ШТАМП ДЛЯ ДВУСТОРОННЕЙ ГИБКИ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к штампам для гибки деталей из листовых или полосовых заготовок.
В штампе для двусторонней гибки П-образных деталей с полками из листовых или полосовых заготовок, содержащем гибочный пуансон, сборные полуматрицы, включающие корпус, жестко прикрепленные к нему щеки, в которых шарнирно зафиксирован гибочный ролик с одновременным сопряжением его рабочей поверхности с канавкой в корпусе, подпружиненный прижим, корпус полуматриц, выполненный в форме прямоугольного параллелепипеда со сквозным отверстием в центре его основания, шарнирно установлен посредством этого отверстия на оси, при этом в окрестности всех четырех боковых ребер корпуса полуматриц размещены в соответствующих канавках симметрично оси отверстия гибочные ролики, а конфигурация боковых поверхностей прижима, перпендикулярных плоскости гибки, обеспечивает различное функциональное взаимодействие их с рабочими поверхностями гибочных роликов за счет того, что ширина прижима увязана с наружным размером полок изгибаемой детали с учетом значения подлежащего компенсации угла пружинения полок после гибки. При этом гибочные ролики выполнены ступенчатыми с фиксацией их в щеках посредством меньших из ступеней, а щеки, в свою очередь, шарнирно установлены на одной и той же оси, как и корпус полуматриц. Кроме того, гибочные ролики изготовлены из инструментальной термообрабатываемой стали, а корпусы полуматриц из антифрикционных материалов, например, бронзы, латуни и др.
Известны аналоги заявляемой полезной модели. Одним из них является полезную модель «Штамп для гибки П-образных изделий с полками» (Авторское свидетельство SU 1704882 А1 В21D 7/02), содержащий нижнюю плиту с пуансоном и оправкой, копирную плиту с двумя пазами, установленную на верхней плите, подпружиненный прижим, два двуплечих рычага, при этом одно плечо каждого рычага снабжено гибочным роликом, а противоположное - пальцем, размещенным в соответствующем пазу копирной плиты.
Недостатком этого аналога является то, что для осуществления поставленной задачи (получения полок требуемой конфигурации) требуется, чтобы пуансон был дополнительно снабжен оправкой (копиром) с соответствующим профилем, контактирующим с гибочным роликом. Это усложняет конструкцию штампа. Кроме того, тангенциальные силы на контакте гибочного ролика с поверхностью вертикальной полки изгибаемой детали и с профилем оправки противоположно направлены, что отрицательно влияет на процесс гибки и приводит к быстрому износу гибочных роликов. Иначе говоря, наружная поверхность гибочного ролика в один и тот же момент выполняет две функции: рабочей и копирующей. В технике такие конструкции называют функционально перегруженными.
Другим аналогом является конструкция штампа (Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка/Под общ. ред. Л.И.Рудмана - М.: Машиностроение, 1988. - 496 с.: ил.), в котором на рис.9, г и 9, д представлена схема компенсации пружинения полок детали после гибки.
Недостатком этого аналога является то, что для осуществления поставленной задачи, в конструкции предусмотрены 2 этапа операции гибки детали: а) сначала производится гибка полок посредством основания матрицы (поз.4 на рис.9г), а затем в процесс гибки включаются поворотные полуматрицы (поз.5 на рис.9д). В этом случае усложняется конструкция штампа, так как необходимо выполнить скругленные рабочие кромки в основании матрицы (поз.4 на рис.9г), а затем встроить в это основание поворотные полуматрицы (поз.5 на рис.9д). Все указанные детали изготовляют из инструментальных термообрабатываемых сталей, что повышает стоимость штампа. Кроме того, увеличивается рабочий ход для выполнения операции, что отрицательно влияет на работу оборудования (пресса) из-за скачкообразного изменения силы гибки в процессе штамповки и повышения работы деформации. Одновременно решающим фактором стойкости основания матрицы (см. поз.4 на рис.9г) является износ ее рабочей кромки. Значимость указанного фактора вступает в противоречие с затратами на изготовление и ремонт основания матрицы и в конечном счете с себестоимостью деталей. Для повышения стойкости инструмента часто используют высоколегированные стали, что затрудняет обработку и удорожает инструмент.
За прототип заявляемой полезной модели принята конструкция штампа, в котором рабочие ребра матрицы заменены роликами (рис.20, а в Справочнике конструктора штампов: Листовая штамповка/Под общ. ред. Л.И.Рудмана - М.: Машиностроение, 1988. - 496 с.: ил.). Указанный штамп содержит пуансон, корпус матрицы, ролики выталкиватель (иначе - прижим).
