ШТАМП-ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ПРУЖИНЕНИЕ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ ОДНОУГЛОВОЙ ГИБКЕ (ВАРИАНТЫ)
DIE INSTRUMENT FOR SHEET METAL TESTING FOR SPRING BACK AND CRITICAL PARAMETRES AT THREE-POINT BENDING (VERSIONS)

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для оценки параметров деформирования и штампуемости различных листовых материалов (металлов и неметаллов) при проектировании технологических процессов изготовления разнообразных деталей и изделий из этих листовых материалов, преимущественно для оценки штампуемости материалов из листового проката металла (в виде листа, полосы, ленты или рулона) перед гибкой и вытяжкой из этих материалов деталей автомобилей, тракторов, сельхозмашин, бытовой и другой техники на прессах простого, двойного и тройного действий, а также на многопозиционных прессах-автоматах, например, для гибки и вытяжки кузовных деталей автомобилей.
Известен прибор для технологического испытания листового материала на пружинение после загиба угла листового материала, например угла верхнего неприжатого листа в пачке листов, при помощи прибора "Flex" (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. - с.495). Прибор "Flex" устанавливается полкой на лист так, чтобы угловой конец листа вошел в прорезь планки. Поворотом скобы угол листа загибается на 60 градусов до определенного положения. Упругое смещение пластины отмечается индикатором. Прибор снабжается таблицами упругих отклонений для различных материалов и толщин.
Недостатки этого прибора следующие. Низкие точность и надежность результатов испытания, т.к. прибор невозможно точно зафиксировать в углу листа. Когда после гибки угла этот угол обратно выпрямляется, то в месте изгиба остается неровность, которая может осложнить последующее изготовление деталей из этого листа. Невозможность вручную изогнуть угол достаточно толстого листа. Изгиб листа при помощи данного прибора не соответствует производственным способам гибки листа при помощи пуансона и матрицы штампа.
Известен прибор для технологического испытания листового материала на пружинение при гибке по Эйлеру (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. - с.495). В прибор вставляется полоса в виде образца из листового материала. Далее производится изгиб этой полосы, вставленной в паз поворотно-сменного пуансона прибора с заданным отношением радиуса пуансона к толщине полосы. По шкале отсчитывается угол пружинения для различных отношений радиуса пуансона к толщине полосы и различных углов изгиба.
Недостатки этого прибора следующие. Низкая точность результатов испытания, т.к. угол определяется визуально по грубой шкале в градусах. Невозможность вручную изогнуть образец из достаточно толстого листа. Изгиб листа при помощи данного прибора не соответствует производственным способам гибки листа при помощи пуансона и матрицы штампа.
Известен прибор для испытания листового материала на пружинение (авторское свидетельство СССР 296023, G01n 3/26а, опубл. 12.11.71, бюллетень №8). Устройство содержит корпус, измерительный прибор в виде шкалы и оправку для обжатия испытуемого материала. В этот прибор вставляется полоса в виде образца из листового материала. Далее производится изгиб этой полосы вокруг пуансона с заданным отношением радиуса изгиба к толщине полосы. После освобождения полосы по шкале отсчитывается угол пружинения для различных отношений радиуса изгиба к толщине полосы и различных углов изгиба.
Недостатки этого прибора следующие. Низкая точность результатов испытания, т.к. угол определяется визуально по грубой шкале в градусах. Невозможность вручную изогнуть образец из достаточно толстого листа. Изгиб листа при помощи данного прибора не соответствует производственным способам гибки листа при помощи пуансона и матрицы штампа.
Известен штамп-прибор для испытания листового материала на пружинение и предельные параметры (патент RU 2308697 С1), по которому осуществляется способ испытания листового материала, реализуемый при помощи штампа-прибора, содержащего оправку в виде матрицы, рабочую часть в виде пуансона, прижим и измерительный прибор в виде индикатора. Указанный патент принят за прототип как наиболее близкий по достигаемому техническому результату.
Технической задачей изобретения является расширение возможностей штампа-прибора для технологического испытания листового материала на пружинение в большей мере, чем известные способы, соответствующего схеме деформирования и формоизменения заготовки в производственных условиях на операциях гибки и вытяжки разнообразных деталей и позволяющего более точно определить пригодность материала для штамповки деталей повышенной точности на данных операциях.
Техническим результатом использования изобретения является устранение возможности смещения заготовки за счет обеспечение точной жесткой фиксации края заготовки при определении пригодности материала для штамповки деталей повышенной точности на данных операциях.
Указанный технический результат достигается за счет того, что штамп-прибор для испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при одноугловой гибке содержит оправку для поджима испытуемого материала, выполненную в виде матрицы, с цилиндрической рабочей поверхностью, а также имеется рабочая часть в виде пуансона с цилиндрической рабочей поверхностью, имеется прижим и измерительный прибор в виде индикатора, а также для жесткого прижима края образца применена проволочная, пневматическая или гидравлическая пружина, которая установлена на той же плите штампа-прибора, что и пуансон, и имеет возможность воздействия на край образца через прижим, а на рабочих плоскостях матрицы и прижима, между которыми зажимается край образца, выполнен стопорный элемент для устранения смещения края образца. Стопорный элемент может быть выполнен в различных вариантах.
