RU2580269C1 - Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece - Google Patents
Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece Download PDFInfo
- Publication number
- RU2580269C1 RU2580269C1 RU2014140637/02A RU2014140637A RU2580269C1 RU 2580269 C1 RU2580269 C1 RU 2580269C1 RU 2014140637/02 A RU2014140637/02 A RU 2014140637/02A RU 2014140637 A RU2014140637 A RU 2014140637A RU 2580269 C1 RU2580269 C1 RU 2580269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic ring
- workpiece
- punch
- elastic
- conical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
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 раздачи с растяжением полой конической заготовки, состоящее из пуансона для раздачи, матрицы, прижима, выталкивателя и контейнера (а.с. СССР №1748905, МПК B21D 22/30, опуб. 23.07.1992, бюл. №27). В результате того, что после раздачи конической заготовки, ее меньший торец зажимается инструментом и заготовка дополнительно растягивается в осевом направлении, точность обводов штампованной детали значительно увеличивается.A device for distribution with stretching of a hollow conical billet, consisting of a punch for distribution, matrix, clamp, ejector and container (AS USSR No. 1748905, IPC B21D 22/30, publ. 23.07.1992, bull. No. 27). As a result of the fact that after the distribution of the conical billet, its smaller end is clamped by the tool and the workpiece is additionally stretched in the axial direction, the accuracy of the contours of the stamped part is significantly increased.
Недостаток этого устройства в том, что нижний прижим является жестким и не обеспечивает равномерного зажима заготовки по всей его рабочей поверхности. Это происходит из-за перекоса заготовки при установке после прижима ее по большому торцу. Поэтому возможен выров части заготовки по меньшему диаметру из-за необходимости при формовке прикладывать большие усилия нижнего прижима, несмотря на то, что поверхность нижнего зажима выполняется шероховатой (для усиления фактора удержания заготовки от выскальзывания). Эта часть заготовки является технологическим припуском, что увеличивает расход металла.The disadvantage of this device is that the lower clamp is rigid and does not provide uniform clamping of the workpiece over its entire working surface. This is due to the skew of the workpiece during installation after pressing it along the large end. Therefore, it is possible to align part of the workpiece with a smaller diameter due to the need to apply large forces of the lower clamp during molding, despite the fact that the surface of the lower clamp is roughened (to enhance the factor of holding the workpiece from slipping). This part of the workpiece is a technological allowance, which increases the consumption of metal.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для формообразования оболочек сужающейся формы (Пат. 78709 Российская Федерация, МПК7 B21D 20/30, опубл. 10.12.2008, бюл. №34), содержащее пуансон, контейнер, прижим, выталкиватель, матрицу, плиту штампа, на которую установлен контейнер, внутри него на плите штампа расположен эластичный элемент, размещенный на подкладной плите, между плитой штампа и подкладной плитой расположен эластичный буфер. Эластичный элемент выполнен в виде кольца прямоугольного сечения со срезанной со стороны пуансона частью в виде конического сечения, больший диаметр которого равен внутреннему диаметру матрицы, а меньший диаметр равен диаметру выталкивателя, и высотой, равной расстоянию от нижней поверхности матрицы до ближайшей от матрицы точки выталкивателя в исходном положении, кроме того, между подкладной плитой и нижней плитой штампа выполнен дополнительный эластичный кольцевой элемент прямоугольного сечения с высотой, равной расстоянию от плиты штампа до подкладной плиты, наружным диаметром меньше внутреннего диаметра контейнера, а внутренним диаметром больше диаметра выталкивателя. Эластичный элемент может быть сплошным или составным.The closest in technical essence is a device for forming shells of a tapering shape (Pat. 78709 Russian Federation, IPC 7 B21D 20/30, publ. 10.12.2008, bull. No. 34), containing a punch, container, clamp, ejector, die, plate a die on which the container is mounted, an elastic element located on the underlay plate is located inside it on the die plate, an elastic buffer is located between the die plate and the underlay plate. The elastic element is made in the form of a ring of rectangular cross section with a part cut off from the punch in the form of a conical section, the larger diameter of which is equal to the inner diameter of the matrix, and the smaller diameter is equal to the diameter of the ejector, and a height equal to the distance from the bottom surface of the matrix to the ejector point closest to the matrix in the initial position, in addition, between the backing plate and the bottom plate of the stamp is made an additional elastic annular element of rectangular cross section with a height equal to the distance from the plates s of the stamp to the underlay plate, the outer diameter less than the inner diameter of the container, and the inner diameter larger than the diameter of the ejector. The elastic element may be solid or composite.
Кроме жесткого нижнего прижима, эластичный элемент, используемый в устройстве, создает дополнительный прижим и за счет активных сил трения между заготовкой и пуансоном снижает необходимое усилие зажима заготовки на малом торце заготовки.In addition to the rigid lower clamp, the elastic element used in the device creates an additional clamp and, due to the active friction forces between the workpiece and the punch, reduces the required clamping force of the workpiece at the small end of the workpiece.