Главным недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает компенсацию пружинения согнутых деталей. Кроме того, для фиксации гибочного ролика предусмотрена ось, что усложняет конструкцию штампа. Одновременно жесткая конструкция корпуса матрицы не позволяет разместить в нем запасные ролики, позволяющие быструю замену изношенных.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции штампа, позволяющего решить проблему пружинения полок деталей после гибки, расширить технологические возможности, повысить эксплуатационную надежность штампа и стойкость инструмента.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении полезной модели, заключается в повышении качества согнутых деталей за счет компенсации пружинения полок после гибки. Кроме того, предлагаемая разработка позволит устранить такие дефекты как задиры, вмятины путем уменьшения сил трения на контакте рабочей поверхности гибочного ролика с изгибаемой заготовкой и с корпусом полуматрицы, увеличения стойкости инструмента.
Сущность заявляемой полезной модели - штамп для двусторонней гибки П-образных деталей с полками из листовых или полосовых заготовок, содержащий гибочный пуансон, сборные полуматрицы, включающие корпус, жестко прикрепленные к нему щеки, в которых шарнирно зафиксирован гибочный ролик с одновременным сопряжением его рабочей поверхности с канавкой в корпусе, и подпружиненный прижим. В предлагаемой конструкции штампа корпус полуматриц, выполненный в форме прямоугольного параллелепипеда со сквозным отверстием в центре его основания, шарнирно установлен посредством этого отверстия на оси, при этом в окрестности всех четырех боковых ребер корпуса полуматриц размещены в соответствующих канавках симметрично оси отверстия гибочные ролики. Одновременно конфигурация боковых поверхностей прижима, перпендикулярных плоскости гибки, обеспечивает различное функциональное взаимодействие их с рабочими поверхностями гибочных роликов за счет того, что ширина прижима увязана с наружным размером полок изгибаемой детали с учетом значения подлежащего компенсации угла пружинения полок после гибки.
Гибочные ролики в предлагаемом штампе выполнены ступенчатыми с фиксацией их в щеках посредством меньших из ступеней.
Щеки, фиксирующие гибочные ролики, шарнирно установлены на одной и той же оси, как и корпус полуматриц.
Гибочные ролики изготовлены из инструментальной термообрабатываемой стали, а корпусы полуматриц из антифрикционных материалов, например, бронзы, латуни и др.
В заявляемом техническом решении повышение качества согнутых деталей достигается применением шарнирно установленных корпусов полуматриц, выполненных в форме прямоугольного параллелепипеда, в центре основания которого выполнено сквозное отверстие, а в окрестности боковых ребер размещены в соответствующих канавках симметрично оси отверстия гибочные ролики. Гибочные ролики выполнены ступенчатыми, что позволяет их фиксировать посредством меньших из ступеней в щеках, жестко прикрепленных к корпусам полуматриц и шарнирно установленных на одной оси с ними. При этом конфигурация боковых поверхностей подпружиненного прижима, перпендикулярных плоскости гибки, выполнена с возможностью различного функционального взаимодействия с гибочными роликами. Решение этой задачи реализуется за счет того, что ширина прижима увязана с наружным размером полок изгибаемой детали с учетом значения подлежащего компенсации угла пружинения полок после гибки. Одновременно гибочные ролики предусмотрено изготовлять из инструментальной термообрабатываемой стали, а корпусы полуматриц из антифрикционных материалов, например, бронзы, латуни и др. Использование предлагаемой конструкции гибочного штампа позволит получить следующие результаты:
1. Компенсировать пружинение полок детали после гибки.
2. Уменьшить силу гибки за счет снижения коэффициента трения как на контакте изгибаемой заготовки с гибочными роликами, так и на контакте последних с корпусом полуматриц. Одновременно это повышает стойкость гибочного инструмента.
3. Позволит регулировать зазор между пуансоном и гибочным роликом и таким образом оптимизировать процесс гибки. Кроме того, на предлагаемом штампе можно изготовлять детали из заготовок с колебанием их толщины в определенных пределах путем несложного ремонта.
4. Повысить эксплуатационную надежность и ремонтоудобность за счет того, что в корпусах полуматриц размещены запасные ролики.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
На фиг.1 представлен схематичный разрез штампа в плоскости гибки. В правой части разреза изображен процесс гибки в исходном положении, а в левой - в конечном.
