RU2576970C1 - Production of deep-profile corrugated membrane - Google Patents

Production of deep-profile corrugated membrane Download PDF

Info

Publication number
RU2576970C1
RU2576970C1 RU2014129986/02A RU2014129986A RU2576970C1 RU 2576970 C1 RU2576970 C1 RU 2576970C1 RU 2014129986/02 A RU2014129986/02 A RU 2014129986/02A RU 2014129986 A RU2014129986 A RU 2014129986A RU 2576970 C1 RU2576970 C1 RU 2576970C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transition
corrugations
corrugated
depth
semi
Prior art date
Application number
RU2014129986/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михаилович Лялин
Сергей Викторович Лосев
Вячеслав Васильевич Ветров
Максим Михайлович Мартынов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2014129986/02A priority Critical patent/RU2576970C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576970C1 publication Critical patent/RU2576970C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: round blank is cut from the sheet and barrel-like semi-finished product is drawn therefrom. Then, the corrugated bottom is formed at serial rolling-out with reversing. Note here that it is formed from the periphery to the centre. Note here that at every step the barrel is drawn. Note also that the barrel area and drawing depth are decreased while the male die stroke L is defined by the relationship disclosed in the invention.
EFFECT: higher quality of membranes owing to eliminated folding.
7 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству радиально гофрированной мембраны.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the production of a radially corrugated membrane.

Радиально гофрированные мембраны находят широкое применение в изделиях военной техники. В частности, гофрированная мембрана используется в качестве исполнительного элемента в устройстве для реализации способа трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда [Патент РФ №2478183 по классу F42B 10/38 «Способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда и устройство для его реализации», опубл. 27.03.2013].Radially corrugated membranes are widely used in military equipment. In particular, the corrugated membrane is used as an actuating element in a device for implementing the method of transforming the aft compartment of an artillery shell in flight [RF Patent No. 2478183 in class F42B 10/38 “Method for increasing the flight range of an artillery shell and device for its implementation”, publ. 03/27/2013].

Отличительной особенностью такой мембраны является достаточно большая относительная глубина профиля гофр:A distinctive feature of such a membrane is a sufficiently large relative depth of the corrugation profile:

Figure 00000001
Figure 00000001

где H, t - глубина и шаг гофрировки соответственно.where H, t - depth and corrugation pitch, respectively.

Указанное обстоятельство обуславливает сложность процесса изготовления мембраны.This circumstance determines the complexity of the manufacturing process of the membrane.

Известен способ изготовления гофрированных мембран, приведенный в [Патент РФ №2292532 по классу G01L, H04R «Способ изготовления мембраны для упругочувствительных элементов (варианты)», опубл. 27.01.2007]. Из листа вырубают кружок, служащий заготовкой для мембран. Рифление мембран производится между жестким пуансоном и матрицей, а затем производится термообработка в специальных прокладках, предотвращающих коробление и искажение профиля. Недостаток данного способа в том, что существует жесткое ограничение на глубину гофрировки

Figure 00000002
, определяемое из условия отсутствия образования складок на внешнем краю изделия. То есть, изготовление гофрированной мембраны с необходимой относительной глубиной профиля указанным способом невозможно.A known method of manufacturing corrugated membranes is given in [RF Patent No. 2292532 in class G01L, H04R "Method for the manufacture of membranes for elastically sensitive elements (options)", publ. January 27, 2007]. A circle is cut from the sheet, which serves as a blank for the membranes. The membranes are corrugated between the rigid punch and the die, and then heat treatment is performed in special gaskets that prevent warping and distortion of the profile. The disadvantage of this method is that there is a strict restriction on the depth of the corrugation
Figure 00000002
, determined from the condition of the absence of wrinkling at the outer edge of the product. That is, the manufacture of a corrugated membrane with the required relative profile depth in this way is impossible.

