книги из ГПНТБ / Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов

Эту ж е величину можно

выразить

П р и р а в н и в а я эти в ы р а ж е н и я , определяем угол

матрицы по

большой оси контура:

a ^ a r c t g

Л - А ,

— t g C T -

( 1 3 1 )

D.

+

0 , 4 1 5 M -

VA*+B*

W

c ^ a r c t g

В к ~ В »

tgc^ .

(132)

Наличие в

матрице разных по контуру углов

(а, а д , ав)>

переходящих

плавно друг в

друга,

позволяет располагать на

шению к серединам

прямых сторон контура, но и в серединах

длинных и коротких

сторон, что открывает дополнительную

воз­

можность управлять характером кривой усилия вытяжки

по

пути.

и (132) угол ав

П о ф о р м у л а м ( 1 3 1 )

получается

больше, чем

аА, что улучшает условия

устойчивости

заготовки

против

склад ­

кообразования в наиболее

широкой части фланца .

Верхняя

(входная)

кромка

конуса

такой

матрицы

скруг­

ляется [радиус скругления в соответствии с упомянутыми

ранее

соотношениями (103) или

(104)].

В случае

двухступенчатой

(двухконусной)

матрицы

изло­

ной

кромки верхнего конуса и его высоты

(рис. 68, б).

• Входная кромка верхнего конуса строится по овалу,

экви­

дистантному контуру плоской заготовки,

на расстоянии

д _ Ав — Ав

__ В0 — Вв

2

2

где

Л п = (0,9-!-0,95)Ло — большая

ось

этого

овала;

Вп =

= ( 0 , 9 н - 0 , 9 5 ) б 0 — м а л а я

ось овала .

Д л я построения

овала входной

кромки

радиусы вычисляют

по

формулам

D — D

Л 0

— Л в .

Да

— *<ЗД

g '

р

р

5 0

Вв

А В

— А В 0

.

Д л я построения

всех

овалов

матрицы

используют

общие

центры радиусов Ra0

и RDo-

Высоту верхнего конуса можно определить по

большой

оси

овала:

к =

Л*~А«

,

(110')

2tgaB

v

'

Угол ав

принимают обычно 45°

(при

а ь

= 90°

матрица

пре­

в р а щ а е т е ?

в однокоиусную,

д л я в ы т я ж к и

со

с к л а д к о д е р ж а -

т е л е м ) .

При в ы т я ж к е через две матрицы нижнюю матрицу прини­

маем одноконусной с высотой заходиого

конуса

/гк = 5-^10

мм .

И м е я р а з м е р ы рабочего

окна нижней

матрицы по его

диа­

гонали

<fi =

V (Alf

+

( B l ) 2

- о , 8 2 я у м .

определяем

Г &

=

d'' + Ю

и построением находим радиусы овала входной кромки .

Расчеты глубины

матрицы,

углов

а " и а % п о принятому

прямых

сторон контура

рабочего отверстия верхней

матрицы

до уровня вытяжной кромки в углах контура рабочего

отверстия

нижней

матрицы

определяем по

формуле

Нм =

0,785Д,В0 — АВ+

0,86/-$ +

0,44л; — 1,14л, (А + В — 0,86л,)

i

5

Ь

2mBSi {А+

В — 0,86гу )

+

l - « ) a

+ ^ L ( l - < ) -

< 0 - < )

о , 1 ( в и - з д ; и )

(133)

tga?

t g a .

3. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

ШТАМПОВ

ДЛЯ

ВЫТЯЖКИ

НА ПРЕССАХ

ПРОСТОГО ДЕЙСТВИЯ

кой заготовки из полосы. При

этом профиль вытяжной мат­

рицы д о л ж е н быть расчетным

одноконусным д л я вытяжки с при­

ж и м о м или двухконусным д л я

в ы т я ж к и без п р и ж и м а .

плекте

с

типовым

буферным

устройством,

имеющим

упругий

элемент (резина, пружина, гидроподушка) .

Усилие

такого

п р и ж и м а в

процессе вытяжки

увеличивается

в несколько раз, вызывая два неблагоприятных

явления .

