RU2167733C2

RU2167733C2 - Method for making hollow articles with variable thickness of their walls

Info

Publication number: RU2167733C2
Application number: RU99117017A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Елкин; В.Г. Геллер; С.Н. Старцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Синхрон-Рус"
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of products with variable-thickness walls. SUBSTANCE: method comprises steps of drawing and necking wall of blank along predetermined portion of blank length and expanding blank. At expansion on outer surface of blank in zone of transition from small thickness to large thickness forming profile having cone portion and toroidal portion with radius exceeding curvature radius of free bending of blank cross section. Method also comprises operation of sizing-drawing with use of die having toroidal working profile with radius more than curvature radius of free bending of blank section but less than radius of toroidal portion on outer surface of blank after expansion. EFFECT: enhanced accuracy of outer diameter of article, lowered labor consumption, reduced metal consumption. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к производству полых изделий с переменной толщиной стенки. The invention relates to the field of metal forming, in particular the production of hollow products with variable wall thickness.

Известен способ изготовления полых изделий с постоянной величиной наружного диаметра и переменной толщины стенки, включающий увеличение толщины стенки на части длины заготовки в штампе, оснащенном нагревательным устройством, которое обеспечивает нагрев зоны деформации (О.В.Попов и др. Изготовление крупногабаритных полых деталей переменного сечения. Кузнечно-штамповочное производство, 1980, N 8, с 11). Данный способ отличается малой производительностью и большими затратами энергии. A known method of manufacturing hollow products with a constant outer diameter and variable wall thickness, including increasing the wall thickness on a part of the length of the workpiece in a stamp equipped with a heating device that provides heating of the deformation zone (O.V. Popov and others. Manufacture of large-sized hollow parts of variable cross section Forging and stamping production, 1980, N 8, p 11). This method is characterized by low productivity and high energy costs.

Известен также способ изготовления полых изделий с переменной толщиной стенки, при котором полую заготовку помещают в матрицу и уменьшают толщину стенки на части длины заготовки за счет раскатки внутренней поверхности заготовки роликом (В.Г.Капорович Обкатка металлоизделий в производстве. Москва, Машиностроение, 1973, с. 168, с. 29). Данный способ имеет малую производительность и не позволяет обрабатывать заготовки малого диаметра, что связано с возможностью размещения внутри заготовки раскатного ролика. There is also a method of manufacturing hollow products with a variable wall thickness, in which the hollow billet is placed in the matrix and the wall thickness is reduced by part of the length of the billet by rolling the inner surface of the billet with a roller (V.G. Kaporovich Run-in of metal products in production. Moscow, Mechanical Engineering, 1973, p. 168, p. 29). This method has low productivity and does not allow to process workpieces of small diameter, which is associated with the possibility of placing inside the workpiece a rolled roller.

Известен также способ изготовления полых изделий с переменной толщиной стенки, включающий операцию вытяжки с утонением стенки с остановом процесса на определенной части длины заготовки и последующую операцию калибрующей вытяжки с получением постоянной величины наружного диаметра (прототип) (Ковка и штамповка, справочник в 4-х томах под ред. Е.И.Семенова и др. Москва, Машиностроение, т.4, 1987, с. 544, стр. 157-158). В этом способе при выполнении операции калибрующей вытяжки в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей на наружном диаметре заготовки образуется впадина. Впадина образуется из-за утяжки металла при изгибе толстостенной части сечения заготовки. There is also a known method of manufacturing hollow products with a variable wall thickness, including the operation of drawing with thinning the wall with the process stopped at a certain part of the length of the workpiece and the subsequent operation of the calibrated drawing to obtain a constant outer diameter (prototype) (Forging and stamping, a 4-volume manual Edited by E.I.Semenov et al. Moscow, Mechanical Engineering, vol. 4, 1987, p. 544, p. 157-158). In this method, when performing a gauge drawing operation in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger one, a depression is formed on the outer diameter of the workpiece. The depression is formed due to the tightening of the metal when bending a thick-walled part of the cross section of the workpiece.

Наличие впадины приводит к необходимости увеличения припуска на чистовую обработку и соответственно к увеличению трудоемкости обработки и расхода материала. The presence of a cavity leads to the need to increase the allowance for finishing and, accordingly, to increase the complexity of processing and material consumption.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления полых изделий с переменной толщиной стенки, в котором наружный диаметр изделий получают с большой точностью без увеличения расхода материала и трудоемкости обработки. The objective of the invention is to develop a method for the manufacture of hollow products with a variable wall thickness, in which the outer diameter of the products is obtained with great accuracy without increasing material consumption and processing time.

