RU2691016C1

RU2691016C1 - Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties

Info

Publication number: RU2691016C1
Application number: RU2018123275A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Сергей Николаевич Ларин; Валерий Иванович Платонов; Анна Николаевна Исаева; Павел Витальевич Романов; Никита Алексеевич Самсонов
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-06-07

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used for drawing of cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties. Device for drawing of cylindrical shells from sheet metals has a puncheon-matrix with an output section and a ring with a lead-in section, working surfaces of cavities of which are conjugated, wherein ring opening surface with lead-in section is made with variable radius of exhaust edges along perimeter.EFFECT: higher quality of shells due to elimination of festoon formation during drawing.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться для получения цилиндрических оболочек с помощью операции вытяжки из листовых металлов с плоскостной анизотропией механических свойств. Листовые металлы в большинстве случаев имеют плоскостную анизотропию механических свойств, которая проявляется в образовании фестонов (ушей) на краю детали после вытяжки. В качестве заготовки при вытяжке используется кружок, полученный вырубкой. В некоторых случаях высота фестонов составляет 15...20% от высоты цилиндрической оболочки. В результате этого увеличивается отход металла и себестоимость детали. При вытяжке используется, например, конструкция штампа (рис. 348, стр. 442) для вырубки и вытяжки, в котором установлена матрица с симметричным профилем матричного отверстия (рис. 105, стр. 123), приведенные в [1]. (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отдние, 1979. - 520 с. ) и заготовка в форме кружка. Недостатком конструкции известного устройства является получение детали с фестонами, что увеличивает припуск на обрезку по высоте.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to obtain cylindrical shells using the operation of the extrusion of sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties. Sheet metals in most cases have planar anisotropy of mechanical properties, which is manifested in the formation of festoons (ears) on the edge of the part after drawing. As a blank, a circle obtained by cutting is used. In some cases, the height of scallops is 15 ... 20% of the height of the cylindrical shell. As a result, the waste metal and the cost of the part increase. When drawing is used, for example, the stamp design (Fig. 348, p. 442) for cutting and drawing, in which a matrix with a symmetric profile of a matrix hole is installed (Fig. 105, p. 123), is given in [1]. (Romanovsky VP. Handbook of cold stamping. - 6th ed., Revised and enlarged extra - L .: Mashinostroenie. Leningrad. Separate, 1979. - 520 p.) And the blank in the form of a circle. The disadvantage of the design of the known device is to obtain parts with scallops, which increases the allowance for trimming height.

Известно устройство, в котором для устранения фестонообразования при вытяжке круглых заготовок из металлов с плоскостной анизотропией механических свойств используют матрицы с переменной величиной радиуса вытяжных кромок. Меньший радиус дается в тех местах анизотропной заготовки, в которых требуется затормозить течение металла и увеличить высоту вытяжки и наоборот [1]. (рис. 108, стр. 128). Недостатком конструкции матрицы, принятой за прототип, является возможность ее применения для листового металла с однозначно фиксированной плоскостной анизотропией механических свойств, причем размер переменной величины радиусов вытяжных кромок определяется методом экспериментального подбора, что увеличивает трудоемкость подготовки производства. Кроме того, при поступлении новой партии листового металла с другими значениями плоскостной анизотропии возникает необходимость в замене матрицы на матрицу с другой переменной величиной радиуса вытяжных кромок, от чего возрастают затраты на производство цилиндрических оболочек.A device is known in which in order to eliminate festoon formation when drawing round billets of metals with plane anisotropy of mechanical properties, matrices with a variable radius of the exhaust edges are used. The smaller radius is given in those places of the anisotropic billet in which it is required to slow down the metal flow and increase the drawing height and vice versa [1]. (fig. 108, p. 128). The disadvantage of the design of the matrix adopted for the prototype, is the possibility of its use for sheet metal with a uniquely fixed plane anisotropy of mechanical properties, and the size of the variable radius of the exhaust edges is determined by the method of experimental selection, which increases the complexity of the preparation of production. In addition, when a new batch of sheet metal with other planar anisotropy values arrives, it becomes necessary to replace the matrix with a matrix with a different variable radius of the exhaust edges, which increases the cost of producing cylindrical shells.

Задачей изобретения является устранение фестонообразования, уменьшение отходов металла на обрезку и снижение трудоемкости подготовки производства при получении цилиндрических оболочек из листового металла с плоскостной анизотропией механических свойств.The objective of the invention is the elimination of scalloping, reducing metal waste for pruning and reducing the complexity of the preparation of production upon receipt of cylindrical shells of sheet metal with plane anisotropy of mechanical properties.