П р е ж д е

всего в начале

процесса

усилие

прижима

может

быть недостаточным

(образуются

с к л а д к и ) ,

а

к

концу

в ы т я ж к и

это усилие оказывается чрезмерным, вызывая

иногда

разруше ­

ние заготовки. Это снижает степень вытяжки,

увеличивает

брак

деталей . Если ж е

поджатием

буфера

удается

отрегулировать

усилие прижима, обеспечивающее нормальную вытяжку

вна­

чале (это усилие составляет примерно lU усилия

в ы т я ж к и ) , то

необходимо учесть, что возрастающее давление

буфера,

иногда

значительно

превышающее

технологическое

усилие

операции,

п е р е г р у ж а е т

пресс

вблизи

его

нижней

мертвой

точки.

Автором р а з р а б о т а н ы конструкции

штампов

совмещенного

действия,

в которых

устранены

у к а з а н н ы е

недостатки

упругого

п р и ж и м а .

Н е й т р а л и з а ц и я

возрастающего

усилия

п р и ж и м а

на

ф л а н е ц заготовки

обеспечивается

ограничителями

п р и ж и м а ,

контактирующими

со с к л а д к о д е р ж а т е л е м

особой

формы

(рис.

69).

/

— пуансон-матрнца;

2— вытяжной

пуансон;

3

— прижим;

4— пружина прижима;

5—вы­

рубная матрица;

С

— поджимная опора пру­

складкодержателем

и матрицей

на

прессе одинарного

действия:

/ — пуансон-матрица;

2 — вытяжной

пуансон;

3

— складкодержатель;

4— вырубная

матрица;

5

— направляющая

колонка — ограничитель

Конструктивной особенностью

штампа

является

совмеще ­

ние функций

н а п р а в л я ю щ и х устройств

и ограничителей

п р и ж и ­

ма в одном узле. Это придает

штампу

компактность

и

жест ­

кость. Точность

ш т а м п а обеспечивается тем,

что н а п р а в л я ю щ и е

отверстия д л я колонок

размещены непосредственно

в

выруб­

ной матрице без промежуточных звеньев.

В процессе утолщения к р а я заготовки зазор между

плоско ­

стями

с к л а д к о д е р ж а т е л я

и матрицы

i

может

незначительно

увеличиваться,

но постоянство

его

минимального

значения,

равного

~ l , l s o ,

создает

более

благоприятные

условия

для

де­

формации заготовки,

чем прижим

без

ограничителей,

при

вы ­

т я ж к е

вообще

и при комбинированной

в

частности.

У к а з а н - '

ный зазор м о ж н о изменять, например, с

помощью

упорных

винтов

в торцах

колонок-ограничителей.

Недостаток типовых буферных

устройств — перегрузка

прес­

са в конце рабочего

хода — устранен

в

конструкции

штампа,

показанной

на

рис.

70.

Г р а ф и к

усилия

А п р и ж и м а

этого

штампа с упругим элементом выгодно отличается

от

г р а ф и к а

усилия Б обычного буферного устройства

(рис. 71),

обеспечи­

вая во время рабочего хода пресса

практически

постоянное,,

оптимальное

воздействие

п р и ж и м а

на

ф л а н е ц заготовки

Q0m~

« c o n s t .

Это

увеличивает степень

в ы т я ж к и

и

надежность

опе­

рации.

Принцип

работы

штампа основан

на

синхронном

с в ы т я ж ­

ной матрицей перемещении опоры упругих элементов

прижима»

укрепленной

на той

ж е

плите

(в

данном

случае

на

верхней)

штампа,

что

и в ы т я ж н а я

матрица .

Жесткий съем

Съем усилием

\ пружин

холостой

Рабочий I Обратный ход

~^

' ход н.м'.т.

в.м.т.

Двойной ход ползуна пресса

Ш т а м пы для последующего

перехода. Ш т а м п ы

для

после­

д у ю щ е г о

перехода

комбинированной

в ы т я ж к и

без

складкодер -

ж а т е л я с н а б ж а ю т с я

либо н а п р а в л я ю щ е й втулкой

(укрепленной

на нижней плите над матрицей

на

высоте), позволяющей

закла ­

д ы в а т ь в

фиксатор

заготовку — стакан,

либо

не

имеют

направ ­

л я ю щ и х

устройств. В последнем

случае

для

установки

штампа

на пресс используют съемную центрирующую

втулку.

На рис. 72

представлен

штамп для

последующей

комбини­

рованной вытяжки через две матрицы с жестко укрепленной

на

•нижней плите н а п р а в л я ю щ е й

втулкой д л я пуансона,

снабженный

устройством для подачи на

нижнюю

матрицу

смазочно - охлаж -

д а ю щ е н жидкости.

