RU2194588C2 - Method for shaping double-curvature sheet parts - Google Patents
Method for shaping double-curvature sheet parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194588C2 RU2194588C2 RU2000118059A RU2000118059A RU2194588C2 RU 2194588 C2 RU2194588 C2 RU 2194588C2 RU 2000118059 A RU2000118059 A RU 2000118059A RU 2000118059 A RU2000118059 A RU 2000118059A RU 2194588 C2 RU2194588 C2 RU 2194588C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blank
- shaping
- curvature
- value
- workpiece
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке деталей давлением, в частности к изготовлению элементов штампо-сварных оболочек двоякой кривизны путем последовательных локальных нажатий. The invention relates to the processing of parts by pressure, in particular to the manufacture of elements of stamped-welded shells of double curvature by successive local pressing.
Известны способы формообразования элементов оболочек методом холодной гибки последовательными местными нажатиями с использованием универсальных и специальных штампов (Куклин О.С., Брук М.Б. Технология и оборудование для формообразования толстолистовых оболочек и их элементов, Л., ЦНИИ "Румб", 1986 г.). Known methods of forming shell elements by cold bending by successive local pressing using universal and special stamps (Kuklin OS, Brook MB Technology and equipment for forming thick-sheeted shells and their elements, L., Central Research Institute "Rumb", 1986 .).
Известен способ формообразования деталей двойной кривизны, преимущественно элементов сферической и тороидальной оболочки, при котором заготовку формообразуют в два перехода, на первом из которых придают кривизну в одном направлении, а на втором - окончательную форму, при этом на первом переходе образуют коническую поверхность, у которой по меньшей мере один радиус поперечного сечения равен радиусу оболочки в широтном направлении (авт. св. 1299656 от 19. 08. 85 г., МКИ 5 В 21 D 11/20, БИ 12, 1987 г.). A known method of forming parts of double curvature, mainly elements of a spherical and toroidal shell, in which the workpiece is formed in two transitions, on the first of which give curvature in one direction, and on the second - the final shape, while on the first transition form a conical surface, in which at least one radius of the cross section is equal to the radius of the shell in the latitudinal direction (ed. St. 1299656 from 19. 08. 85 g., MKI 5 B 21 D 11/20, BI 12, 1987).
При использовании этого способа формования детали доведение ее до заданного радиуса проводят в два этапа, переформовывая уже полученные ранее радиусы. При этом возникают большие утонения материала заготовки и ее деформация, поэтому после формовки необходима термообработка полученной детали. When using this method of forming a part, bringing it to a predetermined radius is carried out in two stages, reshaping the radii already obtained. In this case, large thinning of the workpiece material and its deformation occur, therefore, after molding, heat treatment of the obtained part is necessary.
Известен способ формообразования изделий двойной кривизны из листа, включающий формообразование в два перехода, на первом их которых придают кривизну в одном направлении, а на втором - окончательную форму, причем формование на первом переходе осуществляют в направлении наибольшей кривизны изделия, обеспечивая кривизну, равную разности между наибольшей и наименьшей кривизной изделия, а окончательную форму на втором переходе получают сферическим инструментом, имеющим кривизну, соответствующую наименьшей кривизне изделия (авт. св. 1616747, от 18. 07. 88 г., МКИ 5 В 21 D 11/20, БИ 48, 1990 г.). A known method of forming products of double curvature from a sheet, including forming in two transitions, on the first of which give curvature in one direction, and on the second - the final shape, and molding on the first transition is carried out in the direction of the greatest curvature of the product, providing a curvature equal to the difference between the greatest and least curvature of the product, and the final shape at the second transition is obtained with a spherical tool having a curvature corresponding to the least curvature of the product (ed. St. 1616747, o t 18. 07. 88 g., MKI 5 B 21 D 11/20, BI 48, 1990).
