RU2466814C1

RU2466814C1 - Method of making discrete die bed

Info

Publication number: RU2466814C1
Application number: RU2011117247/12A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Матвеев (RU); Анатолий Сергеевич Матвеев
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: die is formed by assemblage of discrete points that belong to vertices of array of rods and should be adjusted so that rod vertices make required bed on arranging the rods on 3D solid model of die bed and locking them thereon. Note here that all rods of the array feature identical length. Said model with array of rods is placed in vessel. After locking positions of rods, model is withdrawn to fill formed cavity under rods with filler. Filler properties are defined with due allowance for tolerable compressive strain at filler material, friction factor and normal pressure between rod surfaces in contact as well as other parameters. Array rods are locked with wedges to be arranged in vessel side surfaces. 3D solid model is produced by prototyping. Rods are made with vertices representing 2^nd order surfaces.

EFFECT: expanded moulding performances.

6 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам изготовления дискретных гравюр штампов для рельефной штамповки деталей, например декоративных панелей, панно и т.п. из тонколистовых заготовок.The invention relates to the field of metal forming, in particular to methods for manufacturing discrete engraving dies for embossing stamping parts, such as decorative panels, panels, etc. from sheet blanks.

Известен способ изготовления дискретной гравюры, как матрицы, так и пуансона, в штампах для правки материалов в виде массива точек, являющихся вершинами пирамид, или массива площадок, являющихся меньшими основаниями усеченных пирамид, образованных совокупностью пересекающихся канавок, которые выполняют методами обработки материалов резанием, например фрезерованием, строганием и т.п. (Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка. / Под общ. ред. Л.И.Рудмана. - М.: Машиностроение, 1988. - Стр.345…346, рис.11).A known method of manufacturing a discrete engraving, both a matrix and a punch, in stamps for dressing materials in the form of an array of points that are the vertices of the pyramids, or an array of sites that are smaller bases of truncated pyramids formed by a set of intersecting grooves that are performed by cutting methods of materials, for example milling, planing, etc. (Handbook of the stamp designer: Sheet stamping. / Under the general editorship of L.I. Rudman. - M.: Mechanical Engineering, 1988. - Pages 345 ... 346, Fig. 11).

К недостаткам такого способа относится отсутствие возможности изменения взаимного положения дискретных точек, образующих поверхность гравюры. Каждая дискретная гравюра штампа, изготовленная таким способом, применяется для обработки деталей, имеющих одинаковую фасонную поверхность. Для изготовления других деталей требуется существенная доработка гравюр матрицы и пуансона известными методами профилирования.The disadvantages of this method include the inability to change the relative position of the discrete points forming the surface of the engraving. Each discrete engraving of a stamp made in this way is used to process parts having the same contoured surface. For the manufacture of other parts, substantial refinement of the engravings of the matrix and punch by known profiling methods is required.

Известен способ изготовления гравюры штампа, при котором гравюру штампа формируют из совокупности дискретных точек, принадлежащих вершинам массива стержней, которые регулируют по высоте до образования требуемой поверхности гравюры и, затем, фиксируют это положение стержней (Инструмент для штамповки деталей в мелкосерийном производстве. Экспресс-информация: Технология и оборудование кузнечно-штамповочного производства. Москва, ВИНТИ, №46, 1982 г. Стр.34…37).A known method of manufacturing a stamp engraving, in which a stamp engraving is formed from a set of discrete points belonging to the vertices of an array of rods, which are adjusted in height to form the desired engraving surface and then fix this position of the rods (Tool for stamping parts in small-scale production. Express information : Technology and equipment of forging and stamping production. Moscow, VINTI, No. 46, 1982, pp. 34 ... 37).

Такой способ изготовления дискретной гравюры штампа позволяет изменять взаимное положение дискретных точек, принадлежащих вершинам стержней, образующих гравюру штампа, путем изменением длины стержней.This method of manufacturing a discrete engraving of the stamp allows you to change the relative position of the discrete points belonging to the vertices of the rods forming the engraving of the stamp by changing the length of the rods.