Ш т а м п предназначен д л я

установки на пресс

простого

дейст­

вия. В ы т я ж к а

производится

без

с к л а д к о д е р ж а т е л я .

Заготов ­

к а — стакан 3

з а к л а д ы в а е т с я

через

окно во

фланце

10

в

мат­

новленной в нижней плите 5

неподвижно.

Н и ж н я я

матрица

6, п л а в а ю щ а я ,

установ­

л е н а

на

расчетном

расстоянии

от

верхней.

Съем

изделия 8

осуществляется

нижним

.Рис.

72. Штамп для последующего

пере-

Рис. 73. Штамп для последую-

хода

комбинированной вытяжки

через

щей комбинированной вытяжки

две

матрицы

с обратным выталкиванием де­

тали

П о с л е д у ю щ а я

комбинированная в ы т я ж к а

тонкостенных дета­

л е й

производится

со

с к л а д к о д е р ж а т е л е м

в штампе д л я

пресса

простого действия, показанном на рис. 73 [21]. В этой

конструк­

ции

весьма

рационально

решена

проблема

предотвращения

с к л а д к о о б р а з о в а н и я .

Ввиду того, что при потере

устойчивости

•стенки

полой

заготовки выпучиваются

внутрь,

предупреждает

складкообразование

ж е с т к а я

трубчатая конструкция

складко -

д е р ж а т е л я 4,

центрируемая в ы т я ж н ы м пуансоном

3 и

входящая

внутрь

заготовки — стакана с минимальным

зазором .

При этом

нет

необходимости торцу

с к л а д к о д е р ж а т е л я

придавать

кониче­

скую

форму,

не

нужно т а к ж е

этой

поверхностью

п р и ж и м а т ь

деформируемую часть стенки заготовки к конусу

матрицы. По­

следнее

д л я

комбинированной

вытяжки

вообще

неприемлемо,

т а к

как

перегружает

вытягиваемую

стенку дополнительными си­

л а м и

трения, увеличивая

противонатяжение .

Рациональность

к а — матрица, во-вторых,

с

помощью

регулируемого упора 5

•складкодержатель

может

быть подведен к рабочей

поверхности

матрицы 2 на

расстояние,

примерно равное толщине

стенки,

что

гарантирует

в ы т я ж к у без

складкообразования

и

нейтрализа ­

цию возрастающего

по ходу

в ы т я ж к и

давления

буферного

уст­

матрицы толкателем /.

Недостатком ш т а м п о в с обратным выталкиванием

вытяну­

той детали из матрицы, особенно при комбинированной

вытяж ­

ке, является почти сухое трение м е ж д у стенкой детали

и рабо ­

нительному

износу

матрицы,

з а д и р а м , царапинам

на

изделиях.

В таких

ш т а м п а х

целесообразно

подавать смазочно - охлаж -

д а ю щ у ю

жидкость

на

поверхность детали

и перед

началом об­

ратного

хода ползуна

пресса.

4. ОСОБЕННОСТИ

КОНСТРУКЦИИ

ШТАМПОВ

ДЛЯ

ВЫТЯЖКИ

НА ПРЕССАХ

ДВОЙНОГО

ДЕЙСТВИЯ

Оптимальные условия д л я

в ы т я ж к и тонколистовых

материа ­

л о в на первом и последующих

переходах

создает пресс

двойного

действия, внешний

ползун

которого

осуществляет

функции

Штампы д л я первого перехода. Весьма

рационально

внеш­

ний ползун пресса использовать д л я вырезки заготовки и

при­

ж и м а . Однако его нередко используют лишь

д л я п р и ж и м а

заго­

товки, справедливо считая, что точность его

направления

недо-

статочна

для н а д

е ж н о й работы

р е ж у щ и х

кромок

штампа . Н а ­

п р а в л я ю щ и е колонки

и втулки

в ш т а м п е

д л я пресса

двойного

Рис. 74. Штамп с центрирующим

вы­

ступом для вырубки и вытяжки

на

прессе двойного действия

казанное

на

примере штампа совмещенного действия д л я

вы­

резки и

комбинированной

в ы т я ж к и

(рис. 74).

Конструктивной особенностью штампа является центрирую­

щий выступ

по контуру на

вырубном

пуансоне

2, вступающий

во взаимодействие с н а п р а в л я ю щ е й плитой 3 до

начала вырезки

зазор м е ж д у р е ж у щ и м и кромками независимо от состояния

точ­

ности пресса.

2

Ш т а м п

работает следующим образом .