Однако для использования этого способа формообразования детали для каждого радиуса кривизны необходимо изготавливать свою оснастку, т. е. спаренные пуансон и матрицу, а кроме того, в процессе формообразования детали возникают деформации растяжения и утонения, значительно превышающие допустимые, вследствие чего появляется необходимость термообработки детали после ее формообразования. However, to use this method of forming the part for each radius of curvature, it is necessary to make your own equipment, i.e., a paired punch and die, and in addition, tensile and thinning deformations occur during the process of forming the part, significantly exceeding the permissible ones, which makes it necessary to heat treat the part after its shaping.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является "Способ формообразования листовых заготовок двоякой кривизны" (авт. св. 1574316 от 16. 06. 88 г., В 21 D 11/00, БИ 48, 1990 г.). Closest to the claimed technical solution is the "Method of forming sheet blanks of double curvature" (ed. St. 1574316 from 16. 06. 88, B 21 D 11/00, BI 48, 1990).
Способ формообразования листовых заготовок двоякой кривизны с различной кривизной в продольном и поперечном направлениях осуществляется путем последовательных нажатий с перемещением заготовки, при котором одновременно получают кривизну в обоих направлениях. The method of forming sheet blanks of double curvature with different curvatures in the longitudinal and transverse directions is carried out by successive clicks with the movement of the workpiece, which simultaneously obtain the curvature in both directions.
Формообразование по этому способу осуществляют в два этапа, на первом из которых формуют сферическую поверхность с кривизной, равной меньшей из заданных, а на втором этапе осуществляют окончательное формообразование с увеличением кривизны до требуемой в соответствующем направлении при сохранении полученной ранее кривизны во взаимно-перпендикулярном направлении. Кроме того, с целью снижения усилия формовки и предотвращения гофрообразования по кромкам, формообразование заготовки начинают от торцевой короткой кромки, причем формование на первом этапе совмещают с правкой коробоватости, а на втором этапе - с правкой волнистости. The shaping by this method is carried out in two stages, at the first of which a spherical surface is formed with a curvature equal to the smaller of the given ones, and at the second stage, the final shaping is performed with the curvature increasing to the required in the corresponding direction while maintaining the previously obtained curvature in the mutually perpendicular direction. In addition, in order to reduce the molding force and prevent corrugation along the edges, the workpiece is formed from the short end edge, moreover, molding at the first stage is combined with straightening and in the second stage with straightening.
При использовании указанного способа формообразования на формуемой заготовке возникают деформация растяжения и утонение, опасные для сохранности механических свойств материала. Это вызывает необходимость термообработки детали после ее формообразования. When using the specified method of forming on the moldable workpiece, tensile strain and thinning occur, which are dangerous for the safety of the mechanical properties of the material. This necessitates heat treatment of the part after its shaping.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение сохранности свойств материала, минимизация утонения заготовок, упрощение операции формообразования и удешевление этого процесса, уменьшение его материало- и энергоемкости. The objective of the present invention is to preserve the properties of the material, minimize thinning of the workpieces, simplify the operation of forming and cheaper this process, reducing its material and energy consumption.
Поставленная задача решается следующим образом:
По предлагаемому способу формообразование заготовки двоякой кривизны осуществляют путем последовательных локальных нажатий с перемещением заготовки или формообразующего инструмента относительно друг друга, причем последовательные нажатия проводят с заданным шагом, частично перекрывая каждое предыдущее пятно приложения паунсона, причем величина перекрытия каждого предыдущего пятна приложения пуансона составляет не менее половины его диаметра, а значения максимально - возможной деформации растяжения или поперечного и продольного заданных радиусов кривизны, при которых сохраняются все механические свойства материала заготовки, достигают в несколько этапов формообразования заготовки, равномерно распределяя эту величину по упомянутым этапам. Переход от одного этапа формообразования заготовки к другому осуществляют при достижении значения деформации растяжения не более 2% для стальных заготовок и 1% - для легких сплавов.The problem is solved as follows:
According to the proposed method, the billet curvature is formed by successive local pressing with the workpiece or forming tool moving relative to each other, and successive pressing is carried out with a given step, partially overlapping each previous punch application spot, and the overlap of each previous punch application spot is at least half its diameter, and the maximum value - the possible tensile strain or transverse and longitudinal predetermined radii of curvature, at which all the mechanical properties of the workpiece material are retained, reach in several stages of forming the workpiece, evenly distributing this value among the mentioned steps. The transition from one stage of preform shaping to another is carried out when the tensile strain reaches no more than 2% for steel preforms and 1% for light alloys.
