом штампа при ходе наружного ползуна пресса и последующее формоизменение центральной части заготовки пуансоном и матрицей при ходе внутреннего ползуна пресса с закрепленным на ползуне пунсоном, отличающийся тем, что вырубленной из листового материала плоской заготовке придают изгибом форму развертывающей поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали; изогнутую заготовку укладывают на подвижную подпружиненную центральную часть матрицы, выступающую над неподвижной периферийной частью матрицы; управляемую по ходу вытяжки силу пружин, размещенных под центральной частью матрицы, устанавливают больше силы деформирования части заготовки, расположенной над этой частью матрицы, в течение всего процесса деформирования заготовки; осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки при ходе наружного ползуна пресса посредством закрепленного на этом ползуне прижима штампа по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной периферийной части матрицы; при ходе внутреннего ползуна пресса закрепленный на этом ползуне пуансон начинает деформировать центральную часть заготовки на начальной стадии вытяжки, и так как сила пружин больше силы деформирования заготовки, то на начальной стадии вытяжки центральная часть матрицы неподвижна, и пуансон деформирует центральную часть заготовки по центральной части матрицы до тех пор, когда зазор между пуансоном и центральной частью матрицы станет равным толщине заготовки; на промежуточной стадии вытяжки при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса пуансон деформирует периферийную часть заготовки по неподвижной периферийной части матрицы и одновременно перемещает подпружиненную центральную часть матрицы вместе с прижатой центральной частью заготовки; при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на заключительной стадии вытяжки в крайнем нижнем положении центральной части матрицы, когда она упирается в неподвижную нижнюю плиту штампа, производят калибровку вытянутой детали, и в крайнем нижнем положении пуансона зазор между поверхностями пуансона и неподвижной и подвижной частями матрицы равен толщине заготовки.
Сущность изобретения по варианту 1 характеризуется фиг.1-5. На фиг.1 показан разрез штампа для осуществления нового способа вытяжки детали на прессе двойного действия в момент загрузки предварительно изогнутой заготовки, на фиг.2 - в момент прижима периферийных участков заготовки прижимом штампа в крайнем нижнем положении наружного ползуна пресса и в момент перемещения внутреннего ползуна пресса, когда закрепленный на нем пуансон коснулся заготовки, на фиг.3 - в момент окончания начальной стадии вытяжки, когда центральная часть пуансона сдеформировала центральную часть заготовки по центральной части матрицы, которая под действием силы мощных пружин до этого момента оставалась неподвижной, на фиг.4 - в момент промежуточной стадии вытяжки, на фиг.5 - в момент завершения процесса вытяжки, где 1 - пуансон, 2 - неподвижная периферийная часть матрицы, 3 - опоры неподвижной периферийной части матрицы, 4 - нижняя плита штампа, 5 - подвижная центральная часть матрицы, 6 - пружины, 7 - прижим штампа, 8 - заготовка.
Способ по первому варианту реализуется следующим образом. Вырубленную из листового материала заготовку 8 изгибают в штампе для гибки, придавая этой заготовке форму развертывающейся поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали, как показано на фиг.1.
Изогнутую заготовку 8 укладывают на подвижную центральную часть матрицы 5 (фиг.1), которая опирается на проволочные, пневматические или гидравлические пружины 6. Подвижная центральная часть матрицы 5 выступает над прижимной поверхностью неподвижной части матрицы 2, которая через опоры 3 упирается в нижнюю плиту штампа 4.
s
p
При наладке штампа для вытяжки управляемую по ходу вытяжки силу F пружин 6 устанавливают больше силы деформирования F пуансоном 1 части заготовки, расположенной над подвижной частью матрицы 5, в течение всего процесса деформирования.
При ходе наружного ползуна пресса вниз при помощи закрепленного на нем прижима 7 осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки 8 по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной части матрицы 2 (фиг.2).
s
p
При ходе внутреннего ползуна пресса вниз закрепленный на этом ползуне пуансон 1 касается заготовки 8 (фиг.2) и начинает деформировать заготовку на начальной стадии вытяжки. Так как сила пружин F больше силы деформирования F пуансоном 1 части заготовки, расположенной над подвижной частью матрицы 5, то на начальной стадии вытяжки центральная часть матрицы 5 неподвижна, и пуансон 1 деформирует центральную часть заготовки 8 по матрице 5 до тех пор, когда зазор между пуансоном 1 и частью матрицы 5 станет равным толщине заготовки (фиг.3).
