RU2323795C2

RU2323795C2 - Method of shape creating of bicurved detail and universal stamp for its generating

Info

Publication number: RU2323795C2
Application number: RU2006118214/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Куклин (RU); Олег Сергеевич Куклин; Василий Иванович Попов (RU); Василий Иванович Попов
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2008-05-10
Also published as: RU2006118214A

Abstract

FIELD: production methods.

SUBSTANCE: shape creating of the list storage is made in several passes by consistent pressings on the stamps and moulds. On the first and others impair passes it is made the shape across the storage with obtaining the profile of transverse profile. On the second and on the other pair passes - along the longitudinal axis of the storage, beginning from its edges. Simultaneously on the all passes, starting from the second, it is removed the goffre and curvature, appearing the earliest passes. At the same the shape creating is made with achieving of maximum thinning of the storage and deformation of stretching in the places of the biggest sum longitudinal and transversal cure of the detail. The stamp for details shape creating with difficult geometrical profile contain the puncheon, the support and spudcans. The supports are situated symmetrically to the axis of the puncheon. The spudcans are installed on the puncheon and supporters. The stamp is provided with additional set-in spudcan. The spudcan on the puncheon is made as removable and repeating the form of internal profile of the longitudinal section of the detail on the longitudinal and transverse profiles. The spudcans on the supporters are repeating the form of internal profile of the detail taking in consideration its springback.

EFFECT: it is provided the exceeding of the qualities of the finished production.

8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке листового проката давлением и может быть использовано для формообразования листовых деталей, имеющих на поверхности двоякую кривизну и различные выступы.The invention relates to the processing of sheet metal by pressure and can be used for shaping sheet metal parts having double curvature and various protrusions on the surface.

Известны способы формообразования металлических заготовок путем раздачи и растяжения их стенок с применением методов преимущественно горячей и реже холодной штамповки, а также штамповки взрывом (Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей. М., «Машиностроение», 1973. Куклин О.С., Брук М.Б. Технология и оборудование для формообразования толстостенных оболочек и их элементов. Л., «Судостроение»», 1986).Known methods of forming metal billets by distributing and stretching their walls using methods mainly hot and less cold stamping, as well as stamping by explosion (Moshnin EN Technology of stamping large parts. M., "Engineering", 1973. Kuklin OS , Brooke MB Technology and equipment for shaping thick-walled shells and their elements. L., "Shipbuilding" ", 1986).

Для указанных традиционных способов требуются, как правило, сложные и тяжелые специальные штампы с применением для каждого типоразмера детали набора матриц и пуансонов. При этом требуется длительная подготовка производства и большие фондо-, материало- и энергозатраты, особенно при горячей штамповке и штамповке взрывом.For these traditional methods, as a rule, complex and heavy special dies are required with the use of a set of dies and punches for each size. At the same time, lengthy production preparation and large capital, material and energy costs are required, especially with hot stamping and explosion stamping.

Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является способ формообразования деталей двоякой кривизны для элементов двоякой кривизны в виде торосферической оболочки по патенту РФ №2194587, включающий формообразование заготовки последовательными нажатиями за два перехода. На первом переходе получают заданную сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в широтном направлении, а на втором - торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении, при этом на обоих переходах формообразование начинают от их широкой торцевой кромки заготовки.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a method of forming parts of double curvature for elements of double curvature in the form of a torosperic shell according to the patent of the Russian Federation No. 2194587, including shaping the workpiece by successive taps in two transitions. At the first transition, a given spherical surface and a torus part of the surface with a given radius of curvature in the latitudinal direction are obtained, and at the second transition, a torus part of the surface with a given radius of curvature in the meridional direction is obtained, while at both transitions, shaping starts from their wide end edge of the workpiece.

Однако в результате использования этого способа формообразования деталь, приобретая заданную форму, получает высокий уровень остаточных напряжений и утонений, что часто требует термообработки после формообразования.However, as a result of using this method of forming, the part, acquiring a given shape, receives a high level of residual stresses and thinning, which often requires heat treatment after forming.