Технический результат, получаемый при использовании предложенного способа формообразования заготовки двоякой кривизны, выражается в равномерном распределении деформации растяжения материала заготовки по этапам ее формообразования. Этот результат контролируется по максимально-возможной деформации растяжения или по заданным значениям поперечного и продольного радиусов кривизны. The technical result obtained by using the proposed method of shaping a workpiece with a double curvature is expressed in the uniform distribution of tensile strain of the workpiece material over the stages of its shaping. This result is controlled by the maximum possible tensile strain or by given values of the transverse and longitudinal radii of curvature.
При использовании предложенного способа формообразования листовой детали двоякой кривизны, на каждом этапе ее формообразования достигается такая максимально-возможная величина деформации, при которой сохраняются все механические свойства материала заготовки, а равномерное распределение деформации по площади детали и по этапам формообразования позволяет уменьшить величину утонения материала. When using the proposed method of shaping a sheet metal part of double curvature, at each stage of its shaping, the maximum possible strain is achieved at which all the mechanical properties of the workpiece material are preserved, and the uniform distribution of deformation over the area of the part and over the steps of shaping reduces the amount of thinning of the material.
Утонение материала заготовки в процессе формообразования листовой детали сопровождается объемной трехмерной деформацией (ε1, ε2, ε3) и вызывает наибольшую интенсивность деформации, например, по Мизесу, в 2 раза большую, чем при растяжении образцов (Куклин О.С., Быков В.А. Деформируемость и работоспособность корпусных сталей, Л., ЦНИИ "Румб", 1989 г.; Малинин Н.М. Прикладная теория пластичности и ползучести, М., Машиностроение, 1975 г.). Уменьшение опасных растягивающих деформаций позволяет исключить термообработку после формообразования детали и таким образом значительно удешевить и упростить операцию формообразования листовой заготовки двоякой кривизны.Thinning of the workpiece material during the shaping of the sheet metal part is accompanied by three-dimensional three-dimensional deformation (ε 1 , ε 2 , ε 3 ) and causes the greatest strain intensity, for example, according to Mises, 2 times greater than when stretching the samples (Kuklin OS, Bykov V.A. Deformability and performance of case steels, L., Central Research Institute "Rumb", 1989; Malinin N.M. Applied Theory of Plasticity and Creep, M., Mechanical Engineering, 1975). Reducing dangerous tensile deformations eliminates heat treatment after forming parts and thus significantly reduce the cost and simplify the operation of forming sheet blanks of double curvature.
Способ формообразования листовой заготовки двоякой кривизны схематически поясняется на чертеже. The method of forming a sheet blank of double curvature is schematically illustrated in the drawing.
Формообразование заготовки 1, имеющей толщину S и заданные для формообразования радиусы поперечной Rпoп. и продольной Rпp. кривизны, осуществляют путем последовательных локальных нажатий с перемещением заготовки 1 относительно формообразующего инструмента 3 или инструмента относительно заготовки. При этом заготовка 1 располагается на опорах 2, а указанные нажатия формообразующим инструментом 3 (в данном случае пуансоном) производят с заданным шагом и при этом частично перекрывают каждое предыдущее пятно приложения пуансона. Значения максимально-возможной деформации растяжения материала заготовки, при которой сохраняются все механические свойства материала заготовки, или поперечного Rпoп. и продольного Rпp. радиусов кривизны достигают в несколько этапов формообразования заготовки 1, равномерно распределяя эту величину по упомянутым этапам. Усилия нажатия прикладывают по осям 4 и 5, расстояние между которыми должно быть не менее половины диаметра пуансона Dп. Кроме того, последовательные переходы от одного этапа к другому осуществляют при достижении значения деформации растяжения не более 2% для стальных заготовок и 1% - для легких сплавов, а величина перекрытия каждого предыдущего пятна приложения пуансона составляет не менее половины его диаметра Dп.The shaping of the workpiece 1 having a thickness S and the radii of the transverse R pop specified for shaping . and longitudinal R approx. curvature, carried out by successive local pressing with the movement of the workpiece 1 relative to the forming tool 3 or tool relative to the workpiece. In this case, the blank 1 is located on the supports 2, and the indicated pressing by the forming tool 3 (in this case, the punch) is made with a given step and at the same time partially overlap each previous spot of the punch application. Values of the maximum possible tensile strain of the workpiece material, at which all the mechanical properties of the workpiece material, or the transverse R pop, are preserved. and longitudinal R approx. the radii of curvature reach in several stages of the formation of the workpiece 1, evenly distributing this value in the above steps. The pressing force is applied along the axes 4 and 5, the distance between which must be at least half the diameter of the punch D p . In addition, successive transitions from one stage to another are carried out when the tensile strain reaches no more than 2% for steel billets and 1% for light alloys, and the overlap of each previous punch application spot is at least half of its diameter D p .