Для этого определяют расстояния от характерной дискретной точки на гравюре до опорной поверхности стержня и в соответствии с этими размерами производят механическое удаление части стержня или замену стержня на стержень требуемой длины, что приводит к высокой трудоемкости изменения геометрических параметров гравюры штампа.To do this, determine the distance from the characteristic discrete point on the engraving to the supporting surface of the rod and, in accordance with these dimensions, mechanically remove part of the rod or replace the rod with a rod of the required length, which leads to a high complexity of changing the geometric parameters of the stamp engraving.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является обеспечение возможности изменения взаимного положения дискретных точек, принадлежащих массиву стержней, без механической доработки стержней, что позволит изготавливать детали, имеющие различную форму, используя штамп с одним и тем же массивом стержней, и таким образом снизить трудоемкость изменения геометрических параметров гравюры штампа.The technical result to which this invention is directed is to provide the possibility of changing the relative position of the discrete points belonging to the array of rods without mechanical modification of the rods, which will allow the manufacture of parts having different shapes using a stamp with the same array of rods, and thus reduce the complexity of changing the geometric parameters of the engraving of the stamp.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления дискретной гравюры штампа, образованной совокупностью дискретных точек, принадлежащих вершинам массива стержней, их взаимное положение регулируют до образования вершинами стержней требуемой гравюры и затем фиксируют это положение.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a discrete engraving of a stamp formed by a set of discrete points belonging to the vertices of an array of rods, their mutual position is adjusted until the vertices of the rods form the desired engraving and then this position is fixed.

Новым в заявляемом способе является то, что предварительно изготавливают трехмерную твердотельную модель гравюры штампа и регулировку взаимного положения стержней осуществляют с использованием этой модели, для чего стержни устанавливают на модель, при этом все стержни массива изготавливают одной длины.New in the claimed method is that pre-made three-dimensional solid-state model of engraving of the stamp and the adjustment of the relative position of the rods is carried out using this model, for which the rods are installed on the model, while all the rods of the array are made of the same length.

Трехмерную твердотельную модель с массивом стержней помещают в емкость, после фиксации взаимного положения стержней модель удаляют, а образовавшуюся полость под стержнями заполняют наполнителем, свойства которого определяют по выражению:A three-dimensional solid-state model with an array of rods is placed in a container, after fixing the relative position of the rods, the model is removed, and the formed cavity under the rods is filled with a filler, the properties of which are determined by the expression:

,

где [σ_см] - допускаемое напряжение на сжатие материала наполнителя, σ_о - напряжение штамповки листовой заготовки, воспринимаемое стержнем; µ, σ_н - коэффициент трения и нормальное давление между контактирующими поверхностями стержней соответственно; Р - периметр поперечного сечения стержня; L - длина стержня; S_ст - площадь основания стержня, контактирующего с наполнителем.where [σ _cm ] is the allowable compressive stress of the filler material, σ _about is the stamping stress of the sheet blank perceived by the rod; µ, σ _n - coefficient of friction and normal pressure between the contacting surfaces of the rods, respectively; P is the perimeter of the cross section of the rod; L is the length of the rod; S _article - the area of the base of the rod in contact with the filler.

Стержни массива фиксируют клиновыми вставками, которые располагают в боковых поверхностях емкости.The rods of the array are fixed with wedge inserts, which are located in the side surfaces of the tank.

Трехмерную твердотельную модель гравюры изготавливают методом прототипирования. Стержни изготавливают с вершинами в виде поверхностей второго порядка, например части сферы.A three-dimensional solid-state model of engraving is produced by the prototyping method. The rods are made with vertices in the form of second-order surfaces, for example, parts of a sphere.