Из [Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние. 1980. 431 с.] известен метод обратной (реверсивной) вытяжки или вытяжки с выворачиванием. Согласно этому методу, заготовка устанавливается дном кверху на матрице и пуансоном вытягивается со стороны дна внутрь. Металл, соприкасаясь с двумя вытяжными кромками матрицы, получает полезное торможение, способствующее получению гладких, без складок, изделий. При этом отдельно не оговаривается необходимость ограничивать ход пуансона при реализации данного метода.From [Zubtsov M.E. Sheet stamping. L .: Mechanical engineering. Leningrad, det. 1980. 431 pp.] The method of reverse (reverse) drawing or drawing with twisting is known. According to this method, the workpiece is installed upside down on the matrix and the punch is pulled from the bottom inward. The metal, in contact with the two exhaust edges of the matrix, receives useful braking, which contributes to obtaining smooth, without folds, products. At the same time, the need to limit the punch during the implementation of this method is not specified separately.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, известный из [Патент SU 942849 А1, по классу B21D 13/00 «Способ изготовления мембран с кольцевыми гофрами», опубл. 15.07.1982]. Согласно способу, в матрицу, имеющую кольцевые ребра, сконфигурированные в соответствии с формой получаемой мембраны, и закрепленную в шпинделе станка, устанавливают малым основанием заготовку в виде оболочки вращения с непрерывно изменяющимся в одном направлении сечением (конус или полусферу). Матрицу приводят во вращение и от центра к периферии осуществляют формирование гофров при помощи давильного инструмента, закрепленного в суппорте. Для этого давильный инструмент перемещают к матрице по направлению, параллельному образующей внутренней стенки гофра, которую получают выворачиванием участка заготовки, прикладывая деформирующее усилие по окружности. Окружные деформации и напряжения растяжения в зоне контакта инструмента с заготовкой относительно невелики и не приводят к потере устойчивости стенок гофра. Недостатком способа является то обстоятельство, что существует вероятность образования складок в периферийной, никаким образом не фиксируемой зоне, где в течение всего процесса возникают окружные напряжения, обусловленные уменьшением диаметра заготовки при изготовлении мембран с большой относительной глубиной рифления.Closest to the claimed technical solution is the method known from [Patent SU 942849 A1, class B21D 13/00 "Method for the manufacture of membranes with annular corrugations", publ. 07/15/1982]. According to the method, a workpiece in the form of a shell of revolution with a section continuously changing in one direction (a cone or a hemisphere) is installed in a matrix having annular ribs configured in accordance with the shape of the obtained membrane and fixed in the machine spindle with a small base. The matrix is brought into rotation and from the center to the periphery the corrugations are formed using a pressing tool fixed in the caliper. To do this, the pressing tool is moved to the matrix in a direction parallel to the generatrix of the inner wall of the corrugation, which is obtained by turning the part of the workpiece by applying a deforming force around the circumference. The circumferential deformations and tensile stresses in the contact zone of the tool with the workpiece are relatively small and do not lead to a loss of stability of the corrugation walls. The disadvantage of this method is the fact that there is a likelihood of wrinkling in a peripheral, in no way fixed zone, where circumferential stresses arise during the whole process due to a decrease in the diameter of the workpiece in the manufacture of membranes with a large relative depth of corrugation.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения детали типа радиально гофрированной мембраны с относительной глубиной рифления более 1,00 с гладкими, без складок поверхностями на основе метода вытяжки с выворачиванием.An object of the invention is to develop a method for producing a part such as a radially corrugated membrane with a relative groove depth of more than 1.00 with smooth, wrinkled-free surfaces based on the extrusion method.

Для решения поставленной задачи реализуется способ, включающий вырубку из листа круглой заготовки, формирование из нее полуфабриката в виде стакана, а затем - процесс формирования гофрированного днища последовательными по переходам вытяжками с выворачиванием. При формировании гофрированного днища гофры формируют от периферии к центру, причем на каждом переходе осуществляют вытяжку стакана, площадь которого и глубину вытяжки уменьшают, а рабочий ход пуансона L определяют по зависимости:To solve this problem, a method is implemented that includes cutting a round billet from a sheet, forming a semi-finished product from it in the form of a glass, and then the process of forming the corrugated bottom by successive hoods with inverting hoods. In the formation of the corrugated bottom, the corrugations are formed from the periphery to the center, and at each transition, a hood is drawn, the area of which and the drawing depth are reduced, and the stroke of the punch L is determined by the dependence:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Fц - площадь боковой поверхности вытягиваемого на данном переходе цилиндра;where F n - side surface area drained at this transition of the cylinder;

