Способ получения отверстий в двухслойных листовых материалах

 

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано в различных областях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества поверхности среза за счет исключения образования заусенцев и уменьшения концентрации напряжений. Для этого двухслойный материал с равными толщинами слоев помещают в штамп. На первом переходе пуансон внедряют на глубину 2/3 толщины верхнего слоя. Отход воздействует на нижний слой. Происходит сдвиг участка нижнего слоя и его вдавливание в матрицу. На втором переходе на деформированный участок воздействуют с противоположной стороны пуансоном, диаметр которого равен диаметру пробиваемого отверстия. Притупленная кромка матрицы на первом переходе обеспечивает -уменьшение концентрации напряжения . 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) А1 (5)) 4 В 21 D 28/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITVM

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996422/27-33 (22) 21. 10. 85 (46) 30.10.87. Бюл. У 40 (71) Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (72) М.Я.Мантуров и И.Н.Малышев (53) 621.961.2(088 ° 8) (56) Скворцов Г.Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1974, с. 141, рис. 76. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В

ДВУХСЛОЙНЫХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано в различных областях машиностроения. Целью изобрете ния является повышение качества поверхности среза эа счет исключения образования заусенцев и уменьшения концентрации напряжений. Для этого двухслойный материал с равными толщинами слоев помещают в штамп. На первом переходе пуансон внедряют на глубину 2/3 тогпцины верхнего слоя.

Отход воздействует на нижний слой.

Происходит сдвиг участка нюкнего слоя и его вдавливание в матрицу. На втором переходе на деформированный участок воздействуют с противополож-. ной стороны пуансоном, диаметр которого равен диаметру пробиваемого отверстия. Притупленная кромка матрицы на первом переходе обеспечивает-уменьшение концентрации напряжения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

13

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано в различных областях машиностроения.

Цель изобретения — повышение качества поверхности среза путем исключения образования заусениц, а также уменьшение концентрации напряжений и неравномерности деформаций °

На фиг. 1 схематически изображен первый технологический переход предлагаемого способа; на фиг. 2 — второй технологический переход предлагаемого способа, Способ получения отверстий в двухслойных материалах осуществляют следующим образом.

Двухслойный материал 1 помещают в рабочую зону штампа. На первом технологическим переходе (фиг ° 1) пуансон 2 внедряют на глубину 2/3 толщины верхнего слоя 3 материала 1, предшествующую образованию трещины скола. При этом отход, образующийся при деформации верхнего слоя 3, воздействует на нижний слой 4 материала 1, происходит сдвиг участка нижнего слоя 4 и вдавливание его в матрицу 5. Увеличение глубины внедрения режущих кромок пуансона 2 до начала образования трещин скола достигается путем уменьшения концентрации напряжений и неравномерности деформации вследствие притупления режущей кромки матрицы 5, что уменьшает концентрацию напряжения вблизи нее и значение наибольших деформаций, возникающих около режущей кромки пуансона 2, приводящее к образованию трещины при несколько большей глубине внедрения, чем при острой режущей кромке матрицы 5. Вторым фактором, влияющим на глубину вдавливания и улучшение качества среза, является вырубка с отрицательным зазором, т.е. при диаметре пуансона 2 меньше диаметра матрицы 5 на величину оптимального зазора. Вырубка с отрицательным зазором характеризуется тем, что часть материала вблизи поверхности раздела заключена между торцами пуансона 2 и матрицы 5 и деформируется под действием нормальных напряжений сжатия, приложенных к поверхностям верхнего слоя 3 и нижнего слоя 4 и противостоящих один другому. Эта часть материала 1 по существу находится в условиях сжатия или осадки между парал48032 2

55 лельными плоскостями. Деформация сжатия вызывает удлинение волокон материала большее, чем при обычной пробивке с положительным зазором.

После завершения рабочего хода пресса материал 1 передают на позицию второго перехода (фиг. 2).

На втором переходе на деформированный участок материала 1 воздействуют с противоположной стороны,т.е. со стороны нижнего слоя 4, пуансоном

6, диаметр которого равен диаметру пробиваемого отверстия, а диаметр матрицы 7 выполнен с положительным оптимальным зазором. При внедрении пуансона 6 в слой 4 материала 1 сначала образуется зона смятия, затем образуются трещины скола, а затем происходит сдвиг металла в слоях 4 и

3 по периметру образованного на первом переходе углубления в слое 3, которое выполняет роль матрицы с диаметром большим диаметра пробиваемого отверстия на величину оптимального зазора между пуансоном и матрицей.