На прилагаемых чертежах изображено:The accompanying drawings show:

фиг.1 - верхняя или нижняя половины штампа с установленной моделью гравюры штампа;figure 1 - the upper or lower halves of the stamp with the installed model of the engraving of the stamp;

фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1;figure 2 is a view along arrow A of figure 1;

фиг.3 - вариант вида по стрелке А фиг.1;figure 3 is a variant view in arrow A of figure 1;

фиг.4 - верхняя или нижняя половины штампа с установленным на модель гравюры штампа массивом стержней;4 is an upper or lower half of the stamp with an array of rods installed on the model of the engraving of the stamp;

фиг.5 - фрагмент массива стержней;5 is a fragment of an array of rods;

фиг.6 - верхняя или нижняя половины штампа с удаленной моделью гравюры штампа и зафиксированным массивом стержней;6 is an upper or lower half of the stamp with the removed model of the engraving of the stamp and a fixed array of rods;

фиг.7 - этап заливки наполнителя в полость верхней или нижней половины штампа;Fig.7 is the stage of filling the filler in the cavity of the upper or lower half of the stamp;

фиг.8 - штамп в сборе;Fig. 8 is a stamp assembly;

фиг.9 - вариант исполнения штампа с гравюрой на виде сверху в форме круга;Fig.9 is an embodiment of a stamp with engraving in a plan view in the form of a circle;

фиг.10 - сечение Б-Б фиг.9;figure 10 is a section bB of figure 9;

фиг.11 - геометрические параметры стержня и нагрузки, приложенные к стержню при его работе;11 - geometric parameters of the rod and the load applied to the rod during its operation;

фиг.12 - вариант компоновки массива стержней из прямолинейных и изогнутых пружинных стержней;Fig is a variant of the layout of the array of rods of rectilinear and curved spring rods;

фиг.13 - пример вариантов исполнения рабочих торцевых поверхностей стержней.Fig - an example of embodiments of the working end surfaces of the rods.

Предлагаемый способ изготовления дискретной гравюры штампа реализуют следующим образом. Первоначально, на основе чертежа или математической модели детали, предназначенной для изготовления, разрабатывают трехмерные математические CAD-модели пуансона и матрицы (с учетом толщины исходной тонколистовой заготовки или толщин характерных зон изготавливаемой детали), являющиеся прототипами пуансона и матрицы будущего штампа.The proposed method of manufacturing a discrete engraving stamp is implemented as follows. Initially, on the basis of the drawing or the mathematical model of the part to be manufactured, three-dimensional mathematical CAD models of the punch and matrix are developed (taking into account the thickness of the initial sheet blank or the thicknesses of the characteristic zones of the manufactured part), which are prototypes of the punch and matrix of the future stamp.

Затем, в соответствии с CAD-моделями, изготавливают физические трехмерные модели пуансона и матрицы методом прототипирования, заключающемся, например, в послойном наращивании материала, составляющего модель. (Модели, выполненные методом прототипирования, могут изготавливаться из различных материалов (в зависимости от применяемой в оборудовании технологии): из пластиков, жидких смол, специальных порошков и др.)Then, in accordance with the CAD models, physical three-dimensional models of the punch and matrix are made by the prototyping method, which consists, for example, in layer-by-layer building up of the material constituting the model. (Models made by the prototyping method can be made of various materials (depending on the technology used in the equipment): plastics, liquid resins, special powders, etc.)