D - диаметр пуансона на данном переходе, при этом количество переходов вытяжки устанавливают равным удвоенному числу гофр.D is the diameter of the punch at this transition, while the number of transitions of the hood is set equal to twice the number of corrugations.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен общий вид радиально гофрированной мембраны, на фиг. 2 - схема определения площади поверхности детали, на фиг. 3 - полуфабрикат в виде стакана, на фиг. 4 - полуфабрикат после первой вытяжки с выворачиванием, на фиг. 5 - полуфабрикат после второй вытяжки с выворачиванием, на фиг. 6 - полуфабрикат после третьей вытяжки с выворачиванием, на фиг. 7 - мембрана с двумя радиальными гофрами.The invention is illustrated by figures. In FIG. 1 shows a general view of a radially corrugated membrane; FIG. 2 is a diagram for determining the surface area of a part; FIG. 3 - prefabricated in the form of a glass, in FIG. 4 - semi-finished product after the first hood with inversion; in FIG. 5 - semi-finished product after the second hood with inversion; in FIG. 6 - semi-finished product after the third hood with inversion; in FIG. 7 - membrane with two radial corrugations.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Определяется количество технологических переходов при формировании гофр: N=2n, где n - количество гофр.The number of technological transitions in the formation of corrugations is determined: N = 2n, where n is the number of corrugations.

Вырубается первоначальная плоская заготовка. Все расчеты, связанные с определением геометрических параметров заготовки, а также глубины вытяжки на каждом переходе, производят по аналитической схеме на основе метода равенства площадей, соответствующего вытяжке без утонения.The original flat blank is cut down. All calculations related to the determination of the geometric parameters of the workpiece, as well as the drawing depth at each transition, are carried out according to the analytical scheme based on the method of equality of areas corresponding to drawing without thinning.

С этой целью необходимо определить площадь поверхности детали. На основе анализа конфигурации профиля изделия (фиг. 2) площадь его поверхности определяем как сумму площадей следующих элементов:For this purpose, it is necessary to determine the surface area of the part. Based on the analysis of the configuration of the product profile (Fig. 2), its surface area is determined as the sum of the areas of the following elements:

- центральной плоской площадки диаметром d0:- Central flat area with a diameter of d 0 :

Figure 00000004
Figure 00000004

- примыкающего к ней элемента тороидальной поверхности диаметром d0 и с радиусом образующей a:- adjacent to it an element of a toroidal surface with a diameter of d 0 and with a generatrix radius a :

Figure 00000005
Figure 00000005

- поверхностей 2n цилиндрических элементов высотой l1 и диаметром

Figure 00000006
, концентрически расположенных друг относительно друга с шагом
Figure 00000007
:- surfaces 2n of cylindrical elements of height l 1 and diameter
Figure 00000006
concentrically spaced relative to each other in increments
Figure 00000007
:

Figure 00000008
Figure 00000008

- поверхностей 2n перемычек между цилиндрическими участками, представляющих собой тороидальные элементы с диаметрами

Figure 00000009
радиусами образующей a:- surfaces 2n of the bridges between the cylindrical sections, which are toroidal elements with diameters
Figure 00000009
the radii of the generator a :

Figure 00000010
Figure 00000010

- наружной цилиндрической поверхности мембраны высотой l2 и диаметром D:- the outer cylindrical surface of the membrane with a height l 2 and a diameter D:

F=πDl2.F = πDl 2 .

Таким образом, площадь поверхности детали определяется по аналитической зависимости:Thus, the surface area of the part is determined by the analytical dependence:

Figure 00000011
Figure 00000011

В итоге, диаметр круглой заготовки должен быть равенAs a result, the diameter of the round billet should be equal

Figure 00000012
Figure 00000012

Полуфабрикат в виде стакана сворачивается в несколько переходов, рассчитываемых на основании [Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние. 1980. 431 с.]. Высота такого стакана определяется из условия равенства площади его поверхности F0. С учетом того, что диаметр плоского днища стакана составляет D, а площадь закругления равна половине площади наружной тороиадальной перемычки, глубина вытяжки на последнем переходе формирования стакана равна:The semi-finished product in the form of a glass is folded into several transitions calculated on the basis of [Zubtsov M.E. Sheet stamping. L .: Mechanical engineering. Leningrad, det. 1980. 431 p.]. The height of such a glass is determined from the condition of equality of its surface area F 0 . Given the fact that the diameter of the flat bottom of the glass is D, and the curvature is equal to half the area of the outer toroidal lintel, the drawing depth at the last transition of the formation of the glass is:

Figure 00000013
Figure 00000013

Формируется гофрированное днище в течение 2n переходов. Процесс осуществляется на основе метода вытяжки с выворачиванием (полуфабрикат на каждом переходе устанавливается на матрицу дном кверху), при этом гофры формируются от периферии к центру.A corrugated bottom is formed during 2n junctions. The process is carried out on the basis of the method of drawing with inversion (the semi-finished product at each transition is installed on the matrix upside down), while the corrugations are formed from the periphery to the center.