Рассмотренное устройство не лишено недостатков, что и в первом случае для деталей с соотношением dн/Dн≤0,6, где dн, Dн - наименьший и наибольший диаметры заготовки. Недостатком устройства является и очень большое усилие деформирования из-за дополнительного сжатия эластичного элемента.The considered device is not without drawbacks, as in the first case for parts with a ratio of d n / D n ≤0.6, where d n , D n - the smallest and largest diameters of the workpiece. A disadvantage of the device is a very large deformation force due to additional compression of the elastic element.
Задачей изобретения, обеспечивающей равномерный зажим заготовки по всей поверхности нижнего зажима, является повышение выхода годного металла за счет устранения брака, уменьшение усилия процесса деформирования и получение более качественной детали за счет достижения равномерной толщины по всему объему заготовки.The objective of the invention, ensuring uniform clamping of the workpiece over the entire surface of the lower clamp, is to increase the yield of metal by eliminating marriage, reducing the stress of the deformation process and obtaining better parts by achieving uniform thickness throughout the volume of the workpiece.
Задача решается за счет того, что в устройстве для отбортовки и формовки конической заготовки, содержащем матрицу, верхний конический прижим, нижний прижим, пуансон, согласно изобретению, на нижнем прижиме дополнительно установлено упругое кольцо в виде усеченной конической оболочки, внутренняя поверхность которой соответствует наружной поверхности нижней части пуансона, а толщина упругого кольца должна удовлетворять неравенству:The problem is solved due to the fact that in the device for flanging and forming a conical billet containing a matrix, an upper conical clamp, a lower clamp, a punch, according to the invention, an elastic ring in the form of a truncated conical shell, the inner surface of which corresponds to the outer surface, is additionally installed on the lower clamp the lower part of the punch, and the thickness of the elastic ring must satisfy the inequality:
причем величина зазора между наружными диаметрами упругого кольца и диаметрами рабочей поверхности нижнего прижима должна удовлетворять соотношению:moreover, the gap between the outer diameters of the elastic ring and the diameters of the working surface of the lower clip must satisfy the ratio:
где Δ - зазор между наружными диаметрами упругого кольца и рабочей поверхностью нижнего прижима;where Δ is the gap between the outer diameters of the elastic ring and the working surface of the lower clip;
- величина предельного значения упругой деформации; - the value of the limiting value of elastic deformation;
Sк, hк, α - соответственно толщина, высота, угол конусности упругого кольца;S to , h to , α - respectively the thickness, height, taper angle of the elastic ring;
Dк - наибольший диаметр внутренней конической поверхности упругого кольца, равный наименьшему диаметру рабочей поверхности пуансона, формирующей внутреннюю поверхность детали;D to - the largest diameter of the inner conical surface of the elastic ring, equal to the smallest diameter of the working surface of the punch forming the inner surface of the part;
ƒ - коэффициент трения между заготовкой и пуансоном;ƒ is the coefficient of friction between the workpiece and the punch;
σв - предел прочности заготовки (материала);σ in - tensile strength of the workpiece (material);
R - средний радиус внутренней конической поверхности упругого кольца;R is the average radius of the inner conical surface of the elastic ring;
Е - модуль упругости упругого кольца;E is the elastic modulus of the elastic ring;
εθ - деформация упругого кольца по окружности среднего диаметра 2R;ε θ is the deformation of the elastic ring around the circumference of the average diameter 2R;
Sзаг - толщина заготовки.S zag - the thickness of the workpiece.
Поставленная задача достигается с помощью устройства, схема которого представлена.The task is achieved using the device, a diagram of which is presented.
Оно состоит из верхнего конического прижима 1, конической матрицы 2, пуансона 3, упругого кольца в виде конической оболочки 4, нижнего прижима 5, опорного кольца 7. It consists of an upper
Заготовка 6Harvest 6
Коническая заготовка 6 (как правило, сварная) устанавливается в матрице 2 с тем же углом конусности, что и заготовка, которая прижимается коническим прижимом 1 по той части заготовки, которая ближе к большему торцу. При опускании пунсона вниз сначала происходит отбортовка заготовки в той части, которая находится ближе к зажатому по большему диаметру торцу заготовки. В этой части заготовка утоняется наиболее сильно до момента, пока заготовка не коснется рабочей поверхности пуансона со стороны малого торца и не прижмется к упругому кольцу 4. При дальнейшем движении пуансона вниз нижняя часть заготовки зажимается между пуансоном и упругим кольцом, внутренняя поверхность которого соответствует рабочей поверхности пуансона. Упругое кольцо имеет возможность свободно перемещаться на величину зазора, если его ось симметрии не совпадает с осью симметрии заготовки. Это дает возможность плотно и равномерно прижимать заготовку к пуансону и устранять выров заготовки в случае ее неравномерного прижатия. Упругое кольцо имеет возможность деформироваться в упругой области, увеличив свой диаметр в пределах упругой деформации материала кольца 0,3-0,8%. Как правило это закаленные стали, типа сталь 65Г, бериллиевая бронза Бр Б2, титан. При этом величина давления, с которым заготовка прижимается к пуансону, составит:The conical billet 6 (usually welded) is installed in the
Сила Fтр, с которой упругое кольцо удерживает малый торец заготовки, составит:The force F Tr , with which the elastic ring holds the small end face of the workpiece, will be:
где Fк - площадь внутренней поверхности упругого кольца.where F to - the area of the inner surface of the elastic ring.