Максимально возможная деформация растяжения εmax, при которой сохраняются механические свойства материала заготовки, может быть установлена по имеющимся зависимостям, например, для стальных деталей сферической формы рассчитывается по формуле:
где S - толщина заготовки, мм;
R = Rпoп. = Rпp.- радиус сферы заготовки, м;
Кз - геометрический коэффициент, определяемый из соотношения геометрических размеров заготовки и расстояния между опорами.The maximum possible tensile strain ε max , at which the mechanical properties of the workpiece material are preserved, can be established by the existing relationships, for example, for steel parts of a spherical shape is calculated by the formula:
where S is the thickness of the workpiece, mm;
R = R pop. = R p .- the radius of the sphere of the workpiece, m;
To s - geometric coefficient, determined from the ratio of the geometric dimensions of the workpiece and the distance between the supports.
Например, если εmax = 6%, то необходимо для стальной заготовки выполнить три перехода по 2%. Величина 2% для заготовки из сталей и 1% - для легких сплавов установлена опытным путем и подтверждена при помощи компьютерного моделирования.For example, if ε max = 6%, then it is necessary for the steel billet to perform three transitions of 2% each. The value of 2% for billets made of steel and 1% for light alloys was established experimentally and confirmed by computer simulation.
Использование компьютерного моделирования процессов формообразования деталей двоякой кривизны на основе метода конечных элементов с применением программного пакета ANSYS показало, что при последовательных переходах с пошаговым значением деформации растяжения для стальных заготовок, равной 2%, и при разнесенном шаге приложения нагрузок на расстоянии больше половины диаметра пуансона когда происходит частичное суммирование объемных деформаций, деформации растяжения заготовки и ее утонение уменьшаются в 1,5-2 раза.The use of computer simulation of the processes of forming parts of double curvature based on the finite element method using the ANSYS software package showed that for successive transitions with a stepwise value of tensile strain for steel billets equal to 2% and with a spaced step of applying loads at a distance of more than half the diameter of the punch when partial summation of volumetric strains occurs, tensile strains of the workpiece and its thinning are reduced by 1.5-2 times.
Результаты компьютерного моделирования для торосферической детали приведены в приложении 1 к настоящей заявке. В приложении 1 даны составляющие напряженно-деформированного состояния: действующих деформаций (εx, εy, εz) и напряжений (σx, σy, σz) по осевому поперечному сечению детали. Из приведенных материалов видно, что максимальные деформации и напряжения сосредоточены в пределах половины диаметра, что подтверждает обоснованность одного из признаков изобретения.The results of computer simulation for the torospherical part are given in Appendix 1 to this application. Appendix 1 gives the components of the stress-strain state: the existing strains (ε x , ε y , ε z ) and stresses (σ x , σ y , σ z ) along the axial cross section of the part. From the above materials it is seen that the maximum strain and stress are concentrated within half the diameter, which confirms the validity of one of the features of the invention.
Значительное, в 1,5-2 раза снижение деформаций и утонения заготовок позволит исключить термообработку после холодного формообразования и снизить, таким образом, трудоемкость процесса. Кроме того, отпадает необходимость изготовления оснастки для каждого радиуса гибки, что значительно снижает материало- и энергоемкость технологии формообразования. A significant 1.5-2 times reduction in deformations and thinning of workpieces will eliminate heat treatment after cold forming and thus reduce the complexity of the process. In addition, there is no need to manufacture tooling for each bending radius, which significantly reduces the material and energy consumption of the shaping technology.