Указанная задача достигается тем, что устройство для вытяжки цилиндрических оболочек из листового металла с плоскостной анизотропией механических свойств, состоящее из верхней и нижней плиты, направляющих колонок и втулок, матрицы для вырубки, пуансон-матрицы для вырубки и вытяжки, верхнего и нижнего прижима, нижнего буфера, при этом пуансон-матрица состоит из кольца с заходным участком и пуансон-матрицы с выходным участком, рабочие поверхности полостей которых сопряжены, при этом поверхность отверстия кольца с заходным участком выполнена с переменной величиной радиуса вытяжных кромок по периметру, определяемых по зависимости:This task is achieved by the fact that the device for drawing cylindrical shells of sheet metal with plane anisotropy of mechanical properties, consisting of the upper and lower plates, guide columns and sleeves, die for cutting, punch matrix for cutting and draining, upper and lower clamp, lower the buffer, while the punch-matrix consists of a ring with a lead-in area and a punch-matrix with an exit section, the working surfaces of the cavities are conjugate, while the surface of the ring opening with the lead-in area A variable with a variable radius of the exhaust edges around the perimeter, determined by the dependencies:

а высотой не менее 6÷10 толщинам заготовки.and a height of at least 6 ÷ 10 thickness of the workpiece.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для вырубки и вытяжки,FIG. 1 shows a general view of a device for cutting and drawing,

на фиг. 2 - узел пуансон-матрицы для вытяжки,in fig. 2 - node punch matrix for exhaust,

на фиг. 3 -, цилиндрическая оболочка с фестонами, высотой Δh,in fig. 3 -, a cylindrical shell with scallops, height Δh,

на фиг. 4 - схема для определения радиуса R_x in fig. 4 is a diagram for determining the radius R _x

на фиг. 5 - вид сверху на заходную часть узла пуансон-матрицы для вытяжки.in fig. 5 is a top view of the lead-in portion of the die-drawing die assembly.

Устройство (фиг. 1) состоит из нижней плиты 1 на которой закреплена матрица для вырубки 2, прижимного кольца 3, толкателей 4, винтов 5 для крепления к нижней плите пуансона вытяжки 6, винтов 7, направляющих колонок 8, направляющих втулок 9, верхней плиты 10, верхнего прижима 11, специальных винтов 12, детали пуансон-матрицы для вырубки и вытяжки с выходным участком полости 13, винтов для крепления пуансон-матрицы к верхней плите 14, выталкивателя 15, хвостовика 16, толкателя 17, кольца пуансон-матрицы с заходным участком 18, пружин прижима 19.The device (Fig. 1) consists of a bottom plate 1 on which a die for cutting out 2, a pressure ring 3, pushers 4, screws 5 for fastening to the bottom plate of an exhaust punch 6, screws 7, guide columns 8, guide sleeves 9, an upper plate 10, the upper clamp 11, special screws 12, details of the die-punch for cutting and drawing with the exit section of the cavity 13, screws for fastening the die-die to the upper plate 14, ejector 15, shank 16, pusher 17, die-hole punch ring section 18, the spring clip 19.

В устройстве (фиг. 1) вырубают кружок, который формоизменяют в цилиндрическую оболочку с фланцем или без фланца вытяжкой с прижимом заготовки. Для получения готовой детали без фестонов вначале производят наладку устройства. На деталь матрицы с выходным участком 13 (фиг. 2) закрепляют кольцо с заходным участком 18 имеющем постоянный радиус закругления

по периметру, равным 6÷10 толщинам заготовки. После вытяжки в полученной цилиндрической оболочке без фланца, или в цилиндрической оболочке с фланцем измеряют высоту фестонов Δh (фиг. 3) и определяют их расположение относительно направления прокатки листового металла. В зависимости от характера плоскостной анизотропии механических свойств металла фестоны могут располагаться вдоль и поперек направления к прокатке, или под 45°. По графику (фиг. 4) определяют радиус R_x и по выражениюIn the device (Fig. 1) a circle is cut out, which is molded into a cylindrical shell with a flange or without a flange with an exhaust hood with the clamp of the workpiece. To obtain a finished part without festoons, the device is first set up. On the part of the matrix with the output section 13 (Fig. 2) fix the ring with the entry area 18 having a constant radius of curvature

along the perimeter equal to 6 ÷ 10 thickness of the workpiece. After drawing in the obtained cylindrical shell without a flange, or in a cylindrical shell with a flange, the height of the festoons Δh (Fig. 3) is measured and their location is relative to the rolling direction of the sheet metal. Depending on the nature of the plane anisotropy of the mechanical properties of the metal, the festoons can be located along and across the direction to rolling, or at 45 °. According to the schedule (Fig. 4) determine the radius R _x and the expression