На фиг.1-5 изображена схема штампа-прибора с различными вариантами выполнения стопорного элемента.
Штамп-прибор содержит испытуемый образец 1, расположенную внизу матрицу 2 с цилиндрической рабочей поверхностью и прижим 3. Расположенный вверху пуансон 4 с цилиндрической рабочей поверхностью. Матрица 2 закреплена на плите 5. Для крепления матрицы 2 и пуансона 4 имеются плиты, нижняя 6 и верхняя 8. На расстоянии "а" по вертикали вниз от рабочей плоскости матрицы 2 установлен индикатор 7, ось которого параллельна рабочей плоскости матрицы 2. Начало отсчета индикатора выставлено от вертикальной линии рабочего края матрицы 2. На плите 8 установлен толкатель 9 с размещенным на нем прижимом 3. Точность изготовления штампа-прибора повышенная.
По одному варианту (фиг.1), для жесткого прижима края образца 1 применена проволочная, пневматическая или гидравлическая пружина 10, которая установлена на той же плите 8 штампа-прибора, что и пуансон 4, и воздействует на край образца 1 через прижим 3, а на рабочих плоскостях матрицы 2 и прижима 3, между которыми зажимается край образца 1, выполнен стопорный элемент в виде насечки.
По второму варианту (фиг.2), с целью устранения смещения края образца в процессе гибки на рабочей поверхности матрицы 2 или прижима 3 установлен штифт 11 под отверстие в образце 1, в прижиме 3 или матрице 2 выполнено углубление под этот штифт 11. Для зажима края образца 1 на верхней плите установлена проволочная, пневматическая или гидравлическая пружина 10, которая воздействует на край образца через прижим 3.
По третьему варианту (фиг.3), с целью жесткого прижима края образца 1 на прижиме 3 или матрице 2 выполнен V-образный рифт 12, а на матрице 2 или прижиме 3 выполнена впадина под этот рифт, и перед гибкой рифт 12 втягивает край образца 1 в эту впадину и зажимает этот край.
По четвертому варианту (фиг.4), с целью жесткого прижима края образца 1 на прижиме 3 или матрице 2 выполнено ребро 13 с закругленными углами, а на матрице 2 или прижиме 3 выполнена впадина под это ребро, и перед гибкой ребро 13 втягивает край образца в эту впадину и зажимает этот край.
По пятому варианту (фиг.5), с целью жесткого прижима края образца 1 на прижиме 3 или матрице 2 выполнен выступ, который загибает краевую часть образца 1 за заднюю кромку матрицы 2 или прижима 3 перед основной гибкой образца пуансоном.
На прессовом оборудовании штамп-прибор работает следующим образом. Из испытуемого материала в виде листа, полосы, рулона или ленты вырезают плоский образец 1.
Образец 1 укладывают на матрицу 2, и неподвижный участок образца жестко зажимают сверху при помощи прижимной плиты 3, проволочной, пневматической или гидравлической пружины 9 и стопорного элемента. Затем на прессовом оборудовании, испытательной машине или вручную задают вертикальное перемещение или только одному пуансону 4, или только одной матрице 2, или и пуансону 4 и матрице 2 навстречу друг другу, рабочая поверхность пуансона 4 входит в контакт с образцом 1 по граничной линии. Сила деформирования образца измеряется приборами прессового оборудования, на котором проводится испытание. Если сила и работа деформирования при гибке широкого образца из толстого высокопрочного листового материала превышает номинальную силу и допустимую работу деформирования данного прессового оборудования, то штамп-прибор устанавливается на более мощное прессовое оборудование.
Далее пуансон 4 изгибает образец на угол, близкий к 90°, вокруг закругления матрицы в зазор между пуансоном и матрицей. По мере изгиба образца линия контакта рабочей поверхности пуансона с образцом смещается как по поверхности пуансона, так и по поверхности образца. Перемещение пуансона или матрицы прекращают в момент, когда линия контакта пуансона с образцом совпадет с неподвижной горизонтальной плоскостью, в которой находится ось индикатора 7. В этот момент по индикатору определяют горизонтальное отклонение образца от вертикальной линии края матрицы до точки К контакта индикатора с образцом.
Теперь пуансон выводят из контакта с образцом для разгрузки образца, по индикатору определяют горизонтальное отклонение разгруженного образца "с" от вертикальной линии края матрицы за счет пружинения образца.
Все варианты данного штампа-прибора соответствуют производственным штампам для гибки листового материала при помощи пуансона и матрицы и позволяют с высокой точностью определить угол пружинения и такие предельные параметры, как максимально допустимый угол изгиба и минимально допустимый радиус изгиба до образования трещины на образце, а использование для проведения испытания мощного прессового оборудования дает возможность испытывать образцы большой толщины и ширины, изготовленные из высокопрочных листовых материалов.