В качестве прототипа предлагаемого универсального штампа для осуществления указанного способа выбран штамп для вытяжки с формовкой полотен (Суханов Г.И. Применение листогибочных и листоштамповочных гидравлических прессов. «Судпромгиз», 1959, с.69, рис.51).As a prototype of the proposed universal stamp for the implementation of this method, a stamp for hoods with forming canvases was selected (G. Sukhanov. Use of sheet bending and sheet stamping hydraulic presses. Sudpromgiz, 1959, p. 69, Fig. 51).

Задачей настоящего изобретения является создание способа формообразования деталей со сложной геометрической поверхностью, например двоякой кривизны, имеющих кроме того выступы, который позволяет при использовании универсальных штампов получать детали высокого качества всех типоразмеров.The objective of the present invention is to provide a method for forming parts with a complex geometric surface, for example, double curvature, which also has protrusions, which allows using universal dies to obtain high-quality parts of all sizes.

Технический результат, который будет при этом достигаться, заключается в снижении энергоемкости процесса формообразования.The technical result, which will be achieved in this case, is to reduce the energy intensity of the shaping process.

Указанный результат достигается за счет того, что в соответствии с предлагаемым способом формообразование деталей со сложной геометрической поверхностью, включающем формообразование листовой заготовки за несколько переходов последовательными нажатиями в штампе или валках, в отличие от прототипа на первом и других нечетных переходах производят формообразование поперек заготовки с получением контура поперечного сечения, на втором и последующих четных переходах - вдоль продольной оси заготовки, начиная с ее кромок, а одновременно на всех переходах, начиная со второго, устраняют гофрообразование и искривления, возникающие на предыдущих переходах, при этом формообразование осуществляют с достижением наибольшего утонения заготовки и деформации растяжения в местах наибольшей суммарной поперечной и продольной кривизны детали.This result is achieved due to the fact that, in accordance with the proposed method, the shaping of parts with a complex geometric surface, including the shaping of a sheet blank for several transitions by successive taps in a stamp or rolls, in contrast to the prototype at the first and other odd transitions, shaping across the workpiece with obtaining the contour of the cross section, at the second and subsequent even transitions - along the longitudinal axis of the workpiece, starting from its edges, and at the same time ex transitions from the second, and eliminate gofroobrazovanie curvature arising in previous transitions, wherein the shaping is carried out with achievement of greatest deformation and thinning of the preform stretching at most places total transverse and longitudinal curvature detail.

В частном случае предлагаемого способа формообразование симметричных деталей осуществляют с созданием наибольшей величины утонения заготовки, равной полусумме заданной поперечной и продольной кривизны детали на продольной или поперечной осях заготовки, с уменьшением величины утонения до нуля на кромках заготовки или при переходе от участков с двоякой кривизной к участкам с одинарной кривизной.In the particular case of the proposed method, the shaping of symmetrical parts is carried out with the creation of the largest value of the workpiece thinning equal to the half-sum of the specified transverse and longitudinal curvature of the part on the longitudinal or transverse axes of the workpiece, with a decrease in the amount of thinning to zero at the edges of the workpiece or when moving from sections with double curvature to sections with single curvature.

В другом частном случае формообразование деталей осуществляют, применяя в местах наибольшей суммарной кривизны листовые прокладки, толщина которых соответствует разности радиусов детали одного направления.In another particular case, the shaping of parts is carried out using sheet pads in places of greatest total curvature, the thickness of which corresponds to the difference in the radii of the part in one direction.

В третьем частном случае предлагаемого способа формообразование осуществляют с наибольшей величиной утонения заготовки не более половины минимального значения относительного удлинения пятикратного образца (δ₅), получаемого при стандартных испытаниях на разрыв.In the third particular case of the proposed method, shaping is carried out with the largest amount of thinning of the workpiece not more than half the minimum value of the relative elongation of a five-fold specimen (δ ₅ ) obtained in standard tensile tests.

