Способ штамповки листовых материалов и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 21 0 22/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I,10 (i g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

8 (21) 4028577/27 (22) 02.12.86 (31) 8517957 (32) 04.12.85 (33) FR (46) 15.04.92. Бюл. 1Ф 14 (71) Юзинор Асье (FR) (72) Габриель де Сме (FR) (53) 621.983.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N479531,,кл. В 21 D 22/10, опублик. 1973. (54) СПОСОБ ШТАМПОВКИ ЛИСТОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ El O

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для изготовления несимметричных деталей, не поддающихся развертке. Штамповку осуществляют на прессе двойного действия давлением текучей среды с прижимом периферии листовой заготовки путем первоначального локального изгиба периферии заготовки и предварительной формовки центральной части заготовки выпучиванием текучей части заготовки, выпучиванием текучей среды и получением площади поверхности, приближающейся к площади поверхности готового изделия. Затем производят окончательную формовку рельефа и угловых зон центральной части путем дополнительного воздействия на текучую среду. Устройство содержит не подвижн ы и полый контейнер 4 с текучей средой, рабочая поверхность которой смещена внутрь контейнера 4. Кольцевая матрица 8 размещена на наружном ползуне 1 с возможностью вхождения в контейнер 4 и

1727521 взаимодействия с текучей средой. Центральная матрица закреплена на центральном ползуне 10, а прижим 2 контактирует с контейнером 4, охватывает матрицу 8 и размещен на наружном ползуне 1. Кольцевая матрица 8 имеет по меньшей мере один гибочный участок. Матрицы 8 и центральная матрица могут иметь по меньшей мере один дополнительный рельефный участок. ТекуИзобретение относится к листовой штамповке.

Цель изобретения — получение штампованных деталей средней глубины, но с большими поверхностями, таких как автомобильные детали, центральные части которых практически никогда не имеют поверхностей вращения, а представляют собой сложные формы, не поддающиеся развертке.

На фиг. 1 — 5 схематично даны виды сечения устройства штамповки в процессе последовательных этапов формирования детали; на фиг. 6 и 7 — схематично даны виды сечения устройства штамповки для изготовления сложных детелей.

Способ реализуют на прессе двойного действия с помощью текучей среды с прижимом периферии заготовки, Первая фаза операции штамповки состоит в реализации отгибания периферийных локальных краев (фиг. 2) листа внешним ползуном 1.

Первая фаза предусматривает одновременно реализацию криволинейной поверхности предварительной формовки, которая вызывает выпучивание листа и позволяет избежать образования складок.

Такое выпучивание ограничено несколькими моментами: 1) перемещаемым объемом эластомера, что определяет криволинейную поверхность листа; 2) близостью пуансона, что устраняет эррактическую деформацию листа и требует предварительной деформации; 3) периферийным зажатием листовой заготовки, которое настроено так, чтобы ограничить двумерное расширение листа малым значением в 3—

5, причем эта величина позволяет избежать формирование складок.

Принципиально кривизна поверхности получается многонаправленным изгибом листа, что позволяет в процессе второй операции формирования и последней фазы операции штамповки, которая будет менять

45 чая среда выполнена из эластомера с твердостью по Шору не менее 30. Центральная матрица выполнена из легкообрабатываемого материала, например пластмассы, и может быть армирована твердыми волокнами типа стекловолокна. Устройство снабжено средствами разгрузки текучей среды, ее охлаждения и съема готового изделия. 2 с. и

9 з.п. ф-лы, 7 ил. эти криволинейные формы, обеспечить высокие потенциальные возможности перенастройки для получения этих форм, В процессе предварительной формовки получают выпученную поверхность, площадь которой приблизительно равна площади поверхности готового изделия, а при окончательной формовке оформляют рельеф и угловые зоны центральной части заготовки путем дополнительного воздействия на текучую среду.

По первому варианту, представленному на фиг, 1-5, показано устройство в положении перед формовкой, которое имеет в своем составе обычные составляющие элементы пресса двойного действия и поэтому представлена лишь часть, относящаяся к элементам устройства.

Наружный ползун 1 несет на своей внешней части прижим 2 заготовки, который взаимодействует с открытым торцом 3 контейнера 4, на котором размещают лист 5 для штамповки.

В контейнере 4 размещается текучая среда 6 из упругого материала, занимающая всю его поверхность, Поверхность торца 3 для поддержания листа 5 расположена на уровне, превышающем уровень верхней рабочей поверхности 7 текучей среды 6.