рассчитывают текущие значения радиуса закругления

в зависимости от значений угла θ радиуса-вектора и радиуса R_x при заданном значении максимального радиуса закругления

.calculate the current values of the radius

depending on the values of the angle θ of the radius-vector and the radius R _x for a given value of the maximum radius of curvature

.

Из набора колец 18 матрицы с заходным участком, выбирают такое, которое более всего соответствует расчетным значениям радиуса закругления

. Кольцо 18 фиксируют на детали матрицы штифтами, ориентируя таким образом, чтобы максимальный радиус закругления

совпал с направлением образования впадин (фиг. 5). После проведенной наладки производится штамповка цилиндрической оболочки из полосы или ленты. Полоса или лента устанавливаются в штамп и прижимается к рабочей поверхности матрицы для вырубки 2 прижимом 11. При рабочем ходе происходит вырубка круглой заготовки, которая формоизменяется в цилиндрическую оболочку с фланцем или без фланца вытяжным инструментом. При формоизменении круглой заготовки по поверхности заходного участка кольца 18 с переменными радиусами закругления происходит радиальное течение металла с одинаковыми скоростями, в результате чего край круглой заготовки одновременно по всему периметру достигает рабочего отверстия выходной части матрицы 13. Деталь получается без фестонов. Полученная цилиндрическая оболочка удаляется из рабочего пространства устройства с помощью толкателей 4 нижнего буфера, или выталкивателем 15 и толкателем 17. Полоса подается на шаг подачи и процесс повторяется. При получении листового металла с другой плоскостной анизотропией механических свойств, проводится аналогичная настройка устройства с заменой кольца 18.From the set of rings 18 of the matrix with the lead-in area, choose the one that best corresponds to the calculated values of the radius of curvature

. The ring 18 is fixed on the details of the matrix pins, orienting so that the maximum radius

coincided with the direction of the formation of depressions (Fig. 5). After the adjustment is completed, the cylindrical shell of a strip or ribbon is stamped. The strip or tape is installed in the stamp and pressed against the working surface of the die for cutting 2 by the clamp 11. During the working stroke, a round billet is cut out, which is molded into a cylindrical shell with a flange or without a flange with an exhaust tool. When a round billet is formed, a radial metal flow occurs at the same speed in the lead-in area of the ring 18 with varying radii of curvature, as a result of which the edge of the round billet simultaneously reaches the working opening of the output part 13 around the entire perimeter. The resulting cylindrical shell is removed from the working space of the device using the pushers 4 lower buffer, or the ejector 15 and the pusher 17. The strip is fed to the feed step and the process repeats. Upon receipt of sheet metal with a different plane anisotropy of mechanical properties, a similar setup of the device is carried out with the replacement of the ring 18.

В результате использования предлагаемого устройства значительно уменьшается трудоемкость подготовки производства и отходы на обрезку за счет устранения фестонообразования. Устройство можно использовать при получении цилиндрических оболочек с заданным значением высоты фестонов путем изменения радиуса закругления в заходной части кольца 18, если это требуется при изготовлении цилиндрической оболочки.As a result of the use of the proposed device, the labor intensity of the pre-production and waste for pruning is significantly reduced by eliminating festo formation. The device can be used to obtain cylindrical shells with a given value of the height of the scallops by changing the radius of curvature in the lead-in portion of the ring 18, if this is required in the manufacture of a cylindrical shell.

Claims

A device for extruding cylindrical shells of sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties, comprising upper and lower plates, guide columns and sleeves, die for cutting, die for cutting and exhaust with variable radius of the exhaust edge, upper and lower clamp and lower buffer , characterized in that the said punch-matrix for cutting and drawing is made in the form of a part with an exit section and a replaceable ring fixed on it with a lead-in area having a variable value iusa exhaust edge countertops cavities which are conjugate, wherein the maximum radius exhaust replaceable edge ring is at least 6 ÷ 10 of sheet metal thicknesses.