Полученные твердотельные модели 1 (фиг.1) пуансона или матрицы устанавливают в полость 2 корпуса 3 штампа, оснащенного клиновыми вставками 4 и 5 с винтами 6. При этом полость 2 на виде по стрелке А (фиг.2) может иметь любую форму плоской геометрической фигуры. Для повышения технологичности и снижения трудоемкости изготовления штампа целесообразно полость 2, на виде по стрелке А, выполнить, например, в виде квадрата или прямоугольника, а грани полости 2 штампа, в этом случае, могут быть образованы, например, сочетанием вертикальных поверхностей клиновых вставок 5, 6 и аналогичных поверхностей корпуса 3 штампа. В другом исполнении - сочетанием лишь вертикальных поверхностей клиновых вставок 5, 6, 7 и 8 (фиг.3).The obtained solid-state models 1 (Fig. 1) of the punch or die are installed in the cavity 2 of the die body 3, equipped with wedge inserts 4 and 5 with screws 6. In this case, the cavity 2 in the view along arrow A (Fig. 2) can have any flat geometric shape figures. To improve manufacturability and reduce the complexity of manufacturing a stamp, it is advisable to cavity 2, in the form of arrow A, is executed, for example, in the form of a square or rectangle, and the faces of the cavity 2 of the stamp, in this case, can be formed, for example, by a combination of vertical surfaces of the wedge inserts 5 , 6 and similar surfaces of the die body 3. In another design, a combination of only the vertical surfaces of the wedge inserts 5, 6, 7 and 8 (figure 3).

На следующем этапе на гравюру твердотельной модели 1 (фиг.4) пуансона или матрицы устанавливают стержни 9, имеющие одинаковую длину. Стержни 9 (фиг.5) могут быть выполнены, например, в виде прямых параллелепипедов с квадратным плоским основанием и противоположной основанию гранью в виде поверхности второго порядка, например части сферы. (Целесообразно, для повышения эксплуатационных характеристик, стержни 9 изготовить из высокопрочного материала.) Затем, после установки стержней 9, клиновые вставки 4 и 5 (фиг.2, 4) или вставки 4, 5, 7 и 8 (фиг.3) с помощью вращения винтов 6 перемещают вниз, обеспечивая силовой контакт между гранями стержней 9. При этом точки, являющиеся совокупностью вершин торцевых сферических участков стержней 9, занимают положение, соответствующее профилю гравюры пуансона или матрицы штампа.In the next step, rods 9 having the same length are installed on the engraving of the solid-state model 1 (Fig. 4) of the punch or matrix. The rods 9 (Fig. 5) can be made, for example, in the form of straight parallelepipeds with a square flat base and a face opposite the base in the form of a second-order surface, for example, a part of a sphere. (It is advisable to improve the performance characteristics of the rods 9 from high-strength material.) Then, after installing the rods 9, the wedge inserts 4 and 5 (Figs. 2, 4) or inserts 4, 5, 7 and 8 (Fig. 3) using the rotation of the screws 6 are moved downward, providing force contact between the faces of the rods 9. In this case, the points, which are the totality of the vertices of the end spherical sections of the rods 9, occupy a position corresponding to the profile of the engraving of the punch or die matrix.

Затем собранный узел помещают в нагревательное устройство, например печь для обжига. При нагреве узла штампа до определенной температуры, например 300°…600°С, в зависимости от материала модели, твердотельная модель 1 (фиг.6) выжигается с образованием полости 10.Then the assembled unit is placed in a heating device, such as a kiln. When the stamp assembly is heated to a certain temperature, for example, 300 ° ... 600 ° C, depending on the material of the model, the solid-state model 1 (Fig. 6) is burned to form a cavity 10.

После извлечения узла штампа из нагревательного устройства его полость 10 продувают, например сжатым воздухом, для удаления золы и заполняют наполнителем 11 (фиг.7) в расплавленном состоянии. При заливке наполнителя воздух из полости 10 вытесняется, например, через канал 12. В качестве наполнителя могут быть использованы пластмассы, легкоплавкие сплавы цветных металлов, например сплав Вуда, и иные вещества с температурой плавления ниже температуры отпуска материала стержней 9. Для повышения качества заливки полости 10 операцию заливки целесообразно выполнить при подогретом состоянии узла штампа, а для повышения жесткости массива стержней 9 при заливке наполнителя, между его рабочей поверхностью 13 и опорой 14 целесообразно поместить технологическую опору (не показано).After removing the stamp unit from the heating device, its cavity 10 is purged, for example, with compressed air, to remove ash and filled with filler 11 (Fig. 7) in the molten state. When filling the filler, air is displaced from the cavity 10, for example, through channel 12. Plastics, low-melting non-ferrous metal alloys, for example, Wood's alloy, and other substances with a melting temperature below the tempering temperature of the rods 9 material can be used as filler. To improve the quality of filling the cavity 10, it is advisable to perform the pouring operation when the die assembly is in a heated state, and to increase the rigidity of the array of rods 9 when filling the filler, it is advisable to mix between its working surface 13 and the support 14 it technological support (not shown).