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса вниз на промежуточной стадии вытяжки (фиг.4) пуансон 1 деформирует периферийную часть заготовки 8 по неподвижной периферийной части матрицы 2 и одновременно перемещает вниз центральную часть матрицы 5 вместе с центральной частью заготовки.
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на завершающей стадии вытяжки (фиг.5) в крайнем нижнем положении подвижной части матрицы 5, когда она упирается в неподвижную нижнюю плиту штампа 4, пуансон 1 производит калибровку вытянутой детали 8, и зазор между поверхностями пуансона 1 и неподвижной периферийной 5 и подвижной центральной 2 частями матрицы становится равным толщине заготовки.
Для исключения коробления пружинами вытянутой детали 8 при обратном ходе ползунов пресса в крайнем нижнем положении штампа давление рабочей среды в пружинах 6 уменьшают до нуля. Внутренний и наружный ползуны пресса совершают обратный ход, а вытянутая деталь 8 остается лежать на центральной 5 и периферийной 2 частях матрицы и ее удаляют со штампа средствами механизации. Когда прижим штампа 7 поднимается вместе с наружным ползуном пресса, связанный с ним рычаг воздействует на клапан, который снова подает рабочую среду в пружины под заданным давлением.
Если после вытяжки по первому варианту на заготовке имеются разрывы и/или складки, то предлагается для решения данной задачи второй вариант - способ вытяжки сложных крупногабаритных деталей с прижимом периферийной и центральной частей заготовки в штампе на прессе двойного действия, включающий укладку заготовки на матрицу штампа, прижим периферийных участков заготовки прижимом штампа при ходе наружного ползуна пресса и последующее формоизменение центральной части заготовки пуансоном и матрицей при ходе внутреннего ползуна пресса с закрепленным на ползуне пунсоном, отличающийся тем, что вырубленой из листового материала плоской заготовке придают изгибом форму развертывающейся поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали; изогнутую заготовку укладывают на подвижную подпружиненную центральную часть матрицы, выступающую над неподвижной периферийной частью матрицы; управляемую по ходу вытяжки силу пружин, размещенных под центральной частью матрицы, устанавливают меньше силы деформирования части заготовки, расположенной над этой частью матрицы, в течение начальной стадии вытяжки и больше силы деформирования этой части заготовки в течение промежуточной и заключительной стадий вытяжки; осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки при ходе наружного ползуна пресса посредством закрепленного на этом ползуне прижима штампа по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной периферийной части матрицы; при ходе внутреннего ползуна пресса закрепленный на этом ползуне пуансон начинает деформировать заготовку на начальной стадии вытяжки, и так как сила пружин меньше силы деформирования заготовки, то под воздействием пуансона центральная часть матрицы на этой начальной стадии вытяжки перемещается вниз вместе с заготовкой, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования; на промежуточной стадии вытяжки при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса пуансон продолжает деформировать заготовку, и так как на промежуточной стадии сила пружин больше силы деформирования заготовки, то центральная часть останавливается, и пуансон деформирует центральную часть заготовки по центральной части матрицы до тех пор, когда зазор между пуансоном и центральной частью матрицы станет равным толщине заготовки, после этого пунсон деформирует периферийную часть заготовки по неподвижной периферийной части матрицы и одновременно перемещает подпружиненную центральную часть матрицы вместе с прижатой центральной частью заготовки; на заключительной стадии вытяжки при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса в крайнем нижнем положении центральной части матрицы, когда она упирается в неподвижную нижнюю плиту штампа, производят калибровку вытянутой детали, и в крайнем нижнем положении пуансона зазор между поверхностями пуансона и неподвижной и подвижной частями матрицы равен толщине заготовки.
Сущность изобретения по варианту 2 показана на фиг.1-6. Вырубленную из листового материала заготовку 8 изгибают в штампе для гибки, придавая этой заготовке форму развертывающейся поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали, как показано на фиг.1. Изогнутую заготовку 8 укладывают на подвижную центральную часть матрицы 5 (фиг.1), которая опирается на проволочные, пневматические или гидравлические пружины 6. Подвижная центральная часть матрицы 5 выступает над прижимной поверхностью неподвижной частью матрицы 2, которая через опоры 3 упирается в нижнюю плиту штампа 4.
s
p
При наладке штампа для вытяжки управляемую по ходу вытяжки силу F пружин 6, размещенных под центральной частью матрицы 5, устанавливают меньше силы деформирования F части заготовки, расположенной над этой частью матрицы, в течение начальной стадии вытяжки и больше силы деформирования этой части заготовки в течение промежуточной и заключительной стадий вытяжки.
