Инструмент для листовой штамповки

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для фигурной формовки корпусов из тонкостенных цилиндрических заготовок. Инструмент содержит шток, жестко-эластичный формующий элемент, расположенный внутри заготовки, и опорные элементы для последней. Шток выполнен с верхним и нижним концами с возможностью перемещения вдоль оси заготовки. Жестко-эластичный формующий элемент выполнен в виде эластичного цилиндра, жестких нижней неподвижной формующей и верхней подвижной формующей шайб. Причем эластичный цилиндр расположен между последними и свободно размещен на штоке. Опорные элементы для заготовки выполнены в виде верхней опорной и нижней опорной шайб. При этом верхняя опорная шайба выполнена с возможностью передвижения и размещена на верхней подвижной формующей шайбе. Нижняя опорная шайба выполнена неподвижной с возможностью размещения на ней неподвижной формующей шайбы. Инструмент снабжен фиксатором для верхнего конца штока и приводом, в котором закреплен нижний конец штока. В результате обеспечивается упрощение конструкции инструмента и технологии штамповки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к листовой штамповке, в частности к холодной штамповке с использованием давления эластичной среды, и может быть использовано для фигурной формовки корпуса жестяной банки из тонкостенных цилиндрических заготовок.

Известен инструмент для формообразования полых осесимметричных изделий, содержащий эластичную цилиндрическую часть и металлические втулки, выполненные сужающимися, установленные с двух концов эластичной цилиндрической части, охватывая ее своими широкими концами, выполненные с возможностью раздачи при формообразовании со стороны сужающихся частей, охваченных, в свою очередь, материалом эластичной части (см. патент РФ №2087229 на изобретение «Инструмент для формообразования полых осесимметричных изделий», МПК B21D 22/10, В21С 37/29. Дата подачи заявки 1994.07.15, дата публикации 1997.08.20. Патентообладатель - Егоров В.Г.).

Известный инструмент очень сложен, для формообразования изделий требуется много инструментальной оснастки, включая матрицу и пуансон.

Анализ отобранной в процессе поиска информации о существующем уровне техники в данной области позволил выявить наиболее близкий к заявляемому инструмент для листовой штамповки, выполненный в виде центрального стержня, на котором свободно установлены эластичные шайбы, разделенные жесткими прокладками, между которыми размещены установленные концентрично центральному стержню жесткие втулки с вертикальным зазором, величина которого определена степенью деформации заготовки на соответствующем участке (см. патент РФ №845975 на изобретение «Инструмент для листовой штамповки», МПК B21D 22/10. Дата подачи заявки 1979.11.11, дата публикации 1981.07.15. Заявитель - Куйбышевский авиационный институт - прототип).

Известный инструмент также очень сложен по конструкции, а следовательно, и технология листовой штамповки очень сложна.

Таким образом, известные инструменты для листовой штамповки не отличаются простотой конструкции и технологии листовой штамповки.

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение позволяет достичь нового технического результата - упрощение конструкции инструмента и технологии листовой штамповки с целью получения фигурного корпуса жестяной банки из тонкостенных цилиндрических заготовок.

Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предложенного изобретения и способствует достижению нового технического результата.

Инструмент для листовой штамповки, содержащий шток с верхним и нижним концами, совершающий перемещение вдоль оси заготовки, жестко-эластичный формующий элемент, расположенный внутри заготовки, опорные элементы для последней, отличающийся тем, что жестко-эластичный формующий элемент выполнен в виде эластичного цилиндра, жестких нижней неподвижной формующей и верхней подвижной формующей шайб, причем эластичный цилиндр размещен между последними и свободно одет на шток, опорные элементы для заготовки выполнены в виде верхней и нижней шайб, при этом верхняя опорная шайба выполнена подвижной и размещена на верхней формующей шайбе, нижняя опорная шайба выполнена неподвижной с возможностью размещения на ней нижней формующей шайбы.

Для достижения технического результата инструмент снабжен фиксатором для верхнего конца штока и приводом, в котором закреплен нижний конец штока.

Итак, анализ выявленной информации о существующем уровне техники в данной области и сущность предложенного изобретения показали, что последнее отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Инструмент для листовой штамповки, содержащий шток с верхним и нижним концами, совершающий перемещение вдоль оси заготовки, жестко-эластичный формующий элемент, расположенный внутри заготовки, опорные элементы для последней, позволяет производить холодную штамповку с использованием давления эластичной среды. Тем самым позволяет производить необходимое деформирование заготовки.

Выполнение жестко-эластичного формующего элемента в виде эластичного цилиндра, жестких нижней неподвижной формующей и верхней подвижной формующей шайб с расположением эластичного цилиндра между последними и его свободным размещением на штоке делает конструкцию достаточно простой и надежной в технологическом процессе деформирования заготовок при минимальном количестве инструментальной оснастки.

Выполнение верхней опорной шайбы подвижной и ее размещение на верхней формующей шайбе, выполнение нижней опорной шайбы неподвижной с возможностью размещения на ней нижней формующей шайбы позволяет достаточно просто и надежно закрепить заготовку в инструменте в процессе холодной штамповки давлением эластичной среды. Кроме того, такая конструкция позволяет использовать верхнюю и нижнюю опорные шайбы в процессе деформирования заготовки, создавая необходимое давление на цилиндр, а следовательно, и на заготовку. Тем самым значительным образом уменьшается количество инструментальной оснастки, что существенно упрощает конструкцию инструмента. Это совместно с другими признаками позволяет достичь нового технического результата.