После отвердевания наполнителя, в результате его охлаждения, и установки заглушек 14 (фиг.8) для герметизации полости с наполнителем 11 узлы штампа, гравюры которых образуют дискретные поверхности пуансона и матрицы, устанавливают на пресс. При этом штамп готов к эксплуатации, например листовой штамповке деталей, форма и размеры которых определяются гравюрами пуансона и матрицы.After the filler has solidified, as a result of its cooling, and the plugs 14 (Fig. 8) are installed to seal the cavity with the filler 11, the stamp nodes, engravings of which form discrete surfaces of the punch and die, are mounted on the press. In this case, the stamp is ready for use, for example, sheet stamping of parts, the shape and dimensions of which are determined by engravings of the punch and matrix.

При изменении геометрических размеров, формы или конфигурации штампуемых листовых деталей, а также при необходимости штамповки на штампе деталей, отличающихся от предыдущих, узлы штампа, включающие в себя гравюры пуансона и матрицы, помещают в нагревательное устройство, предварительно удалив заглушки 14. В результате нагрева наполнитель 11 переходит в текучее состояние и удаляется из полостей 10 (фиг.6). Перемещая клиновые вставки 4, 5, или 4, 5, 7, 8 (фиг.3), снимают силовую нагрузку, действующую между гранями стержней 9, и извлекают стержни из узла штампа, переводя, тем самым, отмеченный узел в первоначальное состояние. Далее оснащение штампа новыми гравюрами пунсона и матрицы аналогично ранее описанной процедуре.When changing the geometric dimensions, shape or configuration of the stamped sheet parts, as well as, if necessary, stamping on the stamp of parts other than the previous ones, the stamp nodes, including engravings of the punch and die, are placed in the heating device, after removing the plugs 14. As a result of heating, the filler 11 goes into a fluid state and is removed from the cavities 10 (Fig.6). Moving the wedge inserts 4, 5, or 4, 5, 7, 8 (Fig. 3), the power load acting between the faces of the rods 9 is removed and the rods are removed from the stamp assembly, thereby transferring the marked assembly to its original state. Further, equipping the stamp with new engravings of the punch and matrix is similar to the previously described procedure.

В другом варианте штампа его рабочие гравюры на виде сверху могут быть выполнены, например, в виде круга, как показано на фиг.9 и 10. При этом, аналогично ранее описанной последовательности изготовления гравюры, в его цилиндрическую полость устанавливают модель 15 (фиг.9), обеспечивают контакт ее основания с плитой 16, которую жестко фиксируют на корпусе 17 штампа, например, резьбовым соединением. Затем на модель 15 устанавливают комплект стержней 18 и стягивают его хомутом 19 (фиг.9, 10) с помощью резьбового соединения 20, обеспечивая жесткость массива стержней 18.In another embodiment of the stamp, its working engravings in a top view can be made, for example, in the form of a circle, as shown in Figs. 9 and 10. In this case, similarly to the previously described sequence for producing engravings, model 15 is installed in its cylindrical cavity (Fig. 9 ), provide contact of its base with the plate 16, which is rigidly fixed on the housing 17 of the stamp, for example, a threaded connection. Then, a set of rods 18 is installed on model 15 and tightened with a clamp 19 (Figs. 9, 10) using a threaded connection 20, ensuring the rigidity of the array of rods 18.