На каждом переходе площадь вытягиваемого цилиндра и, соответственно, глубина вытяжки уменьшаются. Для того, чтобы определить площадь вытягиваемой на каждом переходе цилиндрической поверхности, нужно из величины F0 вычесть площадь плоского днища получаемого на данном переходе полуфабриката (с учетом закругления на пуансоне) и сумму площадей уже сформированных на предыдущих переходах поверхностей F*:At each transition, the area of the drawn cylinder and, accordingly, the drawing depth are reduced. In order to determine the area of the cylindrical surface stretched at each transition, it is necessary to subtract from the value of F 0 the area of the flat bottom of the semi-finished product obtained at this transition (taking into account the rounding on the punch) and the sum of the areas already formed on the previous transitions of the surfaces F * :

Figure 00000014
Figure 00000014

Пример реализации способаAn example implementation of the method

При изготовлении мембраны из листа толщиной 0,8 мм, состоящей из двух радиальных гофр (фиг. 7), данный способ реализуется следующим образом.In the manufacture of a membrane from a sheet with a thickness of 0.8 mm, consisting of two radial corrugations (Fig. 7), this method is implemented as follows.

Определяется количество операций вытяжки с выворачиванием:The number of hood extraction operations is determined:

N=2·2=4.N = 2 · 2 = 4.

Определяются площадь поверхности и диаметр круга:The surface area and circle diameter are determined:

Figure 00000015
Figure 00000015

Из вырубленного кружка диаметром 136,6 мм вытягивается стакан (фиг. 3), глубина которого равнаA cup is drawn from a cut-out circle with a diameter of 136.6 mm (Fig. 3), the depth of which is equal to

Figure 00000016
Figure 00000016

Стакан устанавливается на матрицу дном вверх и вытягивается первый от периферии гофр (фиг. 4). Таким образом, в результате этой операции формируется внешняя цилиндрическая поверхность (длина 23 мм на диаметре 73,2 мм) и первый от периферии гофр.The glass is installed on the matrix upside down and the first corrugation is pulled out from the periphery (Fig. 4). Thus, as a result of this operation, an external cylindrical surface (length 23 mm on a diameter of 73.2 mm) and the first corrugation from the periphery are formed.

Суммарная площадь сформированных поверхностей в таком случае составитThe total area of the formed surfaces in this case will be

Figure 00000017
Figure 00000017

площадь вытягиваемого цилиндра:elongated cylinder area:

Figure 00000018
Figure 00000018

а глубина вытяжки:and drawing depth:

Figure 00000019
Figure 00000019

На следующем (втором) переходе деталь переворачивается дном кверху и формируется следующий полуфабрикат (фиг. 5), при этом глубина вытяжки определяется аналогично:At the next (second) transition, the part is turned upside down and the next semi-finished product is formed (Fig. 5), while the drawing depth is determined similarly:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

Аналогичным образом выполняется третий переход, в результате которого формируется второй от периферии гофр (фиг. 6). Глубина вытяжки определяется так же, как и на предыдущих переходах:Similarly, the third transition is performed, as a result of which a second corrugation is formed from the periphery (Fig. 6). The drawing depth is determined in the same way as in the previous transitions:

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

На последнем переходе глубина вытяжки составит 6,4 мм и в результате операции формируется окончательная деталь (фиг. 7).At the last transition, the drawing depth will be 6.4 mm and as a result of the operation, the final part is formed (Fig. 7).

Таким образом, данный способ изготовления мембран позволяет получать радиально гофрированные мембраны с гладкими, без складок поверхностями и с относительной глубиной рифления

Figure 00000026
.Thus, this method of manufacturing membranes allows to obtain radially corrugated membranes with smooth, wrinkle-free surfaces and with a relative depth of corrugation
Figure 00000026
.