Решение поставленной задачи состоит в том, что в предлагаемом способе, как и в известном, проводят операцию вытяжки с утонением стенки на определенной части длины заготовки и получают постоянный наружный диаметр изделия операцией калибрующей вытяжки, но в отличие от известного в предлагаемом способе перед операцией калибрующей вытяжки выполняют операцию раздачи и создают на наружной поверхности заготовки в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей профиль, состоящий из конического участка и тороидального участка с радиусом, большим радиуса R_с кривизны свободного изгиба сечения заготовки. Операцию калибрующей вытяжки выполняют матрицей с тороидальной поверхностью рабочего профиля, причем радиус тороидальной поверхности матрицы больше радиуса кривизны свободного изгиба сечения заготовки, но меньше радиуса тороидального участка заготовки, полученного на операции раздачи. Такое соотношение профиля заготовки, полученного на операции раздачи, и профиля матрицы для калибрующей вытяжки обеспечивает прилегание наружной поверхности заготовки к поверхности матрицы в течение всей операции калибрующей вытяжки и исключает возможность возникновения впадины на наружной поверхности заготовки.The solution of the problem lies in the fact that in the proposed method, as well as in the known one, an operation of drawing is carried out with thinning of the wall on a certain part of the length of the workpiece and a constant outer diameter of the product is obtained by a calibrating drawing operation, but in contrast to the known method in the proposed method, before the calibrating drawing operation perform the operation of distribution and create on the outer surface of the workpiece in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger profile, consisting of a conical section and a toroidal section with a radius of the radius R _{with the} curvature of the free bending section of the workpiece. The operation of the calibrated drawing is performed by a matrix with a toroidal surface of the working profile, and the radius of the toroidal surface of the matrix is greater than the radius of curvature of the free bending section of the workpiece, but less than the radius of the toroidal section of the workpiece obtained in the distribution operation. This ratio of the profile of the workpiece obtained in the dispensing operation, and the profile of the matrix for the calibrating hood ensures that the outer surface of the workpiece adheres to the surface of the matrix during the entire operation of the calibrating hood and eliminates the possibility of a depression on the outer surface of the workpiece.

Предлагаемый способ иллюстрируется схемами, представленными на фиг. 1-5. The proposed method is illustrated by the circuits shown in FIG. 1-5.

На фиг. 1 представлена схема вытяжки с утонением стенки на определенной части длины заготовки 1. In FIG. 1 shows a drawing scheme with thinning of the wall on a certain part of the length of the workpiece 1.

На фиг. 2 представлен профиль сечения заготовки 1 в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей, где α - угол наклона конической части сечения заготовки 1, соответствующий углу наклона конической части профиля матрицы для вытяжки с утонением. In FIG. 2 shows the cross-sectional profile of the workpiece 1 in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger one, where α is the angle of inclination of the conical part of the cross-section of the workpiece 1, corresponding to the angle of inclination of the conical part of the matrix profile for drawing with thinning.

На фиг. 3 представлена схема раздачи заготовки 1, где 2 - матрица для раздачи, 3 - пуансон для раздачи. In FIG. 3 shows the distribution scheme of blank 1, where 2 is the matrix for distribution, 3 is the punch for distribution.

На фиг. 4 представлен профиль сечения заготовки 1 в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей после раздачи, где b - конический участок поверхности заготовки в зоне перехода; β - угол наклона конического участка b поверхности заготовки, β ≅ α; c - тороидальный участок поверхности заготовки 1 в зоне перехода; R - радиус тороидального участка с; R_с - радиус кривизны свободного изгиба сечения заготовки, R>R_c.In FIG. 4 shows the cross-sectional profile of the workpiece 1 in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger one after distribution, where b is the conical section of the surface of the workpiece in the transition zone; β is the angle of inclination of the conical section b of the surface of the workpiece, β ≅ α; c is a toroidal surface section of the workpiece 1 in the transition zone; R is the radius of the toroidal section with; R _{with the} radius of curvature of the free bending of the cross section of the workpiece, R> R _c .