Этот вариант реализации способа является более предпочтительным по сравнению с предыдущим. Он позволяет, после этапа установки и фиксации стержней, удалить модель 15, сохранив ее целостность. Для этого отделяют плиту 16 от корпуса 17 штампа и извлекают модель 15. Дальнейшая последовательность реализации способа аналогична ранее описанному.This embodiment of the method is more preferable than the previous one. It allows, after the installation and fixing of the rods, to remove the model 15, while maintaining its integrity. To do this, the plate 16 is separated from the die body 17 and the model 15 is removed. The further sequence of the implementation of the method is similar to the previously described.

Кроме того, отмеченный вариант реализации способа позволяет применить (использовать) модель 15, изготовленную не только прототипированием, но и изготовленную, например, из гипса, пластика, дерева и иных материалов по соответствующим технологиям.In addition, the noted embodiment of the method allows you to apply (use) the model 15, made not only by prototyping, but also made, for example, of gypsum, plastic, wood and other materials by appropriate technologies.

При проектировании штампа, а именно разработке конструкции его рабочих элементов - стержней 9 (фиг.5), в общем случае поперечные сечения стержней могут иметь различную форму и характерные размеры. Для увеличения количества дискретных точек, взаимодействующих со штампуемой листовой заготовкой, целесообразно максимально возможно уменьшать характерные размеры поперечного сечения стержней. Для повышения жесткости гравюр матрицы и пуансона и увеличения надежности их работы целесообразно обеспечить максимальную площадь контакта между боковыми поверхностями стержней, например, выполнив поперечные сечения стержней в виде квадрата, прямоугольника и иных фигур, имеющих прямолинейные стороны сечения.When designing a stamp, namely, developing the design of its working elements — rods 9 (FIG. 5), in the general case, the cross sections of the rods can have different shapes and characteristic dimensions. To increase the number of discrete points interacting with a stamped sheet stock, it is advisable to reduce the characteristic dimensions of the cross section of the rods as much as possible. To increase the rigidity of the engravings of the matrix and the punch and increase the reliability of their work, it is advisable to ensure the maximum contact area between the side surfaces of the rods, for example, by performing cross sections of the rods in the form of a square, rectangle, and other figures having rectilinear sides of the section.

Торцевые поверхности стержней могут быть выполнены не только в виде поверхностей второго порядка, но и иных форм, показанных в качестве примера на фиг.13. При этом массив стержней 18 может включать в себя различные стержни с различной формой рабочей торцевой поверхности.The end surfaces of the rods can be made not only in the form of surfaces of the second order, but also in other forms, shown as an example in Fig.13. In this case, the array of rods 18 may include various rods with different shapes of the working end surface.

Длину стержней в первом приближении можно определить, рассмотрев условие равновесия стержня 9 (фиг.11) под действием нагрузок, возникающих при его эксплуатации. При этом верхний рабочий торец стержня нагружен, в первом приближении, равномерно распределенной нагрузкой σ_ш, воспринимаемой стержнем и численно равной напряжению штамповки листовой заготовки, определяемой в результате анализа процесса формоизменения заготовки без учета или с учетом упрочнения ее материала. На противоположный, нижний торец стержня действуют равномерно распределенные напряжения [σ_нап], равные допускаемым напряжениям на сжатие материала наполнителя. Боковые стороны стержня нагружены равномерно распределенными нормальными напряжениями σ_н, возникающими в результате взаимодействия клиновых вставок штампа со стержнями. Величина этих напряжений определяется в результате силового анализа работы клиновых вставок штампа при обеспечении им жесткой фиксации стержней. При этом касательные напряжения τ_к, возникающие на боковых поверхностях стержней, можно определить по закону Амонтона - Кулона, в видеTo a first approximation, the length of the rods can be determined by considering the equilibrium condition of the rod 9 (Fig. 11) under the action of the loads arising during its operation. In this case, the upper working end face of the rod is loaded, to a first approximation, with a uniformly distributed load σ _w perceived by the rod and numerically equal to the stamping stress of the sheet stock, determined as a result of the analysis of the process of forming the blank without or taking into account the strengthening of its material. On the opposite, lower end of the rod are uniformly distributed stresses [σ _nap ], equal to the allowable stresses on the compression of the filler material. The lateral sides of the rod are loaded with uniformly distributed normal stresses σ _n resulting from the interaction of the wedge inserts of the stamp with the rods. The magnitude of these stresses is determined as a result of a power analysis of the work of the wedge inserts of the stamp while providing them with rigid fixation of the rods. Thus the shear stresses τ _k, appearing on the sides of the rods, can be determined according to the law Amontons - Coulomb as