В еще одном частном случае форму деталей с одноименной переменной кривизной получают на нечетных переходах целиком или по ее частям приближением к заданной форме в линейчатую коническую свободно разворачивающуюся поверхность, образованную перемещением отрезка прямой, равной длине гиба, при этом формообразование на первом переходе осуществляется методами гибки без утонения.In another particular case, the shape of parts with the same variable curvature is obtained on odd transitions, in whole or in parts, by approaching a given shape in a linear conical freely turning surface formed by moving a straight line segment equal to the length of the bend, while the forming at the first transition is carried out by bending methods without thinning.

В следующем частном случае подгибку кромок заготовки производят с недогибом в пределах допуска на деталь, а в некоторых случаях, при необходимости, подгибку кромок заготовки производят и с образованием на подгибаемых кромках угла поворота кромки, требуемого при разделке кромок под сварку.In the following particular case, bending of the edges of the workpiece is performed with inflection within the tolerance on the part, and in some cases, if necessary, bending of the edges of the workpiece is also performed with the formation on the bent edges of the angle of rotation of the edge required when cutting the edges for welding.

Универсальный штамп для формообразования деталей со сложной геометрической поверхностью содержит пуансон, размещенные симметрично относительно оси пуансона опоры и установленные на пуансоне и опорах башмаки, в отличие от прототипа штамп снабжен установленным между упомянутыми опорами дополнительным вкладным башмаком для обеспечения требуемых подпора, утонения и деформации растяжения детали в местах наибольшей суммарной поперечной и продольной кривизны, башмак на пуансоне выполнен съемным и повторяющим в продольном и поперечном сечениях форму внутреннего контура поперечного сечения детали, а башмаки на опорах - повторяющими форму наружного контура детали с учетом ее пружинения.A universal stamp for forming parts with a complex geometric surface contains a punch placed symmetrically with respect to the axis of the support punch and mounted on the punch and shoe supports; in contrast to the prototype, the stamp is equipped with an additional insert shoe installed between the supports to provide the necessary support, thinning and tensile deformation of the part in places of the greatest total transverse and longitudinal curvature, the shoe on the punch is made removable and repeating in longitudinal and transverse with cheniyah form internal cross-sectional contour parts, and shoes on supports - repeating the shape of the outer contour details with regard to its springing.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

фиг.1 - формообразование детали на первом переходе;figure 1 - forming parts at the first transition;

фиг.2 - формообразование детали на втором переходе;figure 2 - shaping parts on the second transition;

фиг.3 - формообразование детали по линейчатым поверхностям;figure 3 - forming parts along ruled surfaces;

фиг.4 - формообразование с недогибом стыкуемых кромок.figure 4 - shaping with inflexibility of abutting edges.

Формообразование детали 1 толщиной s на первом переходе (фиг.1, 2) производят поперек заготовки с получением требуемых радиуса R_поп и утонения ΔS_max по средней продольной линии заготовки в универсальном штампе, имеющем матричные опоры 2 с накладными башмаками 3, установленными между опорами; вкладные башмаки 4 и пуансон 5 с накладными башмаками 6 на нем; высота последних регулируется набором прокладок 8.The shaping of part 1 with thickness s at the first transition (Figs. 1, 2) is carried out across the workpiece to obtain the required radius R _pop and thinning ΔS _max along the median longitudinal line of the workpiece in a universal die having matrix supports 2 with patch shoes 3 mounted between supports; inset shoes 4 and punch 5 with patch shoes 6 on it; the height of the latter is regulated by a set of gaskets 8.

На первом переходе приложением усилия Р₁ (фиг.1) с подпором на вкладном башмаке 4 производят утонение заготовки в поперечном направлении с наибольшим значением ΔS_max посредине заготовки 1, при этом заготовка может получить побочное искривление 7. На втором переходе изгибающее усилие Р₂ (фиг.2) прикладывают к заготовке при помощи башмака 6, установленного с учетом высоты h выступа детали (фиг.1), при этом первоначально изгибают заготовку 1 от одной продольной кромки с переходом к другой, а затем завершают догибку до заданной формы по средней продольной оси заготовки, при этом для устранения побочных искривлений применяют вкладные башмаки 3 и 4, или в частном случае для интенсификации достижения требуемого утонения заготовки, которое составляет полусумму поперечной

и продольной

кривизны,

, (фиг.1, 3), применяют прокладки, соответствующие по толщине высоте h выступов на детали. Крепление накладных и вкладных башмаков к матричным опорам производится, например болтами, которые на фиг.1-2 не показаны.At the first transition, by applying a force P ₁ (Fig. 1) with a support on the insert shoe 4, the workpiece is thinned in the transverse direction with the highest value ΔS _{max in the} middle of the workpiece 1, while the workpiece can get a side curvature 7. At the second transition, the bending force P ₂ ( figure 2) is applied to the workpiece using the shoe 6, installed taking into account the height h of the protrusion of the part (figure 1), while initially bending the workpiece 1 from one longitudinal edge to another, and then complete the bending to the desired shape according to the average length noy axis of the workpiece, thus to eliminate side curvatures are used ins

shoes

3 and 4 or in a particular case to achieve the desired intensification of thinning the workpiece which is half the sum of the transverse

and longitudinal

curvature

, (Fig.1, 3), apply gaskets corresponding in thickness to the height h of the projections on the part. The fastening of patch and insert shoes to the matrix supports is made, for example, by bolts, which are not shown in FIGS.

Для исключения термической обработки после формообразования деталей двоякой кривизны допускают утонение деталей не более половины минимального значения относительного удлинения стандартного пятикратного образца δ₅, получаемого при стандартных испытаниях на разрыв, как показали проведенные во ФГУП «ЦНИИТС» по Федеральным целевым программам НИР «Формообразование» и «Аметист» испытания и что подтверждается имеющимися статистическими данными по сталям и сплавам, применяемым в промышленности (см. Куклин О.С. Теория и расчет процессов холодной гибки высокопрочных сталей и легких сплавов. Л., «Судостроение», 1982 г.).To exclude heat treatment after shaping of parts of double curvature, parts are allowed to be thinned no more than half the minimum elongation of a standard five-fold sample δ ₅ obtained in standard tensile tests, as shown by the Federal State Unitary Enterprise TsNIITS under the Federal Targeted Research Programs “Formation” and “ Amethyst ”tests and which is confirmed by the available statistical data on steels and alloys used in industry (see Kuklin OS, Theory and calculation of processes cold bending of high-strength steels and light alloys. L., "Shipbuilding", 1982).

В частном случае реализации способа форму детали 1 целиком или по ее частям 1_I и 1_II (фиг.3) преобразуют в свободно разворачивающуюся поверхность, в частности конус, получаемую перемещением отрезка прямой, равной длине гиба l на первом переходе, которую формообразуют методами гибки без утонения Δs заготовки детали начальной толщиной s. При этом подгибку кромок 9 (фиг.4) детали в ином частном случае производят с недогибом с получением на ней угла α, требуемого по условиям сварки, со смежными деталями 1 и 1' (фиг.4). Затем, используя универсальный штамп по типу фиг.1, 2 (без башмаков), на втором переходе доводят промежуточную форму 7 фиг.3 до заданной формы детали.In the particular case of the method, the shape of the part 1, in whole or in parts 1 _I and 1 _II (Fig. 3), is transformed into a freely turning surface, in particular, a cone obtained by moving a straight line segment equal to the length of the bend l at the first transition, which is formed by bending methods without thinning Δs of the workpiece, the initial thickness s. In this case, the hemming of the edges 9 (Fig. 4) of the part in another particular case is performed with inflexibility to obtain the angle α required by the welding conditions with adjacent parts 1 and 1 '(Fig. 4). Then, using a universal stamp according to the type of FIGS. 1, 2 (without shoes), at the second transition, the intermediate form 7 of FIG. 3 is brought to the specified shape of the part.

В другом частном случае доводку стыкуемых кромок 9 детали 1 (фиг.4), поперечных по отношению к линиям гибки, доводят при сборке, в том числе применяют местный нагрев на участках нестыковки собираемых кромок.In another particular case, the refinement of the abutting edges 9 of the part 1 (Fig. 4), transverse to the bending lines, is completed during assembly, including local heating in the areas where the assembled edges do not fit together.

Применение предлагаемого способа предполагается на ФГУП НПП «Компенсатор» (С.-Петербург) при изготовлении типоразмерного ряда специальных защитных муфт для трубопроводов диаметром от 159 до 1220 мм при толщине стенки муфт от 8 до 18 мм. При этом по сравнению с другими способами формообразования полумуфт обеспечивается снижение до 2-4 раз фондо-, метало-, энерго и трудоемкости процесса по сравнению с известными способами формообразования подобных деталей с приемлемой производительностью.The application of the proposed method is expected at the FSUE NPP “Compensator” (St. Petersburg) in the manufacture of a series of special protective couplings for pipelines with a diameter of 159 to 1220 mm and a wall thickness of couplings from 8 to 18 mm. Moreover, in comparison with other methods of forming half-couplings, the process, metal, energy and labor intensity of the process is reduced to 2-4 times in comparison with the known methods of forming such parts with acceptable performance.

Claims

1. A method of shaping parts with a complex geometric surface, including shaping a sheet blank for several transitions by successive taps in a stamp or rolls, characterized in that at the first and other odd transitions they are formed across the workpiece to obtain a cross-section contour, at the second and subsequent even transitions - along the longitudinal axis of the workpiece, starting from its edges, and at the same time at all transitions, starting from the second, eliminate corrugation and curvature, fuss repenting at previous transitions, while shaping is carried out with the achievement of the greatest thinning of the workpiece and tensile strain in the places of the greatest total transverse and longitudinal curvature of the part.

2. The method according to claim 1, characterized in that the shaping of the symmetric parts is carried out with the creation of the largest value of the workpiece thinning equal to the half-sum of the specified transverse and longitudinal curvature of the part on the longitudinal or transverse axes of the workpiece with a decrease in the amount of thinning to zero at the edges of the workpiece or sections with double curvature to sections with a single curvature.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the shaping of the parts is carried out using sheet pads in places of greatest total curvature, the thickness of which corresponds to the difference in the radii of the part in one direction.

4. The method according to claim 1, characterized in that the shaping is carried out with the largest amount of thinning of the workpiece not more than half the minimum value of the relative elongation of a five-fold sample (δ ₅ ) obtained in standard tensile tests.

5. The method according to claim 1, characterized in that the shape of the parts with the same variable curvature is obtained in whole or in parts by approaching a given shape in a ruled conical freely unfolding surface formed by moving a straight line segment equal to the length of the bend, while shaping at the first transition carried out by bending methods without thinning.

6. The method according to claim 1, characterized in that the bending of the edges of the workpiece with inflection within the tolerance on the part.

7. The method according to claim 6, characterized in that the bending of the edges of the workpiece is carried out with the formation on the bent edges of the angle of rotation of the edge required when cutting the edges for welding.

8. A universal stamp for forming parts with a complex geometric surface, comprising a punch placed symmetrically with respect to the axis of the punch of the support and mounted on the punch and the support of the shoes, characterized in that it is equipped with an additional insert shoe mounted between the supports to provide the required backing, thinning and deformation tensile parts in places of the greatest total transverse and longitudinal curvature, the shoe on the punch is made removable and repeating in longitudinal and transverse with cheniyah form internal cross-sectional contour parts, and shoes on supports - repeating the shape of the outer contour details with regard to its springing.