Наружный ползун 1 имеет кольцевую матрицу 8, внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра контейнера 4 таким образом, что нижняя поверхность 9 кольцевой матрицы 8 (если смотреть со стороны листа 5) может при отсутствии листа 5 проникать в контейнер 4 и достигать текучей среды 6 из упругого материала, вызывая его текучесть.

Центральный ползун 10 несет основание 11 центральной матрицы.

Наружный ползун 1 и центральный ползун 10 приводятся в действие одновременно и образуют рабочую полость матрицы своими нижней поверхностью 9 и основанием 11, причем текучая среда 6 из упругого

1727521

55 материала в процессе работы играет роль пуансона.

Текучая среда 6 из упругого материала выполнена из эластомера, имеющего твердость по Шору не более 30, что является важнейшей характеристокой для времени быстрого возврата материала (желательно менее 1 с) к своей первоначальной форме.

Можно, например, использовать материал на основе силикона.

Основание 11 центральной матрицы, переносимое центральным ползуном 10, выполняется из легко обрабатываемого или формируемого материала, такого как пластмасса, в частности из полиуретана, полиэпоксидных соединений, полиэфира, бетона, бетона с добавками смол, композиционных материалов, причем возможно армирование этих материалов волокнами, в частности стекловолокном или из твердой древесины, такой как самшит, Втягивающиеся внутрь средства разгрузки 12 штифты или надувные оболочки входят в текучую среду 6 и их внедренный объем приблизительно представляет объем увеличения текучей среды 6 после формовки.

Текучая среда 6 имеет канал 13, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости или сжатого воздуха, Другой канал 14 может служить для съема готовой детали 15, в частности когда используется сжатый воздух. Для охлаждения массы текучей среды 6 можно также предусмотреть армирование металлическими нитями или наполнение металлическим порошком, улучшающим теплоп роводность, На фиг. 2,показан этап локального изгиба периферии листа 5.

На этапе, показанном на фиг, 2, опускают наружный ползун 1, несущий кольцевую матрицу 8. Она входит в контакт с листом 5, периферийная часть которой постепенно зажимается между прижимом 2 и торцом 3 с целью избежать ее фестонирования.

В процессе спуска кольцевая матрица 8 формирует отогнутый край листа 5 и одновременно сжимает текучую среду 6. Последняя под воздействием периферийного сжатия перетекает в центральную зону листа 5 и обеспечивает предварительную формовку. Выпучивание центральной части листа

5 ограничено основанием 11 центральной матрицы с целью избежать неконтролируемых деформаций, обусловленных анизотропией металла или асимметричностью форм деталей. Спуск наружного ползуна 1 ограничен таким образом, что деформация в центральной части листа 5 дает поверхность, 10

45 которая примерно равна поверхности окончательно получаемой детали.

На фиг. 3 показан этап окончательной формовки детали 15. Центральный ползун

10, несущий основание 11 центральной матрицы, опускается к саоеМу нижнему положению и вызывает окончательную формовку центральной части листа 5, предварительно сформированного в ходе предыдущей операции.

Напряжения сжатия, обусловленные опорой основания 11 центральной матрицы на вершину листа 5, действием текучей среды на противостоящую ей поверхность листа 5 преобразуются в напряжения растяжения, воздействующие на всю поверхность листа 5, не компенсированную присутствием основания 11 и вызывают перемещение этого листа 5 во всем располагаемом объеме.

Эти напряжения (сжатия, растяжения) стремятся таким образом стать равными нулю (с точностью до КПД материала текучей среды), обеспечивая таким образом окончательное выполнение детали с минимальным изменением толщины.

На фиг. 4 показан этап декомпрессии текучей среды 6 путем опускания штифтов

12. Эта операция имеет целью избежать деформации штамповочной детали 15 вследствие реакции расширения эластомера текучей среды.

На фиг. 5 показан этап съема сформированной детали 15 путем одновременного подъема двух ползунов 1 и 10, несущих матрицы, Для ограничения подогрева текучей среды 6, в частности при серийной работе, обеспечивают циркуляцию сжатого воздуха в каналах 13. Охлаждение текучей среды 6 может быть также выполнено на предыдущем этапе декомпрессии. Кроме того, сжатый воздух направляется по каналам 14 для обеспечения отрыва детали 15.