Вырубной пуансон

составной

конструкци, укрепленный с помощью д е р ж а в к и

1

в

наружном ползуне пресса двойного действия, цеитрируясь

пред­

варительно

своим выступом по контуру в

н а п р а в л я ю щ е й

плите

на

расстоянии от плоскости вытяжной матрицы

5,

необходимом

д л я предотвращения

складкообразования .

Д а л е е вступает в работу вытяжной пуансон 6,

укрепленный

во

внутреннем ползуне пресса и н а п р а в л я е м ы й

внутренней по­

верхностью д е р ж а в к и

1 вырубного пуансона.

Д л я

обеспечения

обходимо постоянное присутствие смазки

(для чего

предусмотре­

ны смазочные к а н а в к и ) . Твердость и

чистоту

обработки

этой

пары трения и пары вырубной пуансон 2 — н а п р а в л я ю щ а я

плита

3 необходимо н а з н а ч а т ь аналогично принятым

д л я н а п р а в л я ю ­

щих колонок и втулок. В ы т я н у т а я деталь 8 при

обратном

ходе

снимается с пуансона съемником 7. В ы т я ж н а я

матрица

в

этом

штампе изготовлена целиком из твердого

сплава

и

запрессована

в вырубную матрицу 4,

с л у ж а щ у ю ей

б а н д а ж о м .

Таким образом, ш т а м п

представляет

собой

компактную,

жесткую, замкнутую систему, высокая точность

работы

которой

не зависит от изношенности

пресса.

В подобных ш т а м п а х

з а м к н у т а я система центрации

рабочих

частей н а п р а в л я ю щ и м и

устройствами

требует

самоустанавли -

в а ю щ е г о ся крепления вытяжного пуансона

в ползуне

пресса.

Д л я

этого может быть использована сферическая пята

в

хвосто­

вике

или свободная

подвеска.

При

жестком закреплении

вытяжного

пуансона

в

таких

ш т а м п а х

возможны

перекосы

трущихся пар, их задиры,

заеда ­

ние,

поломки.

Необходимо отметить, что штампы д л я

вырубки

и

вытяжки

без

утонения на прессе двойного действия

обычно

имеют

жест­

в вырубном пуансоне с зазором 0,2—0,3 мм,

т а к

к а к

это

допус­

кает технология в ы т я ж к и без

утонения [23,

26].

Использование

листового

м е т а л л а холодной

прокатки, осо­

бенно

ленточного,

при в ы т я ж к е приводит к образованию

неров­

ного

к р а я изделия

(так называемых фестонов) . Однако

н а д е ж ­

ность и качество выполнения последующих

переходов вытяжки

повышаются, если

заготовка — стакан имеет

ровный

край.

Д л я получения

ровного края стаканов р а з р а б о т а н а

конструк­

нимальным зазором (до

0,02 м м ) . Д а ж е при

в ы т я ж к е

без уто­

нения обрезанная д е т а л ь

плотно охватывает

вытяжной

пуансон

ного пуансона

(уступа)

ввиду

того,

что последний

опускается

н и ж е съемника .

В результате съемник часто соскальзывает с кромки обре­

занной

детали,

ц а р а п а е т

ее

поверхность,

а

съема

не

обеспечи­

вает. Особенно

затруднителен

съем

после

в ы т я ж к и с

принуди­

тельным

утонением с

обрезкой,

так

к а к при

этой схеме (напри­

мер, при

комбинированной

вытяжке)

изделие

охватывает

вы­

т я ж н о й

пуансон

значительно

плотнее

(распружинивание

стен­

ки сводится

к

минимуму),

усилие

съема

возрастает .

Поэтому

о б р е з к а

изделий,

полученных

в ы т я ж к о й

с

утонением,

произво­

дится ч а щ е всего на токарном

или

специальном

станке с

по­

мощью дисковых

ножей .

Р а з р а б о т а н н а я

применительно к

комбинированной

в ы т я ж к е

конструкция

ш т а м п а

д л я

совмещенной

вырубки,

вытяжки

и

обрезки показана на рис. 75.

Особенностью

конструкции

является

возможность

сдвига

в ы т я ж н о г о

пуансона

по

оси после обрезки

под

действием

пру­

ж и н ы на величину, большую,

чем

расстояние

от

обрезного

уступа

до нижней

поверхности

секционного

съемника,

располо-

рабочем

(сомкнутом)

положе ­

нии. Это

позволяет

секциям

съемника

беспрепятственно'

сомкнуться в промежутке

меж ­

ду обрезным и в ы т я ж н ы

м . пу­

водится

воздействием съемни­

ка на

полную

п л о щ а д ь обре ­

занного торца

стенки.