Снабжение инструмента фиксатором для верхнего конца штока и приводом, в котором закреплен нижний конец штока, также позволяет достаточно просто и надежно не только закрепить заготовку на инструменте, но и подать необходимую для движения штока энергию, что делает технологию деформирования достаточно простой, надежной и качественной.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает получение нового технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В ходе проведенного заявителем поиска информации в области холодной штамповки с использованием давления эластичной среды обнаружены отдельные отличительные признаки заявленного изобретения (жестко-эластичный формующий элемент) среди известных объектов того же назначения. Однако конструкция, форма и связи в нем совершенно иные. Кроме того, совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения, способствующая достижению нового технического результата, и ее влияние на последний из существующего уровня техники не обнаружены.

Именно совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить новый технический результат.

Следовательно, предлагаемое изобретение обладает таким критерием патентоспособности, как «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 изображен инструмент для листовой штамповки, в исходном положении;

фиг.2 - то же, в рабочем положении.

Инструмент для листовой штамповки содержит шток 1 с верхним 2 и нижним 3 концами, совершающий перемещение вдоль оси 4 заготовки 5, жестко-эластичный формующий элемент, расположенный внутри заготовки 5, опорные элементы для последней.

Жестко-эластичный формующий элемент выполнен в виде эластичного цилиндра 6, жестких нижней неподвижной формующей 7 и верхней подвижной формующей 8 шайб. Причем эластичный цилиндр 6 размещен между последними и свободно одет на шток 1. Эластичный цилиндр 6 выполнен из эластичного материала, изготовленного заявителем по собственной технологии и являющегося ноу-хау, сплошным с отверстием для свободного перемещения штока 1.

Опорные элементы для заготовки выполнены в виде верхней 9 и нижней 10 шайб, при этом верхняя опорная шайба 9 выполнена подвижной и размещена на верхней формующей шайбе 8 и подстроечной шайбе 11, нижняя опорная шайба 10 выполнена неподвижной с возможностью размещения на ней нижней формующей шайбы 7. Подстроечная шайба 11 служит для регулировки высоты верхней недеформированной части корпуса заготовки.

Опорные шайбы 9 и 10 необходимы для простого и надежного закрепления заготовки 5 в инструменте. Кроме того, опорные шайбы 10 и 9, благодаря такой конструкции, принимают участие в деформировании заготовки 5, позволяя создавать необходимое давление при минимальном количестве деталей инструмента.

Инструмент снабжен фиксатором 12, например гайкой, для верхнего конца 2 штока 1 и приводом 13, в котором закреплен нижний конец 3 штока 1. Инструмент установлен на столе 14.

Инструмент работает следующим образом.

Для изготовления жестяной банки оригинальной формы, например, игрушка «Щенок», «Поросенок» и т.п., применяют тонкостенные листы белой жести, используя свойство пластической деформации белой жести при нагрузках, близких к пределу текучести металла.

Лист белой жести разрезают на бланки необходимого размера. Каждый бланк, отвальцевав, то есть сняв остаточное напряжение в металле и придав жести, способность сворачиваться в цилиндр, формируют в корпус банки, заготовку 5, соединяя торцы заготовки сварным швом.

Полученные цилиндрические заготовки 5 со сварным швом отбортовывают и вручную помещают на инструмент в сборе. То есть заготовку 5 свободно сажают на верхнюю опорную шайбу 9.

На привод 13 подают электроэнергию. Шток 1 начинает двигаться вертикально вниз и через верхние шайбы 8 и 9 деформирует пластичный материал цилиндра 6. Заготовка 5, надетая на инструмент в сборе, под воздействием деформированного материала цилиндра 6 также пластически деформируется и приобретает требуемую форму. Форма зависит от размеров цилиндра 6, формующих шайб 7 и 8, подстроечной шайбы 11 и степени деформации эластичного материала цилиндра 6.

При обратном ходе, под действием сил упругости материала цилиндра 6, он приобретает первоначальную форму. Заготовка 5 с полученной фигурной формой освобождается, и ее вручную снимают с инструмента.

Листовую штамповку производят не по всей длине корпуса заготовки 5, она ограничена по высоте верхним и нижним заданными диаметрами цилиндрической заготовки 5, необходимыми для прикатывания дна и посадки крышки уже на готовую банку, а также зависит от заданной фигурной формы банки.

Таким образом, в результате использования изобретения достигается новый технический результат - упрощение конструкции инструмента и технологии листовой штамповки с целью получения фигурного корпуса жестяной банки из тонкостенных цилиндрических заготовок.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящее время создан экспериментальный образец данного инструмента, который успешно прошел эксплуатационные испытания. Выпущена первая партия фигурных банок, которые характеризуются высоким качеством и оригинальностью формы.

1. Инструмент для листовой штамповки, содержащий шток с верхним и нижним концами, имеющий возможность перемещения вдоль оси заготовки, жестко-эластичный формующий элемент, расположенный внутри заготовки, опорные элементы для последней, отличающийся тем, что жестко-эластичный формующий элемент выполнен в виде эластичного цилиндра, жестких нижней неподвижной формующей и верхней подвижной формующей шайб, причем эластичный цилиндр расположен между последними и свободно размещен на штоке, опорные элементы для заготовки выполнены в виде верхней опорной и нижней опорной шайб, при этом верхняя опорная шайба выполнена с возможностью передвижения и размещена на верхней подвижной формующей шайбе, нижняя опорная шайба выполнена неподвижной с возможностью размещения на ней нижней неподвижной формующей шайбы.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен фиксатором для верхнего конца штока и приводом, в котором закреплен нижний конец штока.