При ходе наружного ползуна пресса вниз при помощи закрепленного на этом ползуне прижима 7 осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки 8 по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной части матрицы 2 (фиг.2).
s
При ходе внутреннего ползуна пресса вниз закрепленный на этом ползуне пуансон 1 касается заготовки 8 (фиг.2) и начинает деформировать заготовку на начальной стадии вытяжки. Так как сила F пружин 6 меньше силы деформирования заготовки 8, то на этой начальной стадии вытяжки под воздействием пуансона 1 центральная часть матрицы 5 перемещается вниз вместе с заготовкой 8, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования, как показано на новой, по сравнению с первым вариантом способа, схеме вытяжки (фиг.6).
s
p
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на промежуточной стадии вытяжки пуансон 1 продолжает деформировать заготовку 8. Так как на этой промежуточной стадии сила F пружин 6 стала превышать силу деформирования заготовки F, то центральная часть матрицы 5 останавливается, и пуансон 1 деформирует центральную часть заготовки 8 по центральной части матрицы 5 до тех пор, когда зазор между пуансоном 1 и центральной частью матрицы 5 станет равным толщине заготовки, как показано на фиг.4.
Затем пуансон 1 деформирует периферийную часть заготовки 8 по неподвижной периферийной части матрицы 2 и одновременно перемещает подпружиненную центральную часть матрицы 5 вместе с прижатой центральной частью заготовки.
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на заключительной стадии вытяжки (фиг.5) в крайнем нижнем положении центральной части матрицы 5, когда она упирается в неподвижную нижнюю плиту штампа 4, производят калибровку вытянутой детали 8, и в крайнем нижнем положении пуансона 1 зазор между поверхностями пуансона 1, неподвижной 2 и подвижной 5 частями матрицы равен толщине заготовки.
Для исключения коробления пружинами вытянутой детали 8 при обратном ходе ползунов пресса в крайнем нижнем положении штампа давление рабочей среды в пружинах 6 уменьшают до нуля. Внутренний и наружный ползуны пресса совершают обратный ход, а вытянутая деталь 8 остается лежать на центральной 5 и периферийной 2 частях матрицы и ее удаляют со штампа средствами механизации. Когда прижим штампа 7 поднимается вместе с наружным ползуном пресса, связанный с ним рычаг воздействует на клапан, который снова подает рабочую среду в пружины под заданным давлением.
Если после вытяжки по варианту 1 и варианту 2 на заготовке имеются разрывы и складки, то применяют третий вариант способа, заключающийся в вытяжке сложных крупногабаритных деталей с прижимом периферийной и центральной частей заготовки в штампе на прессе двойного действия, включающий укладку заготовки на матрицу штампа, прижим периферийных участков заготовки прижимом штампа при ходе наружного ползуна пресса и последующее формоизменение центральной части заготовки пуансоном и матрицей при ходе внутреннего ползуна пресса с закрепленным на ползуне пуансоном, отличающийся тем, что вырубленой из листового материала плоской заготовке придают изгибом форму развертывающейся поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали; изогнутую заготовку укладывают на подвижную подпружиненную центральную часть матрицы, выступающую над неподвижной периферийной частью матрицы; управляемую по ходу вытяжки силу пружин, размещенных под центральной частью матрицы, устанавливают меньше силы деформирования части заготовки, расположенной над этой частью матрицы, в течение начальной и промежуточной стадий вытяжки и больше силы деформирования этой части заготовки в течение заключительной стадии вытяжки; осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки при ходе наружного ползуна пресса посредством закрепленного на этом ползуне прижима штампа по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной периферийной части матрицы; при ходе внутреннего ползуна пресса закрепленный на этом ползуне пуансон начинает деформировать заготовку на начальной стадии вытяжки, и так как сила пружин меньше силы деформирования заготовки, то под воздействием пуансона центральная часть матрицы на этой начальной стадии вытяжки перемещается вниз вместе с заготовкой, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования; на промежуточной стадии вытяжки при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса пуансон продолжает деформировать заготовку, и так как на промежуточной стадии сила пружин меньше силы деформирования заготовки, то центральная часть матрицы под воздействием пуансона перемещается вниз вместе с заготовкой, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования; на заключительной стадии вытяжки при дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса пуансон продолжает деформировать заготовку, и так как на этой заключительной стадии сила пружин больше силы деформирования заготовки, то центральная часть матрицы останавливается и пуансон деформирует центральную часть заготовки по центральной части матрицы до тех пор, когда зазор между пуансоном и центральной частью матрицы станет равным толщине заготовки, после этого пуансон деформирует периферийную часть заготовки по неподвижной периферийной части матрицы и одновременно перемещает подпружиненную центральную часть матрицы вместе с прижатой центральной частью заготовки до ее упора в неподвижную нижнюю плиту штампа, в крайнем нижнем положении пуансон производит калибровку вытянутой детали, и зазор между поверхностями пуансона и неподвижной и подвижной частями матрицы становится равным толщине заготовки.