На фиг.2 изображен продольный разрез сборной полуматрицы.
На фиг.3 представлено увеличенное изображение полки детали после изгиба, предназначенное для расчета элементов процесса гибки.
Полезная модель состоит из гибочного пуансона 1, корпуса полуматрицы 2, гибочного ролика 3, подпружиненного прижима 4, ось 5, щеки 6. Заготовка обозначена поз.7, а согнутая деталь поз.8.
n
м
0
Элементы согнутой детали и штампа имеют следующие буквенные обозначения: S - толщина заготовки 7, Н - высота полки детали 8; В - расстояние между наружными полками детали 8; r - рабочий радиус пуансона 1; r - рабочий радиус гибочного ролика 3; С - расстояние между осями гибочных роликов 3 в горизонтальном направлении; Т - ширина прижима 4; l - глубина гибки; К - ширина части контактной поверхности гибочного ролика 3 с корпусом 2; β - расчетный угол пружинения; p - необходимая величина смещения гибочного ролика 3 для компенсации пружинения; М - расстояние между осями 5.
Заявляемый штамп работает следующим образом. В исходном положении подпружиненный прижим 4 находится в своем крайнем верхнем положении, в котором своими боковыми поверхностями посредством контакта с верхними гибочными роликами 3 фиксирует их исходное положение вместе с корпусами 2. Заготовку 7 укладывают на прижим 4 и включают пресс. Пуансон 1 опускается и, вступив в контакт с заготовкой 7, перемещает ее совместно с прижимом 4 вниз. Затем заготовка 7 вступает в контакт с гибочными роликами 3, и они совместно с пуансоном 1 при дальнейшем перемещении вниз производят гибку заготовки 7. В определенный момент прижим 4 своими боковыми поверхностями вступает в контакт с нижними гибочными роликами 3 и затем поворачивает их совместно с корпусами 2 вокруг осей 5. В крайнем нижнем положении прижим 4 фиксирует конечное положение верхних гибочных роликов 3, которые перегибают полки детали 8 на угол больший чем 90° с учетом пружинения.
Существенность отличий предлагаемого штампа в отличие от прототипа подтверждается следующими факторами.
1. Прижим 4 выполняет кроме основных функций (фиксации заготовки 7 и предупреждение деформирования горизонтальной полки детали 8) дополнительную - в качестве привода для поворота корпусов 2 с зафиксированными в щеках 6 роликами 3. Ширина T прижима 4 для выполнения поворотных функций определяется с учетом принятых обозначений на фиг.3 следующим соотношением
Т=В+2р,
0
где p=l×tgβ. Одновременно расстояние М между осями 5 будет равно
м
М=В+С+2r.
0
n
м
Часто в мелкосерийном и единичном производствах наступает необходимость использования для изготовления одних и тех же согнутых деталей металл разной толщины. Это возможно, если изменение ширины детали В и ее высоты Н не противоречит техническим требованиям, а разница между требуемой и применяемой толщинами металла не превышает 2 мм. В этом случае рекомендуемые справочниками величины l, r и r являются неизменными. Предлагаемая конструкция штампа в отличие от прототипа позволяет применение заготовок различной толщины в указанных пределах. Это расширяет технологические возможности предлагаемого штампа, так как для решения указанной задачи достаточно либо заменить прижим 4, либо отремонтировать его. Например, если обозначить изменение толщины металла как δS, то в случае его положительного значения необходимо уменьшить ширину В на величину 2δS, а при отрицательном - увеличить на столько же. Однако при этом должно соблюдаться условие
М-(С+2К)>В,
м
где рекомендуемое значение К=0,7 r.
1. Выполнение роликов 3 ступенчатой конструкции упрощает их изготовление, а установка щек 6 на одной оси с корпусом 2 позволяет согласовать координаты отверстия для малых ступеней роликов 3 с канавками для их размещения в корпусе 2 и таким образом точно и надежно зафиксировать ролики 3.
3. Применение антифрикционных материалов (бронзы, латуни и др.) для корпусов 2 снижает на контакте с поверхностями роликов 3 и осей 5 коэффициенты трения и как следствие уменьшения силы гибки. Кроме того
4. Использование шарнирно установленного на оси 5 корпуса 2 вместе с щеками 6 позволяет разместить симметрично оси 5 в корпусе 2 запасные ролики 3, что повышает эксплуатационную стойкость предлагаемого штампа.