Рис.

75.

Штамп для

вырубки,

вы­

тяжки и

обрезки

Ш т а м п работает следующим образом .

Вырубной

пуансон

4,

закрепленный

с

помощью

верхней

плиты ш т а м п а 3 в н а р у ж н о м

ползуне пресса,

взаимодействует

с

матрицей

7,

вырезает заготовку из полосы 6, перемещает

е е

до

плоскости

вытяжной

матрицы

10

и останавливается, выпол­

няя в дальнейшем функции с к л а д к о д е р ж а т е л я . Вытяжной

пуан­

сон 8, закрепленный

вместе с

обрезным

пуансоном 5,

стержнем

2 и пружиной 1 во внутреннем ползуне пресса, опускается

до

соприкосновения с заготовкой 9. При этом под действием

уси­

лия вытяжки

пружина

1

сжимается

и вытяжной пуансон,

сме­

щ а я с ь вверх

по оси относительно

обрезного

пуансона,

упирается

в

последний

и совершает

рабочий

ход вытяжки

как

одно

целое

с

ним.

П о мере выхода вытягиваемой детали из матрицы она

вхо­

дит вместе

с

в ы т я ж н ы м

пуансоном

в

съемник

/ / ,

опуская

и

раздвигая

его

секции.

В конце процесса вытяжки к рабочему пояску матрицы

при­

ближается

р е ж у щ а я

кромка

обрезного

пуансона

5

на

вели­

ление сжатой

пружины

/.

Ход пресса

регулируется

так, чтобы этот момент соответство­

вал

нижней

мертвой точке

(н. м. т.) внутреннего

ползуна.

В момент

отделения

отхода

срабатывает

(с характерным

щелчком) с ж а т а я пружина

1

и смещает (проталкивает)

вытяж ­

ной

пуансон

сквозь съемник

на

расстояние несколько

большее,

ствием

пружины

12 смещается

вверх по конусу

13 и

смыкается

н а д в ы т я ж н ы м

пуансоном с плотно охватившей

его

обрезанной

деталью 14. Д и а м е т р

рабочего

отверстия съемника в этом поло­

жении

соответствует

диаметру

вытяжного

пуансона.

П р и

обратном ходе пресса

обрезанный

торец

детали 14 всей

делий, чем съем с обратной выдачей

изделия.

Е щ е одним преимуществом штампа является выполнение об­

резки без введения обрезной кромки

в

рабочий

поясок

вытяж ­

ной матрицы и в съемник, что увеличивает стойкость и

режущей

кромки, и вытяжной

матрицы .

Принцип действия описанного штампа может быть реали­

зован в любых

конструкциях штампов

д л я в ы т я ж к и

со складко -

д е р ж а т е л е м или без

него,

на прессах

простого

или

двойного

действия,

на

первом

или

последующем

переходе

по

прямой

или реверсивной схеме, а т а к ж е для

протяжки .

Как отмечалось выше, схема вытяжки через две матрицы

целесообразна

и на

первом переходе

комбинированной

вытяж ­

ки и на

последующих.

На рис. 76 показана конструкция штампа д л я первого пере­

хода вытяжки

без с к л а д к о д е р ж а т е л я ,

производимого

на

прессе

двойного действия из предварительной вырубленной

заготовки.

Хотя в ш т а м п е осуществляется в ы т я ж к а заготовки с

относи­

тельной толщиной S D = 1 , 6 % , когда нет

опасности

складкообра ­

зования, имеется складкодержатель,

который

выполняет

только

функцию

направляющег о

(центрирующего)

устройства.

Осо­

рации

ш т а м п а и заготовки

и «плавающие»

рабочие

части

матриц

из твердого сплава,

расположенные

на

расчетном рас­

стоянии друг от друга.

Вследствие

расчетного расстояния межд у матрицами

вытяж ­

ной пуансон с

вытянутой в верхней матрице

заготовкой

«ловит»

ходится во вставке 5

верхней матрицы 4. Съем

изделия

произ­

водится с помощью шарнирных съемников

8,

подпружиненных

со стороны нижней плиты 7.

Опыты по исследованию точности толщины

стенок

деталей

при комбинированной

в ы т я ж к е через две

матрицы показал и

примерно одинаковое

рассеивание размеров

по

диаметру

и тол-