На фиг. 5 представлена схема калибрующей вытяжки заготовки 1, где 4 - матрица для калибрующей вытяжки, 5 - пуансон для калибрующей вытяжки, R_m - радиус тороидальной поверхности рабочего профиля матрицы 4, R_c<R_m<R.In FIG. 5 is a diagram of a calibrating drawing blank 1, where 4 is a matrix for a calibrating drawing, 5 is a punch for a calibrating drawing, R _m is the radius of the toroidal surface of the working profile of the matrix 4, R _c <R _m <R.

Способ осуществляется следующим образом. Используя исходную полую или листовую заготовку, выполняют операцию вытяжки с утонением на определенной части длины заготовки (фиг.1). При выполнении этой операции на заготовке получают участки с разной толщиной стенки. В зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей на наружной поверхности заготовки образуется конический участок с углом наклона α, который соответствует углу наклона конического участка профиля матрицы для вытяжки с утонением (фиг.2). Затем выполняют операцию раздачи (фиг.3) и создают на наружной поверхности заготовки в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей профиль, состоящий из конического участка b и тороидального участка c (фиг.4). Угол наклона β конического участка b равен либо меньше угла α; β ≅ α. The method is as follows. Using the original hollow or sheet billet, perform the operation of drawing with thinning on a certain part of the length of the billet (figure 1). When performing this operation on the workpiece receive sections with different wall thickness. In the transition zone from a smaller wall thickness to a larger one, a conical section with an inclination angle α is formed on the outer surface of the workpiece, which corresponds to the angle of inclination of the conical section of the matrix profile for drawing with thinning (Fig. 2). Then perform the operation of distribution (figure 3) and create on the outer surface of the workpiece in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger profile, consisting of a conical section b and a toroidal section c (figure 4). The angle of inclination β of the conical portion b is equal to or less than the angle α; β ≅ α.

Радиус R тороидального участка c выполняют большим радиуса кривизны R_c свободного изгиба сечения заготовки.The radius R of the toroidal section c is made large by the radius of curvature R _{c of the} free bending section of the workpiece.

После операции раздачи выполняют операцию калибрующей вытяжки (фиг.5), при этом радиус R_m тороидальной поверхности матрицы для калибрующей вытяжки больше радиуса кривизны R_c свободного изгиба сечения заготовки, но меньше радиуса R тороидального участка c, полученного на операции раздачи. В результате выполнения по данному способу полученное изделие имеет постоянную величину наружного диаметра по всей длине.After the dispensing operation, the calibrating drawing operation is performed (Fig. 5), while the radius R _{m of the} toroidal matrix surface for the calibrating drawing is greater than the radius of curvature R _{c of the} free bending section of the workpiece, but less than the radius R of the toroidal section c obtained in the distribution operation. As a result of the implementation of this method, the resulting product has a constant outer diameter along the entire length.

Операции при осуществлении способа выполняются следующим образом. Заготовку 1, полученную на операции вытяжки с утонением (фиг. 1), помещают в опорную матрицу 2 (фиг.3), выполняют операцию раздачи пуансоном 3 и создают на наружной поверхности заготовки в зоне перехода от меньшей толщины стенки к большей профиль с коническим участком и тороидальным участком (фиг.4). Затем заготовку 1 устанавливают на матрице 4 и выполняют операцию калибрующей вытяжки пуансоном 5 (фиг.5). Operations during the implementation of the method are as follows. The workpiece 1 obtained in the operation of drawing with thinning (Fig. 1) is placed in the support matrix 2 (Fig. 3), the operation of dispensing with the punch 3 is performed and created on the outer surface of the workpiece in the transition zone from the smaller wall thickness to the larger profile with a conical section and toroidal section (figure 4). Then the workpiece 1 is installed on the matrix 4 and perform the operation of calibrating the extraction of the punch 5 (figure 5).

Claims

A method of manufacturing hollow products with a variable wall thickness, including the operation of drawing with thinning the wall on a certain part of the length of the workpiece and obtaining a constant outer diameter of the product by the operation of a calibrating hood, characterized in that before the operation of the calibrating hood, a distribution operation is performed and created on the outer surface of the workpiece in the transition zone from a smaller wall thickness to a larger profile, consisting of a conical section and a toroidal section with a radius greater than the cross-sectional radius of curvature Nia preform, and drawing a calibrating operation is performed with a matrix of toroidal working surface profile, the radius of the toroidal surface of the matrix greater than the radius of curvature of bending of the free section of the billet, but smaller than the radius of the toroidal blank area obtained at the dispensing operation.