По варианту, показа.;. ому на фиг. 6, наружный ползун 1 несет кольцевую матрицу

8, которая в своих углах имеет соответствующий рельеф, например выпуклой формы, т,е, выступ 16, выполненный заодно с ней; этот выступ 16 соотве-,ствует избыточной поверхности по отношению к формируемому объему детали, котор:, ю требуется реализовать; активная нижняя поверхность 9 матрицы тщательно полируется для обеспечения перемещения избытка материала в процессе формирования; эта активная нижняя поверхность 9 може1 быть также обработана для облегчения скольжения листового материала, По другому способу реализации варианта по фиг. 6, показанному на фиг. 7, наруж1727521

40

50

55 подушки. ный ползун 1 несет кольцевую матрицу 8, в которой выполнен вогнутый рельеф, т.е. полости 17, которые играют ту же роль, что и выступы 16 на фиг. 6, расположение которых выбирается из соображений оптимизации штампуемой детали 15. Так, полости 17 могут быть расположены в зонах штамповки, которые будут устранены при обрубке периферии детали 15. Можно также разместить рельеф 18 в основании 11 центральной матрицы, закрепленной на центральном ползуне

10, если этот рельеф 18 расположен в центральных зонах детали 15, которые будут устранены вырубкой в законченной детали или когда эта последняя соответствует части листа, расположенной под наружным ползуном 1.

Этот вариант предназначен для изготовления сложных форм с ярко выраженными углами в центральной части штамповки.

Давление, необходимое для предварительной формовки листа, очень мало(максимальное давление находится в диапазоне

10 — 20 бар/1 — 2 МПа).

Такой режим низкого давления позволяет формировать большие поверхности и создавать новую инструментальную технику двойного действия с матрицей из эластомера с малой твердостью по Шору, которая может быть приспособлена для существующих кузовных прессов.

Предложенный способ можно применять для формовки листового материала, т.е. тонких пластин (металлических), а также для тонких пластин, в частности из пластического материала.

Среди пластмасс, которые можно формировать по предложенному способу, можно отметить: полибутилен; полиэтилен, хлорированный полиэтилен, полипропилен, ПВХ; хлорированный ПВХ, смола АБС(акрилонитрил, бутадиен, стирол), поликарбонат, оксид полифенилена, полисульфон, хлоротрифторэтилен, ацетат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы, полиацеталь, фенокси, Найлон 6, Найлон 66. Под пластическими материалами следует также понимать композиционные материалы, возможно армированн ые.

Способ может также применяться для термоформовки листовых материалов. В этом случае материалы могут быть предварительно разогреты до температуры, которая не разрушила бы материал упругой

Формула изобретения

1. Способ штамповки листовых матери алов на прессе двойного действия с помощью текучей среды с прижимом периферии листовой заготовки, отличающийся тем, что первоначально осуществляют локальный изгиб периферии заготовки и предварительную формовку центральной части заготовки выпучиванием текучей среды с получением площади поверхности, приближающийся к площади поверхности готового изделия, а затем окончательную формовку рельефа и угловых зон центральной части путем дополнительного воздействия на текучую среду.

2. Устройство для штамповки листовых материалов, содержащее полый контейнер с текучей средой, рабочая поверхность которой смещена внутрь контейнера, кольцевую матрицу, установленную с возможностью вхождения в полость контейнера и взаимодействия с текучей средой, центральную матрицу и прижим, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения реализации способа на прессах двойного действия, имеющих центральный и наружный ползуны, кольцевая матрица снабжена по меньшей мере одним гибочным участком и закреплена на наружном ползуне пресса coBMecTHQ c oxBB тывающим ее прижимом, установленным с возможностью взаимодействия с открытым торцом контейнера, выполненным с прижимной поверхностью, центральная матрица закреплена на внутреннем ползуне пресса, а контейнер установлен неподвижно.

З,Устройство поп.2, отл ича ю ще ес я тем, что кольцевая матрица снабжена по меньшей мере одним дополнительным рельефным рабочим участком.

4. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что центральная матрица снабжена по меньшей мере одним дополнительным рельефным рабочим участком.

5. Устройство по пп. 2 и 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что текучая среда выполнена из эластомера с твердостью по Шору менее

30.

6. Устройство по пп. 2 и 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что центральная матрица выполнена из легкообрабатываемого материала типа пластмассы.

7. Устройство по п.2, отл и ч а ю ще ес я тем, что центральная матрица выполнена из материала, армированного твердыми волокнами типа стекловолокна.

8, Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено средствами разгрузки текучей среды.

9. Устройство по и, 8, о тл и ч а ю ще ес я тем, что средства разгрузки текучей среды установлены с возможностью вхождения в полость контейнера и взаимодействия с текучей средой, 1727521

10. Устройство по п. 2-9, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено средствами охлаждения, размещенными в текучей среде.

11. Устройство по и. 2-10, о т л и ч а ющее с я тем, что оно снабжено средствами для съема готового изделия с текучей среды. йиг.2 ч7

1727521

1б

50

Составитель О. Матвеева

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор А. Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1284 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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