Штамп для реализации комбинированной технологии "Вытяжка-обрезка припуска"

Введение

Большое количество деталей в машиностроении получают с использованием операции вытяжки, это различные цилиндрические или прямоугольные коробочки от аэрокосмического назначения до товаров народного потребления [1,2].


В процессе вытяжки образуется неровный край вытянутых деталей: из-за анизотропии свойств листовых заготовок; погрешностей изготовления и сборки деталей штампа, вызывающих неравномерность зазора между пуансоном и матрицей; несимметричностью приложения усилий прижима или вытяжки; сложности геометрии детали и других конструктивно-технологических факторов детали, штампа, технологии. И поэтому при определении размеров исходной заготовки в расчёты закладывают припуск, подлежащий после выполнения операции вытяжки обрезке. Вот почему, для выполнения технических требований, т.е соответствия детали чертёжной документации, применяется дополнительная операция-обрезка припуска [3-5].


Существуют различные технологии обрезки припуска (обрезка секторами клинового штампа, обрезка в штампе с планетарно движущейся матрицей, обрезка сдвигом по Я.В. Боровинскому и др.) но, к сожалению, ни одна из них не является совершенной: либо весьма трудоёмки, либо не обеспечивают требуемое качество поверхности разделения. А иногда для её выполнения создается весьма сложное технологическое оснащение.


Кроме того, с экономической точки зрения, такая двухоперационная технология (вытяжки, обрезки припуска) получения готового изделия является не оптимальной, т.к. увеличивает трудоемкость процесса, длительность производственного цикла, необходимость использования двух комплектов оснащения.

Предлагаемое техническое решение

Для совмещения операций вытяжки и обрезки припуска была предложена комбинированная технология, сочетающая статическое и динамическое нагружения [6-8]. Под действием статического нагружения осуществляется операция вытяжки, а под действием динамического-обрезка припуска (рис. 1).


Т.к. время действия динамического воздействия составляет микросекунды, то обрезка припуска осуществляется без остановки пресса и без разгрузки материала вытянутой детали.

Рис. 1. Циклограмма комбинированной технологии

Схема такого процесса приведена на рисунке 2. В качестве динамической нагрузки предлагается использовать импульсное магнитное поле [9,10].

Рис. 2. Схема процесса вытяжки и обрезки припуска: 1 -прижим; 2 -вытяжная матрица; 3 -встроенный индуктор; 4- заготовка после вытяжки; 5 -пуансон; 6 -обрезанный припуск; 7 -обрезная матрица; 8 -готовая деталь

Реализация комбинированной технологии стала возможна благодаря размещению в пуансоне (5) индуктора (3), соединенного с магнитно-импульсной установкой, и составной матрице (7), имеющей вытяжную (2) и обрезную части (7).

В конце рабочего хода вытяжного пуансона, когда из листовой заготовки полностью произведена вытяжка детали на заданную глубину и припуск находится между режущей кромкой обрезной матрицы и витками индуктора, осуществляется разряд батареи конденсаторов на индуктор. В результате бесконтактного воздействия возникших при этом электродинамических сил происходит обрезка припуска. При обратном ходе пресса происходит съем готовой детали с пуансона. Преимуществами этого динамического метода нагружения являются: бесконтактное воздействие и микро или миллисекундный диапазон приложения нагрузки, обеспечивающих требуемое качество поверхности разделения.

Штамп для реализации комбинированной технологии

В конструкцию обычного инструментального штампа для реализации операции вытяжки внесены следующие изменения:

На рисунке 4 показан его внешний вид, а на рисунке 5 внешний вид полученных деталей.

Рис. 3. Сборочный чертеж штампа для операции "вытяжка-обрезка припуска": 1 -пуансон; 5 -подпятник; 6 -плита верхняя; 7 -плитка подкладная; 8 -пуансонодержатель; 9 -прижим; 10 -матрица вытяжная; 11 -нож разрезной; 12 -матрица обрезная; 13 -проставка; 14 -плитка подкладная; 15 -плита нижняя; 16 -втулка направляющая; 17 -втулка направляющая; 18 -колонка; 19 -упор; 26 -винты М6; 28 -винты М12

Рис. 4. Внешний вид штампа для реализации комбинированной технологоии "вытяжка-обрезка припуска"	Рис. 5. Внешний вид детали: после операции вытяжки, без обрезки припуска-слева, и с магнитно-импульсной обрезкой-справа

Вывод
Разработка комбинированных технологий с использованием статического и динамического (магнитно-импульсного) нагружения является новым научным направлением.
Новая комбинированная технология повышает качество готовой продукции, технико-экономические показатели производственного процесса, снижают себестоимость готового изделия.
Список литературы
1. РомановскийВ.П. Справочникпохолоднойштамповке. -6-еизд. -Л.:Машиностроение, 1979. -520 с.
2. Теорияобработкиметалловдавлением: учебникдлявузов/ В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь; подред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. -М.: Машиностроение, 2009. -442 с.
3. БилибинК.И., ГригорьевВ.П. Холоднаяштамповка: учебноепособиепокурсу "Технологияэлектронныхсредств". -М.: Изд-воМГТУим. Н.Э. Баумана, 2010. -68 с.
4. БоровинскийЯ.В. Разработкаиисследованиепроцессарезкиполыхзаготовок сдвигом: автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.03.05 /Ленинградскийполитехнический институт им. М.И. Калинина. -Л., 1975. -19 с.
5. ЗуевР.Н., ШпунькинН.Ф. Вытяжкаоблицовочныхдеталейкузоваавтомобиля. -М.: МГТУ "МАМИ", 2006. -152 с. 6. Assembly of parts by flanging method combining static and dynamic loading / V.A. Glushchenkov, M.V. Hardin, O. Al-Erhayem, I.A. Belyaeva // Proceedings of the JOM-17
Conference. -Helsingor, Denmark, 5-8 May 2013. -Helsingor, 2013. -P. 1-7.
7. СапожниковаЮ.А., ЧерниковД.Г. Гибридныеикомбинированныетехнологиив процессахобработкиметалловдавлением// Труды МАИ. -2011. -№45. -С. 1-11.
8. ГлущенковВ.А., БеляеваИ.А. Последовательностькомпьютерногомоделирования комбинированных(статико-динамических) технологиймашиностроения// Известия СамарскогонаучногоцентраРАН. -2016. -Т. 18, №4. -С. 76-81.
9. БеляеваИ.А. Математическоемоделированиекомбинированныхтехнологий// ИзвестияСамарскогонаучногоцентраРАН. -2011. -№6 (30). -С. 53-59 источник: Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 1. 2017 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты