RU2567079C1

RU2567079C1 - Device for shaping of thin-walled axisymmetric details with truncated narrowed shape

Info

Publication number: RU2567079C1
Application number: RU2014115028/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Петрович Попов; Елена Геннадьевна Демьяненко
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-27
Also published as: RU2014115028A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: lower collet in the middle part has a cylindrical cavity where the elastic element in the form of ring is located the external surface of which is made cylindrical, and the internal conic - conic. The bigger radius is equal to the radius of the small end face of the punch, and the smaller radius is determined by a formula.

EFFECT: accuracy of geometrical sizes of details is improved.

1 dwg

Description

Изобретение относится к холодной листовой штамповке, в частности к формообразованию тонкостенных осесимметричных оболочек, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных тонкостенных деталей усеченной сужающейся формы на прессах двойного действия.The invention relates to cold sheet stamping, in particular to the formation of thin-walled axisymmetric shells, and can be used in the manufacture of large-sized thin-walled parts of a truncated tapering shape on double-acting presses.

Известно устройство для формообразования тонкостенных усеченных сужающихся оболочек (Пат. 78709 Р.Ф., МПК 7 B21D 20/30, опубл. 10.12.2008), конструкция которого позволяет регулировать давление заготовки на пуансон с помощью эластичного элемента и тем самым получать толщины детали с разным характером ее изменения вдоль образующей. При движении на пуансон действует усилие, равное суммарному усилию, создаваемому выталкивателем и от давления эластичного элемента. Так как эластичный элемент находится в замкнутом объеме, то внутреннее давление в нем зависит от возможного перемещения подкладной плиты, которая создает усилие сопротивления при сжатии эластичного буфера в виде кольца. При этом пуансон, внедряясь в эластичный элемент, перемещает часть объема. Величина перемещения подкладной плиты равна величине сжатия эластичного буфера.A device for shaping thin-walled truncated tapering shells (Pat. 78709 RF, IPC 7 B21D 20/30, publ. 10.12.2008), the design of which allows you to adjust the pressure of the workpiece on the punch using an elastic element and thereby obtain the thickness of the part with the different nature of its change along the generatrix. When moving, the force acts on the punch, equal to the total force created by the ejector and the pressure of the elastic element. Since the elastic element is in a closed volume, the internal pressure in it depends on the possible movement of the backing plate, which creates a resistance force when compressing the elastic buffer in the form of a ring. In this case, the punch, being introduced into the elastic element, moves part of the volume. The amount of movement of the backing plate is equal to the amount of compression of the elastic buffer.

Недостатками этого устройства из-за большой площади эластичной среды, расположенной по всей поверхности заготовки, являются необходимость создания больших усилий прижима по наружному и внутреннему контуру заготовки; применение значительных дополнительных усилий формообразования для реализации процесса.The disadvantages of this device due to the large area of the elastic medium located over the entire surface of the workpiece, are the need to create large clamping forces along the outer and inner contour of the workpiece; the application of significant additional shaping efforts to implement the process.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для формообразования оболочек сужающейся формы (Пат. 58055 Российская Федерация, МПК 7 B21D 22/30, опубл. 17.05.2006) из полой конической заготовки путем ее раздачи с растяжением при фиксировании заготовки по большому и малому торцу. Заготовка не перемещается, поскольку она зафиксирована за большой торец между рабочими поверхностями матрицы и прижима. Силы трения, возникающие между заготовкой и пуансоном, блокируют перемещение элементов заготовки, находящихся на ее меньшем основании, и препятствуют утонению заготовки. Конструкция устройства включает пунсон, матрицу, прижим, выталкиватель, подкладную плиту, толкатель и эластичный элемент. Эластичный элемент, установленным между толкателем и выталкивателем, выполнен в виде кольца с прямоугольным сечением, высота которого составляет не более половины рабочей части пуансона, а внутренний диаметр эластичного элемента на 15-25% больше внутреннего диаметра выталкивателя.The closest in technical essence is a device for shaping shells of a tapering shape (Pat. 58055 Russian Federation, IPC 7 B21D 22/30, publ. 05.17.2006) from a hollow conical billet by distributing it with tension when fixing the billet at the large and small ends. The workpiece does not move, because it is fixed for a large end between the working surfaces of the matrix and the clamp. Friction forces arising between the workpiece and the punch block the movement of the workpiece elements located on its smaller base and prevent the workpiece from thinning. The design of the device includes a punch, die, clamp, ejector, backing plate, pusher and elastic element. The elastic element installed between the pusher and the ejector is made in the form of a ring with a rectangular section, the height of which is no more than half of the working part of the punch, and the inner diameter of the elastic element is 15-25% more than the inner diameter of the ejector.

Недостаток этого устройства заключается в трудности согласования внешних сил для упорядоченности необходимого усилия сжатия эластичного элемента и величины перемещения внешней силы, приложенной к нему.The disadvantage of this device is the difficulty in matching external forces to streamline the necessary compression force of the elastic element and the magnitude of the displacement of the external force applied to it.

Задачей изобретения является получение качественной тонкостенной осесимметричной сужающейся детали без огранки за один ход пресса.The objective of the invention is to obtain high-quality thin-walled axisymmetric tapering parts without cutting in one stroke of the press.