Трещины скола со стороны матрицы 7 не образуется, так как она не участвует в пробивке отверстия, а только предотвращает прогиб материала 1 при пробивке. После скалывания отходы от пробивки отверстия в слоях 4 и 3 удаляются через отверстия матрицы

7 напровал.

Внедрение пуансона на глубину 2/3 толщины верхнего слоя материала гарантирует образование трещин скола у режущих кромок пуансона при отри- цательном зазоре относительно матрицы, при этом функцию матрицы для верхнего слоя выполняет нижний слой материала, в который вдавливается отход от верхнего слоя. Скалывающие трещины со стороны матрицы в верхнем слое не образуются, так как кромки матрицы в данном случае притуплены.

Вследствие того, что отверстие в верхнем слое материала образуется пуансоном полнее матрицы (т,е. диаметр пуансона более диаметра матрицы на величину оптимального зазора), в зоне разделения верхнего слоя пуансоном материал находится в условиях сжатия между параллельными плоскостями рабочей поверхности пуансона и поверхности матрицы. Деформация сжатия вызывает удлинение волокон материала больше, чем при пробивке мате3032

20

2

S = — S

3 134 риала пуансоном, диаметр которого меньше диаметра матрицы на величину оптимального зазора, поэтому трещины скола у режущей кромки пуансона образуются при прохождении им 0,6-0,65 толщины материала, что примерно составляет 2/3 толщины материала. Когда скалывающие трещины у режущей кромки пуансона еще не образовались, волокна материала у поверхности раздела подвергаются деформации растяжения, при этом напряжение растяжения волокон б =(б ) . При этом не имеет существенного значения для второй операции пробивки отверстия, появились ли трещины скола у режущей кромки пуансона первой операции или волокна материала у поверхности раздела испытывают предельное напряженное состояние, которое предшествует появлению трещин скола.

Вследствие того, что величины оптимальных зазоров между пуансоном и матрицей даны в справочной литературе для однослойных однородных материалов, приведенное математическое выражение переводит величины оптимальных зазоров для двухслойных материалов к табличным величинам оптимальных зазоров для однослойных материалов. В математическом выражении S

1 1

S + — S = 1 — S оба слоя имеют равную толщину.

При равенстве толщин слоев суммарная толщина слоев обозначена как S, а толщина одного слоя — равная

1 у S, В этом случае выражение принимает вид

1 1 2

S — — S+ S= S эо 2 6 3 где S — эквивалентная толщина одного родного материала;

S — суммарная толщина двухслойных материалов.

На первом технологическом переходе верхний слой материала деформирован на 2/3 толщины, т.е. недеформированным остается 1/3 толщины слоя, На второй переход материал поступает с толщиной недеформированной части в зоне пробиваемого отверстия равной сумме толщины нижнего слоя и 1/3 толщины недеформированного верхнего слоя.

Толщина условно недеформированного нижнего слоя взята полностью, так как в зоне пробиваемого отверстия этот слой испытывает частичную деформацию растяжения, но деформация не достигает предела упругости tG J и тре3 щины скола притупленных кромок матрицы не образуются. На втором техноло.гическом переходе происходит пробивка материала толщиной, равной суммарной толщине нижнего слоя плюс 1/3 толщины верхнего слоя (по положению материала на первом переходе) пуансоном, диаметром меньшим диаметра матрицы на величину оптимального зазора.

Использование предлагаемого способа позволяет получать отверстия в двухслойных материалах с высоким качеством среза без образования заусениц.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ получения отверстий в двухслойных листовых материалах преимущественно с равными толщинами слоев

t при котором отверстие в нижнем слое пробивают обходом, образованным при пробивке отверстия в верхнем слое, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества поверхности среза за счет исключения образования заусениц, на первом переходе в материал на глубину 2/3 толщины верхнего слоя внедряют пуансон диаметром, большим диаметра матрицы на величину оптимального зазора, при этом диаметр матрицы выбирают равным диаметру получаемого отверстия, а на втором переходе на материал воздействуют с противоположной стороны пуансоном диаметром, равным диаметру получаемого отверстия и меньшим диаметра матрицы на величину оптимального зазора.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьше-. ния концентрации напряжений и неравномерности деформаций, на первом переходе пробивки на нижний слой материала воздействуют матрицей с притупленной кромкой.

50 3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что величину оптимального зазора между пуансоном и матрицей выбирают равной величине оптимального зазора, как для толщи55 ны однослойного материала, определяемой выражением

1348032

S — - суммарная толщина двухслойных материалов. где S — эквивалентная толщина однослойного материала, Фу8 2

Составитель И.Николаева

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор С.Лисина

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5142/8

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4