Сущность изобретения по третьему варианту показана на фиг.1-7. Вырубленную из листового материала заготовку 8 изгибают в штампе для гибки, придавая этой заготовке форму развертывающейся поверхности, приближающейся к форме поверхности центральной части вытянутой детали, как показано на фиг.1.
Изогнутую заготовку 8 укладывают на подвижную центральную часть матрицы 5 (фиг.1), которая опирается на проволочные, пневматические или гидравлические пружины 6. Подвижная центральная часть матрицы 5 выступает над прижимной поверхностью неподвижной части матрицы 2, которая через опоры 3 упирается в нижнюю плиту штампа 4.
s
p
При наладке штампа для вытяжки управляемую по ходу вытяжки силу F пружин 6, размещенных под центральной частью матрицы 5, устанавливают меньше силы деформирования F части заготовки, расположенной над этой частью матрицы, в течение начальной и промежуточной стадий вытяжки и больше силы деформирования этой части заготовки в течение заключительной стадии вытяжки.
При ходе наружного ползуна пресса вниз при помощи закрепленного на этом ползуне прижима 7 осуществляют деформирование и прижим периферийных участков заготовки 8 по развертывающейся прижимной поверхности неподвижной части матрицы 2 (фиг.2).
s
При ходе внутреннего ползуна пресса вниз закрепленный на этом ползуне пуансон 1 касается заготовки 8 (фиг.2) и начинает деформировать заготовку на начальной стадии вытяжки. Так как сила F пружин 6 меньше силы деформирования заготовки 8, то на этой начальной стадии вытяжки под воздействием пуансона 1 центральная часть матрицы 5 перемещается вниз вместе с заготовкой 8, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования, как показано на фиг.6.
s
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на промежуточной стадии вытяжки пуансон 1 продолжает деформировать заготовку 8. Так как и на этой промежуточной стадии сила F пружин 6 меньше силы деформирования заготовки 8, то и на этой промежуточной стадии вытяжки под воздействием пуансона 1 центральная часть матрицы 5 перемещается вниз вместе с заготовкой 8, прижимая снизу центральную часть заготовки для устранения ее складкообразования, как показано на новой, по сравнению с двумя первыми вариантами, схеме вытяжки (фиг.7).
s
p
При дальнейшем ходе внутреннего ползуна пресса на заключительной стадии вытяжки пуансон 1 продолжает деформировать заготовку 8, и так как на заключительной стадии сила F пружин 6 больше силы деформирования заготовки F, то центральная часть матрицы 5 останавливается, и пуансон 1 деформирует центральную часть заготовки 8 по центральной части матрицы до тех пор, когда зазор между пуансоном 1 и центральной частью матрицы 5 станет равным толщине заготовки. После этого пуансон 1 деформирует периферийную часть заготовки 8 по неподвижной периферийной части матрицы 2 и одновременно перемещает подпружиненную центральную часть матрицы 5 вместе с прижатой центральной частью заготовки до ее упора в неподвижную нижнюю плиту штампа 4.
В крайнем нижнем положении пуансона производят калибровку вытянутой детали, и зазор между поверхностями пуансона 1, неподвижной 3 и подвижной 5 частями матрицы становится равным толщине заготовки (фиг.5).
Для исключения коробления пружинами вытянутой детали 8 при обратном ходе ползунов пресса в крайнем нижнем положении штампа давление рабочей среды в пружинах 6 уменьшают до нуля. Внутренний и наружный ползуны пресса совершают обратный ход, а вытянутая деталь 8 остается лежать на центральной 5 и периферийной 2 частях матрицы и удаляется со штампа средствами механизации. Когда прижим штампа 7 поднимается вместе с наружным ползуном пресса, связанный с ним рычаг воздействует на клапан, который снова подает рабочую среду в пружины под заданным давлением.
Все варианты способа вытяжки позволяют получать цельноштампованные детали и по сравнению с изготовлением деталей, сваренных из отдельных частей, дают увеличение усталостной прочности, коррозионной стойкости и точности деталей, а также позволяют уменьшить норму расхода листового материала на одну деталь и трудоемкость изготовления цельноштампованных деталей.