Задача достигается за счет того, что в устройстве для формообразования, содержащем пуансон, верхний плоский прижим, нижний прижим, матрицу, согласно изобретению нижний прижим в средней части имеет цилиндрическую полость, в которой размещен эластичный элемент в виде кольца, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, а внутренняя - конической, причем больший радиус равен радиусу малого торца пуансона, а меньший находится по формуле:The problem is achieved due to the fact that in the forming device containing the punch, the upper flat clip, lower clip, matrix, according to the invention, the lower clip in the middle part has a cylindrical cavity in which an elastic element in the form of a ring is placed, the outer surface of which is made cylindrical, and the inner one is conical, with a larger radius equal to the radius of the small end face of the punch, and the smaller one is found by the formula:

,

где σ_в - предел прочности заготовки;where σ _in - tensile strength of the workpiece;

S - толщина заготовки;S is the thickness of the workpiece;

α - угол конусности эластичного элемента;α is the taper angle of the elastic element;

q - давление эластичного элемента;q is the pressure of the elastic element;

f - коэффициент трения между заготовкой и эластичным элементом;f is the coefficient of friction between the workpiece and the elastic element;

R - радиус большего торца детали.R is the radius of the greater end of the part.

Поставленная задача достигается с помощью устройства, схема которого представлена на чертеже.The task is achieved using the device, a diagram of which is presented in the drawing.

Оно состоит из шпилек 1, пуансона 2, пяты 3, верхнего плоского прижима 4, матрицы 5, опорного кольца 6, эластичного элемента в виде кольца 7, нижнего прижима 8, а также детали 9, заготовки 10.It consists of studs 1, punch 2, heel 3, upper flat clamp 4, matrix 5, support ring 6, an elastic element in the form of ring 7, lower clamp 8, as well as part 9, workpiece 10.

Коническая полая заготовка 10 устанавливается в устройство и фиксируется за большой торец между рабочей матрицей 5 и верхним плоским прижимом 4. При рабочем ходе пуансона 2 осуществляется деформирование путем отбортовки и формовки (осевого растяжения). Деформируемая заготовка не перемещается, поскольку она зафиксирована за большой торец. На I стадии идет процесс отбортовки, пока заготовка не будет зажата между пуансоном 2 и эластичным элементом 7.The conical hollow billet 10 is installed in the device and fixed for a large end between the working matrix 5 and the upper flat clamp 4. During the working stroke of the punch 2 is deformed by flanging and molding (axial tension). The deformable workpiece does not move, since it is fixed to the large end face. At stage I, the flanging process continues until the workpiece is sandwiched between the punch 2 and the elastic element 7.

Усилие от пуансона передается на эластичный элемент 7, деформируя его и прижимая заготовку, состояние которой определено схемой напряженно-деформированного состояния, соответствующего процессу формовки. При этом заготовка удлиняется вдоль образующей, компенсируя укорачивание при отбортовке на I стадии. Возникающие в результате силы трения на поверхностях заготовка-пуансон и заготовка-эластичный элемент создают меридиональные напряжения, которые способствуют условиям, позволяющим с высокой точностью получать внутреннюю поверхность детали по рабочей поверхности пуансона. При такой схеме практически отсутствует пружинение. Усилие растяжения нижним прижимом можно определить:The force from the punch is transmitted to the elastic element 7, deforming it and pressing the workpiece, the state of which is determined by the stress-strain state diagram corresponding to the molding process. In this case, the workpiece is elongated along the generatrix, compensating for shortening during flanging at stage I. The friction forces arising on the surfaces of the billet-punch and the billet-elastic element create meridional stresses that contribute to conditions that make it possible to obtain with high accuracy the inner surface of the part from the working surface of the punch. With this scheme, springing is practically absent. The tensile force of the lower clip can be determined:

Оно не должно превышать усилия разрыва по сечению с радиусом R.It should not exceed the breaking force in the cross section with radius R.

Приравняв (1) и (2), находим:Equating (1) and (2), we find:

Предлагаемое устройство позволяет получить деталь с достаточно высокой точностью геометрических размеров, в том числе и по толщине заготовки, облегчая компоновку деталей, например в двигателях ЛА; повысить коэффициент использования материала, тем самым сокращая расход металла.The proposed device allows to obtain a part with sufficiently high accuracy of geometric dimensions, including the thickness of the workpiece, facilitating the layout of parts, for example in aircraft engines; increase the utilization of the material, thereby reducing metal consumption.

Claims

A device for shaping thin-walled axisymmetric parts of a truncated tapering shape containing a punch, an upper flat clamp, a lower clamp and a matrix, characterized in that it is provided with an elastic element in the form of a ring in the cylindrical cavity made in the middle of the lower clamp, the outer surface of which is made cylindrical, and the inner conical, the larger radius of which is equal to the radius of the small end face of the punch, and the smaller one is determined by the formula:

,
where σ _in - tensile strength of the workpiece;
S is the thickness of the workpiece;
α is the taper angle of the elastic element;
q is the pressure of the elastic element;
f is the coefficient of friction between the workpiece and the elastic element;
R is the radius of the greater end of the part.