Claims (1)

Способ изготовления радиально гофрированной мембраны, включающий вырубку из листа круглой заготовки, вытяжку из нее полуфабриката в виде стакана, а затем - процесс формирования гофрированного днища последовательными по переходам вытяжками с выворачиванием, отличающийся тем, что при формировании гофрированного днища гофры формируют от периферии к центру, причем на каждом переходе осуществляют вытяжку стакана, площадь которого и глубину вытяжки уменьшают, а рабочий ход пуансона L определяют по зависимости:
Figure 00000027

где Fц - площадь боковой поверхности вытягиваемого на данном переходе цилиндра;
D - диаметр пуансона на данном переходе,
при этом количество переходов вытяжки устанавливают равным удвоенному числу гофр.
A method of manufacturing a radially corrugated membrane, including cutting a round billet from a sheet, drawing a semi-finished product from it in the form of a glass, and then the process of forming the corrugated bottom by successive transitions with extracts with inversion, characterized in that the corrugations are formed from the periphery to the center when forming the corrugated bottom, moreover, at each transition, the cup is drawn, the area of which and the drawing depth are reduced, and the stroke of the punch L is determined by the dependence
Figure 00000027

where F n - side surface area drained at this transition of the cylinder;
D is the diameter of the punch at this transition,
while the number of transitions of the hood is set equal to twice the number of corrugations.
RU2014129986/02A 2014-07-21 2014-07-21 Production of deep-profile corrugated membrane RU2576970C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014129986/02A RU2576970C1 (en) 2014-07-21 2014-07-21 Production of deep-profile corrugated membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014129986/02A RU2576970C1 (en) 2014-07-21 2014-07-21 Production of deep-profile corrugated membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576970C1 true RU2576970C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014129986/02A RU2576970C1 (en) 2014-07-21 2014-07-21 Production of deep-profile corrugated membrane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576970C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942849A1 (en) * 1977-03-10 1982-07-15 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of producing circular corrugation membranes
FR2641217A1 (en) * 1988-12-30 1990-07-06 Isoform METHOD AND DEVICE FOR SCRAPPING SHEET MATERIALS ON AN ELASTIC FORMING MATRIX
RU2200807C2 (en) * 2000-07-11 2003-03-20 Увакин Валентин Федорович Corrugated envelope
RU2292532C1 (en) * 2005-11-17 2007-01-27 Борис Петрович Босов Method of production of membranes for elastic-sensitive elements (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942849A1 (en) * 1977-03-10 1982-07-15 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of producing circular corrugation membranes
FR2641217A1 (en) * 1988-12-30 1990-07-06 Isoform METHOD AND DEVICE FOR SCRAPPING SHEET MATERIALS ON AN ELASTIC FORMING MATRIX
RU2200807C2 (en) * 2000-07-11 2003-03-20 Увакин Валентин Федорович Corrugated envelope
RU2292532C1 (en) * 2005-11-17 2007-01-27 Борис Петрович Босов Method of production of membranes for elastic-sensitive elements (versions)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗУБЦОВ М.Е. Листовая штамповка, Л., Машиностроение, 1980, с.195-196; *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2566941C2 (en) Can body
KR100769253B1 (en) Method for designing shape in ring rolling process
EA027227B1 (en) Method for manufacturing molded material
CN104334293B (en) For the method producing tank shape parts with forming technology
JP2008290154A (en) Apparatus and method for manufacturing pipe connector
CN104028607A (en) Machining method for improving finish product quality of spinning thickness-reduced pipe
CN107186100B (en) Pipe rotary groove preforming method and pipe
US3258833A (en) Method and apparatus for making rims for vehicle wheels having pneumatic tires
RU2576970C1 (en) Production of deep-profile corrugated membrane
CN104259745A (en) Forming method of annular forge piece with flange side and mould used for implementing forming method
JPH07151230A (en) Manufacture of metal bellows
Kupchuk et al. Development of the technological process of forming rings from sheet samples by stamping rollers and rotary hood
CN110842120B (en) Rolling and rotary forming method for large-taper complex special-shaped ring disc type component
JP6877943B2 (en) How to make bottle cans
RU2013124509A (en) METHOD FOR ROTARY EXTRACTION OF THIN-WALLED CASES WITH THICKNESSES
JP6344780B2 (en) Manufacture of can lids
Oba et al. Two-step forming for improvement of forming limit in rotary nosing with relieved die for fabrication of axisymmetric and eccentric nosed tubes
JP2006097809A (en) Manufacturing method of high-precision ring
US20180029097A1 (en) Hydrostatic cyclic expansion extrusion process for producing ultrafine-grained rods
RU2532581C2 (en) Forming of thin-wall axially symmetric parts of truncated tapered shape and device to this endfield: process engineering
CN105952891A (en) Elastic metal sealing ring
Sun et al. Numerical investigation on tooth filling of clutch drum forming processes
SU1579626A1 (en) Method of producing forings of disks
RU2769797C1 (en) Method of flanging thin-walled axisymmetric conical parts
RU2814100C1 (en) Method for manufacturing complex-profile shells with internal grooves

Legal Events

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

Effective date: 20160722