где µ - коэффициент трения.where µ is the coefficient of friction.

Условие равновесия стержня в этом случае имеет видThe condition for the equilibrium of the rod in this case has the form

где S_ст - площадь сечения стержня плоскостью, перпендикулярной его граням; S_Σбок - суммарная площадь боковых граней:where S _article - the cross-sectional area of the rod with a plane perpendicular to its faces; S _{Σ side} - the total area of the side faces:

где Р - периметр основания стержня, L - длина стержня.where P is the perimeter of the base of the rod, L is the length of the rod.

После преобразования выражения (2), с учетом выражений (1) и (3), длина стержня определяется выражениемAfter transforming the expression (2), taking into account the expressions (1) and (3), the length of the rod is determined by the expression

Выражение (4) показывает, что длина стержня зависит от механических свойств штампуемого материала, свойств наполнителя, площади и периметра его поперечного сечения, коэффициента трения и нагрузок, развиваемых элементами штампа при фиксации стержней.Expression (4) shows that the length of the rod depends on the mechanical properties of the material being stamped, the properties of the filler, the area and perimeter of its cross section, the friction coefficient and the loads developed by the elements of the stamp when the rods are fixed.

При фиксированной длине стержней L выражение (4) можно записать в видеFor a fixed length of rods L, expression (4) can be written as

Выражение (5) позволяет определить минимально необходимые требуемые свойства наполнителя при штамповке листовой детали, материал которой требует для формоизменения заготовки создания напряжений σ_ш, при фиксированных геометрических значениях применяемых стержней и возможностях конструкции штампа по их фиксации. То есть определить требования к наполнителю, обеспечивающего равновесие блока стержней при штамповке детали.Expression (5) allows you to determine the minimum required properties of the filler when stamping a sheet part, the material of which requires stresses σ _w to form the workpiece, with fixed geometrical values of the rods used and the possibilities of the stamp design to fix them. That is, to determine the requirements for the filler, ensuring the balance of the block of rods when stamping parts.

При этом, как частный случай, описанный способ изготовления дискретной гравюры штампа может быть реализован на этапе установки и фиксации массива стержней на модель, изготовленную прототипированием, как показано на фиг.4. То есть, зная допускаемые удельные нагрузки на сжатие материала модели и максимальные удельные нагрузки, необходимые для формоизменения листовой заготовки, можно обеспечить равновесие блока стержней путем увеличения силы сжатия и коэффициента трения между контактирующими поверхностям стержней, увеличения длины стержней, оптимизацией формы их поперечного сечения, а также количества стержней, участвующих в формоизменении листовой заготовки.Moreover, as a special case, the described method of manufacturing a discrete engraving of the stamp can be implemented at the stage of installation and fixing of the array of rods on the model made by prototyping, as shown in figure 4. That is, knowing the allowable specific compressive loads of the model material and the maximum specific loads necessary for shaping the sheet stock, it is possible to balance the block of rods by increasing the compression force and friction coefficient between the contacting surfaces of the rods, increasing the length of the rods, optimizing their cross-sectional shape, and also the number of rods involved in the shaping of the sheet blank.

