RU2198761C2 - Составная матрица - Google Patents

Составная матрица Download PDF

Info

Publication number
RU2198761C2
RU2198761C2 RU2000130753/02A RU2000130753A RU2198761C2 RU 2198761 C2 RU2198761 C2 RU 2198761C2 RU 2000130753/02 A RU2000130753/02 A RU 2000130753/02A RU 2000130753 A RU2000130753 A RU 2000130753A RU 2198761 C2 RU2198761 C2 RU 2198761C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
die
retaining ring
mpa
interference fit
Prior art date
Application number
RU2000130753/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000130753A (ru
Inventor
Л.П. Шевелев
М.И. Ильин
Original Assignee
Шевелев Леонид Петрович
Ильин Михаил Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шевелев Леонид Петрович, Ильин Михаил Иванович filed Critical Шевелев Леонид Петрович
Priority to RU2000130753/02A priority Critical patent/RU2198761C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2198761C2 publication Critical patent/RU2198761C2/ru
Publication of RU2000130753A publication Critical patent/RU2000130753A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением, конкретно к конструкциям составных цилиндрических матриц с бандажным кольцом. Составная матрица содержит матрицу и установленное на ней с натягом и сопряженное по поверхности бандажное кольцо. Сопрягаемая поверхность матрицы или бандажного кольца выполнена криволинейной. Форма криволинейной поверхности определяется из условия обеспечения в рабочем режиме всестороннего равномерного сжатия матрицы по всей высоте. Величина натяга определяется из приведенных соотношений. В результате обеспечивается повышение прочности и стойкости матрицы. 6 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением, а конкретно к конструкции составных цилиндрических матриц с бандажным кольцом.
Известны [1] - [3] конструкции матриц, в которых для повышения стойкости предусмотрено создание предварительных сжимающих напряжений за счет обжатия матриц бандажным кольцом, принятые нами в качестве аналогов.
Однако в упомянутых выше матрицах отсутствуют какие-либо сведения о соотношении основных размерных величин составных матриц. В представленных материалах нашей заявки этот пробел восполнен, так как приведенные формулы полностью охватывают область конструирования такого типа устройств.
Из перечисленных аналогов ближе всего по технической сущности к предлагаемой конструкции является бандаж для матриц по [1], принятых нами в качестве прототипа.
Основными недостатками прототипа [1] являются:
1. Внутренняя поверхность бандажного кольца делается цилиндрической, следовательно, характер изменения напряжений по высоте матрицы остается неучтенным.
2. Не учтен также тот факт, что касательные напряжения, которые являются причиной разрушения, оказываются наибольшими не на поверхности матрицы, куда прикладывается внешнее усилие, а на некоторой глубине.
3. Не учтено то обстоятельство, что излишний натяг, то есть перегрузка матрицы предварительными сжимающими напряжениями со стороны бандажного кольца также вредна, как и недогрузка.
4. Толщина бандажного кольца (набора бандажных колец) назначается без достаточного обоснования, вследствие чего конструкция оказывается утяжеленной.
Задачей изобретения является создание новой цилиндрической матрицы, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в том, что прочность и стойкость матрицы предлагаемой конструкции во много раз превосходят аналогичные характеристики существующих конструкций.
Поставленная задача достигается тем, что в составной матрице, содержащей матрицу и установленное в ней с натягом и сопряженное по поверхности бандажное кольцо, сопрягаемая поверхность матрицы или бандажного кольца выполнена криволинейной, форма которой определена из условия обеспечения в рабочем режиме всестороннего равномерного сжатия матрицы по всей высоте.
На фиг.1 показано два варианта составной матрицы в сборе при разогретом бандажном кольце; слева - криволинейная образующая создана на бандажном кольце, справа - на самой матрице.
Возможность создания составной матрицы существенно повышенной прочности базируется на использовании следующего свойства твердого деформирующего тела.
При рассмотрении поведения двух одинаковых сплошных образцов, например, цилиндрической формы, фиг. 2, один из которых стоит на плоскости, а другой вставлен в лунку без зазоров, интуитивно чувствуем, что для разрушения второго образца потребуется гораздо большая нагрузка. Действительно, расчеты показывают, если материал, образующий лунку, абсолютно жесткий, то предельная нагрузка во втором случае оказывается в 1,5 раза выше.
Причина повышения предельной нагрузки заключается в появлении напряжений σ2 и σ3, которые здесь составляют σ2 = σ3 = σ1/3. Если за счет дополнительного бокового сжатия довести напряжения σ2 и σ3 до уровня σ1, то предельная нагрузка будет равна бесконечности. Другими словами, сплошное тело, каждая точка которого находится в состоянии всестороннего сжатия, разрушить невозможно.
Идея создания в матрице предварительного обжатия с помощью бандажного кольца известна. Однако существующие конфигурации не обеспечивают в рабочем режиме создания в матрице всестороннего сжатия, вследствие чего такие матрицы все-таки разрушаются.
Как показывают исследования, осевые напряжения σz, фиг.3, оказываются наибольшими на поверхности в точке приложения нагрузки q. Однако вследствие наличия радиальных σr и окружных σθ напряжений (которые здесь равны друг другу σr= σθ) опасной точкой, как видно из фиг 4, является точка, расположенная на оси Z на некоторой глубине, где имеют место наибольшие касательные напряжения, которые и являются причиной разрушения. На фиг.4 использованы относительные величины
Figure 00000002

где Р - усилие пресса; с - радиус кругового пятна облоя.
Влияние величины дополнительного напряжения предварительного обжатия
Figure 00000003
на предельную нагрузку qпр представлено на фиг.5, где обозначено
Figure 00000004