Предлагаемый способ формообразования заготовки двоякой кривизны осуществлен при проведении опытно-штатных работ на ГУП "Адмиралтейские верфи". Формообразование торосферической заготовки проводили на прессе "Карбокс" (Швеция), пуансоном диаметром 1500 мм, путем последовательных локальных нажатий с заданным шагом и с перекрытием каждого предыдущего пятна приложения пуансона на 800 мм, что составляет 53% от диаметра пуансона (1500 мм). The proposed method of forming a billet of double curvature was carried out during pilot work at the State Unitary Enterprise "Admiralty Shipyards". The formation of the torospherical billet was carried out on a Carbox press (Sweden), using a punch with a diameter of 1500 mm, by successive local pressing with a given step and overlapping each previous spot of punch application by 800 mm, which is 53% of the punch diameter (1500 mm).
Использовались листовые заготовки из высокопрочной стали марки АБ-2 и заготовки из алюминиевого сплава марки АМг-61. We used sheet blanks made of high-strength steel grade AB-2 and blanks made of aluminum alloy grade AMg-61.
Толщина заготовок составила δ1 = 24 мм и δ2 = 42 мм, площадь заготовок S > 2,5 м2, причем формообразование осуществилось в несколько этапов, при этом значения деформации растяжения достигали на каждом этапе не более 2% для заготовок из стали и 1% для заготовок из легких сплавов.The thickness of the workpieces was δ 1 = 24 mm and δ 2 = 42 mm, the area of the workpieces S> 2.5 m 2 , and the shaping was carried out in several stages, while the tensile strain values at each stage reached no more than 2% for steel workpieces and 1% for light alloy workpieces.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118059A RU2194588C2 (en) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | Method for shaping double-curvature sheet parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118059A RU2194588C2 (en) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | Method for shaping double-curvature sheet parts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000118059A RU2000118059A (en) | 2002-04-20 |
RU2194588C2 true RU2194588C2 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20237533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000118059A RU2194588C2 (en) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | Method for shaping double-curvature sheet parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2194588C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016057688A1 (en) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | The Penn State Research Foundation | Method for reducing springback using electrically-assisted manufacturing |
CN114472696A (en) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 中南大学 | Precise composite forming method for large-curvature component with complex structure |
-
2000
- 2000-07-07 RU RU2000118059A patent/RU2194588C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016057688A1 (en) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | The Penn State Research Foundation | Method for reducing springback using electrically-assisted manufacturing |
US10500629B2 (en) | 2014-10-07 | 2019-12-10 | The Penn State Research Foundation | Method for reducing springback using electrically-assisted manufacturing |
CN114472696A (en) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 中南大学 | Precise composite forming method for large-curvature component with complex structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6197129B1 (en) | Method for producing ultrafine-grained materials using repetitive corrugation and straightening | |
Semiatin | Metalworking: sheet forming | |
Semiatin | Metalworking: bulk forming | |
WO2018056135A1 (en) | Method for manufacturing forged crankshaft | |
KR101932605B1 (en) | Method for manufacturing balance shaft | |
RU2194588C2 (en) | Method for shaping double-curvature sheet parts | |
Pater et al. | Analysis of a cross wedge rolling process for producing drive shafts | |
CN109663878B (en) | Progressive warm-hot upsetting-torsion alternating strong deformation method | |
RU2492952C1 (en) | Method of making tees (versions) | |
RU2317170C2 (en) | Method for making deep cylindrical products of square blanks | |
RU2545863C2 (en) | Multiprocess drawing of box part from sheet blank | |
RU2402618C1 (en) | Procedure for metal structural crumbling | |
RU2461436C1 (en) | Method of producing variable cross-section thin-wall shells | |
RU2706392C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
RU2687524C1 (en) | Harrow discs making method | |
RU2626253C2 (en) | Method of shaping bicurved sheet parts | |
RU2323795C2 (en) | Method of shape creating of bicurved detail and universal stamp for its generating | |
RU2194587C2 (en) | Method for shaping double-curvature parts | |
RU2706395C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
Campbell | Deformation processing | |
SU863116A1 (en) | Method of drawing works of hard deformable metals and alloys | |
RU2761569C1 (en) | Method for obtaining a shell with a variable wall thickness along the perimeter | |
CN218963611U (en) | Petroleum perforating bullet shell wedge cross rolling blind hole rolling forming device | |
RU2071863C1 (en) | Method of manufacturing heads of wrenches | |
SU1616746A1 (en) | Method of shaping articles of double-curvature from sheet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090708 |