При этом следует отметить, что конструкция узлов штампа, оснащаемых массивом стержней, предусматривает создание замкнутого объема для заливки наполнителя. Это позволяет повысить жесткость наполнителя (путем создания гидростатического давления наполнителя), воспринимающего через стержни рабочие нагрузки, накладываемые на штампуемую листовую заготовку.It should be noted that the design of the stamp nodes equipped with an array of rods provides for the creation of a closed volume for filling the filler. This allows you to increase the rigidity of the filler (by creating a hydrostatic pressure of the filler), perceiving through the rods the workloads imposed on the stamped sheet blank.

Кроме того, для повышения надежности передачи в зону массива стержней сил, развиваемых клиновыми вставками, и жесткости массива стержней в рабочем состоянии, целесообразно в состав массива стержней включить, ориентировочно до 30%, изогнутых стержней 15 (фиг.12). При этом стрелу прогиба Δ изогнутого стержня в ненагруженном состоянии выполняют в диапазоне 0,3…2,0 мм, в зависимости от геометрических характеристик стержня, и уточняют опытным путем, добиваясь исчезновения стрелы прогиба Δ при нагруженном состоянии стержней со стороны клиновых вставок. При этом изогнутый стержень работает как пружинный элемент в упругой области деформаций в направлении стрелы прогиба.In addition, to increase the reliability of the transfer to the zone of the array of rods of the forces developed by the wedge inserts, and the rigidity of the array of rods in working condition, it is advisable to include, approximately 30%, curved rods 15 (Fig. 12). In this case, the arrow of deflection Δ of the bent rod in the unloaded state is performed in the range of 0.3 ... 2.0 mm, depending on the geometric characteristics of the rod, and is refined experimentally, ensuring the disappearance of the arrow of deflection Δ when the rods are loaded on the side of the wedge inserts. In this case, the curved rod acts as a spring element in the elastic region of deformations in the direction of the deflection boom.

Предложенный способ изготовления дискретной гравюры штампа и его конструкция позволяет снизить трудоемкость изменения геометрических параметров гравюр пуансона и матрицы штампа, повысить мобильность производства за счет сокращения времени на его подготовку при смене изготавливаемых деталей, а также повысить эффективность производства путем снижения себестоимости изготавливаемых деталей.The proposed method for manufacturing discrete engraving of the stamp and its design allows to reduce the complexity of changing the geometric parameters of the engravings of the punch and die of the stamp, to increase the mobility of production by reducing the time for its preparation when changing manufactured parts, and also to increase production efficiency by reducing the cost of manufactured parts.

Claims

1. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp formed by a set of discrete points belonging to the vertices of an array of rods, the mutual position of which is regulated until the vertices of the rods form the desired engraving and fix this position, characterized in that a three-dimensional solid model of the engraving of the stamp is preliminarily made, the mutual position of the rods is adjusted using this model, for which the rods are installed on the model, while all the rods of the array are made of the same length.

2. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp according to claim 1, characterized in that a three-dimensional solid-state model with an array of rods is placed in a container, after fixing the relative position of the rods, the model is removed, and the formed cavity under the rods is filled with a filler, the properties of which are determined by the expression
[σ _cm ] = σ _о -µσ _n РL / S _ст ,
where [σ _cm ] is the permissible compression stress of the filler material;
σ _about - the stamping stress of the sheet stock, perceived by the rod;
µ, σ _n - coefficient of friction and normal pressure between the contacting surfaces of the rods, respectively;
P is the perimeter of the cross section of the rod;
L is the length of the rod;
S _article - the area of the base of the rod in contact with the filler.

3. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp according to claim 2, characterized in that the rods of the array are fixed with wedge inserts, which are located in the side surfaces of the container.

4. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the three-dimensional solid-state model of engraving is made by prototyping.

5. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the rods are made with vertices in the form of second-order surfaces, for example, part of a sphere.

6. A method of manufacturing a discrete engraving of a stamp according to claim 4, characterized in that the rods are made with vertices in the form of second-order surfaces, for example, part of a sphere.