где σT - предел текучести материала матрицы.
Из фиг. 5 видно, что предельная величина нагрузки устремляется в бесконечность при
Figure 00000005
= 0,686, касательные напряжения при этом становятся равными нулю. Увеличение предварительного обжатия путем создания излишнего натяга, как видно из чертежа, сопровождается возрастанием касательных напряжений другого знака, что приводит снова к разупрочнению матрицы.
Криволинейная поверхность в зоне контакта матрицы и кольца, фиг.1, должна соответствовать характеру касательного напряжения, показанного на фиг.4. Переменный по высоте матрицы натяг определяется по формуле:
Figure 00000006

где
Figure 00000007

Figure 00000008

Δ - натяг, см;
σ - осевое напряжение, МПа;
σr - радиальное напряжение, МПа;
E - модуль продольной упругости, МПа;
q - величина внешней нагрузки, МПа;
ν - коэффициент поперечной деформации;
a - радиус матрицы, см (фиг.1);
b - наружный радиус бандажного кольца, см (фиг.1);
c - радиус кругового пятна облоя, см (фиг.3);
z - продольная координата, см (фиг.3).
Натяг можно создать не только за счет переменного профиля бандажного кольца при прямолинейной образующей матрицы, а, наоборот, за счет переменного профиля матрицы, фиг.1, при прямолинейной образующей бандажа.
На фиг.6 представлена зависимость напряжений радиальных σr и окружных σθ в бандажном кольце в зависимости от его толщины, т.е. от отношения b/а. Как видно из фиг.6, увеличение толщины сверх соотношения b/а>2÷2,5 дает незначительный эффект.
Описанное предложение обладает изобретательским уровнем, т. к. получение указанного технического результата не очевидно для среднего специалиста, поскольку упомянутые признаки изобретения основываются на специальных разделах механики твердого деформируемого тела. Поставленная задача достигается тем, что в составной матрице путем предварительного обжатия в рабочем режиме создается одинаковое по всей высоте напряженное состояние всестороннего сжатия.
Несомненным остается эффект существенного повышения прочности матрицы описанным способом, поскольку он базируется на очевидной истине, состоящей в том, что путем всестороннего сжатия сплошное тело разрушить невозможно.
Изобретение промышленно применимо: оно может быть использовано в кузнечных, штамповочных и других цехах, связанных с обработкой металлов давлением на машиностроительных заводах.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 483185, 1975 г.
2. В. П. Романовский. Справочник по холодной штамповке. M.: Машиностроение, 1979 г, стр.459 -461
3. С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер. Теория упругости. М.: Физматгиз, 1979 г., стр.404-409.

Claims (1)

  1. Составная матрица, содержащая матрицу и установленное на ней с натягом и сопряженное по поверхности бандажное кольцо, отличающаяся тем, что сопрягаемая поверхность матрицы или бандажного кольца выполнена криволинейной, форма которой определена из условия обеспечения в рабочем режиме всестороннего равномерного сжатия матрицы по всей высоте, а величина натяга определена из следующего соотношения:
    Figure 00000009

    где
    Figure 00000010

    Figure 00000011

    где Δ - натяг, см;
    σz - осевое напряжение, МПа;
    σr - радиальное напряжение, МПа;
    Е - модуль продольной упругости, МПа;
    q - величина внешней нагрузки, МПа;
    ν - коэффициент поперечной деформации;
    а - радиус матрицы, см;
    b - наружный радиус бандажного кольца, см;
    с - радиус кругового пятна облоя, см;
    z - продольная координата, см.
RU2000130753/02A 2000-12-05 2000-12-05 Составная матрица RU2198761C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130753/02A RU2198761C2 (ru) 2000-12-05 2000-12-05 Составная матрица

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130753/02A RU2198761C2 (ru) 2000-12-05 2000-12-05 Составная матрица

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2198761C2 true RU2198761C2 (ru) 2003-02-20
RU2000130753A RU2000130753A (ru) 2003-04-20

Family

ID=20243146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000130753/02A RU2198761C2 (ru) 2000-12-05 2000-12-05 Составная матрица

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2198761C2 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101356021B (zh) 一种模具组件及其制造方法
GB2223702A (en) Forming tools and methods of making such tools
RU2198761C2 (ru) Составная матрица
KR20080084983A (ko) 분말 금속 부품의 정밀 배치 및 적은 힘을 이용한재포지셔닝
GB2362935A (en) Aluminium rivet
EP0693006B1 (en) Forming tool
EP1114940A2 (en) A spherical bearing and a manufacturing method thereof
JPH10146605A (ja) スリーブロール
US7250070B2 (en) Fractured powder metal connecting rod and a method of manufacturing the same
CA2512739C (en) Punched/stamped rivet
US4145910A (en) Die and method of making the same
KR20200130796A (ko) 형단조용 금형
EP0206421B1 (en) Method of manufacturing a drawing die
RU2249501C1 (ru) Головка гаечного ключа с открытым зевом
JP2003305532A (ja) シューの製造方法
JPH0371996A (ja) 超硬合金ダイス
SU595048A1 (ru) Сбона матрица
JP2004243341A (ja) 超硬合金製圧延用複合ロール
SU1007840A2 (ru) Способ креплени режущего элемента из сверхтвердого материала
KR790001637B1 (ko) 다이스(Dies)
RU1794685C (ru) Способ разламывани пластин из твердых материалов
RU2201822C2 (ru) Предварительно напряженный составной прокатный валок
JPH0683878B2 (ja) 多重しまりばめ金型
JPH10296384A (ja) リング状部品及びその製造方法と押出しパンチ
JP5039626B2 (ja) 静水圧加圧成形型

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031206