Сила Fтр должна быть не меньше усилия Рф, с которым заготовка может выскользнуть из зажима. В условиях формовки это усилие равно:The force F Tr should be not less than the force P f with which the workpiece can slip out of the clamp. Under molding conditions, this force is equal to:
Приравняв уравнение (3) и (4), имеем:Equating equation (3) and (4), we have:
Считая, что упругое кольцо по форме близко к конической оболочке, получим:Assuming that the elastic ring is close in shape to the conical shell, we obtain:
где α - угол конусности между касательной, проведенной в точке среднего радиуса упругого элемента, и осью устройства, равный углу конусности образующей рабочей поверхности пуансона в точке, соответствующей радиусу R пуансона;where α is the taper angle between the tangent drawn at the point of the average radius of the elastic element and the axis of the device, equal to the taper angle of the generatrix of the working surface of the punch at a point corresponding to the radius R of the punch;
где dк=Dк-2Dк(0,05-0,1)tgα - наименьший диаметр внутренней поверхности упругого кольца, равный диаметру торца пуансона (вычитаемое представляет собой величину технологического припуска под обрезку).where d k = D k -2D k (0.05-0.1) tgα is the smallest diameter of the inner surface of the elastic ring equal to the diameter of the end face of the punch (subtracted is the value of the technological allowance for cutting).
С учетом зависимостей (3, 4, 5, 6) можно найти толщину упругого кольца:Given the dependencies (3, 4, 5, 6), we can find the thickness of the elastic ring:
Угол конусности упругого кольца должен удовлетворять соотношению:The taper angle of the elastic ring must satisfy the relation:
tgα≥ƒк,tgα≥ƒ k ,
где ƒк - коэффициент трения между внутренней поверхностью упругого элемента и заготовкой.where ƒ to is the coefficient of friction between the inner surface of the elastic element and the workpiece.
Во избежание пластической деформации упругого кольца, он имеет ограничения при раздаче. При этом зазор, т.е. разница между наружными диаметрами упругого кольца и диаметрами рабочей поверхности нижнего прижима, которая ограничивает перемещение упругого кольца, постоянна по высоте и должна определяться:In order to avoid plastic deformation of the elastic ring, it has limitations in the distribution. In this case, the gap, i.e. the difference between the outer diameters of the elastic ring and the diameters of the working surface of the lower clip, which limits the movement of the elastic ring, is constant in height and should be determined:
При дальнейшем движении пуансона вниз происходит процесс формовки в условиях, близких к плоско-деформированному состоянию, когда тангенциальная деформация близка к нулю. В этих условиях наиболее сильно утоняются элементы, расположенные в области малого торца, которые при отбортовке имеют большие толщины, чем элементы, находящиеся в области большего торца. Это обстоятельство выравнивает толщину детали по всей поверхности в разных сечениях.With further movement of the punch down, the molding process takes place under conditions close to a plane-deformed state, when the tangential deformation is close to zero. Under these conditions, the elements located in the region of the small end face, which, when flanging, have larger thicknesses than the elements located in the region of the larger end face, are most thinned. This circumstance evens out the thickness of the part over the entire surface in different sections.
Предлагаемое устройство позволяет получить по всей поверхности деталь с достаточно высокой точностью геометрических размеров, в том числе и по толщине заготовки, облегчая компоновку с другими деталями, например в двигателях летательных аппаратов; повысить коэффициент использования материала, тем самым сокращая расход металла.The proposed device allows to obtain on the entire surface of the part with a sufficiently high accuracy of geometric dimensions, including the thickness of the workpiece, facilitating the layout with other parts, for example, in aircraft engines; increase the utilization of the material, thereby reducing metal consumption.
Claims (1)
причем величина зазора между наружными диаметрами упругого кольца и диаметрами рабочей поверхности нижнего прижима удовлетворяет соотношению:
где Δ - зазор между наружными диаметрами упругого кольца и рабочей поверхностью нижнего прижима;
- величина предельного значения упругой деформации;
Sк, hк, α - соответственно толщина, высота, угол конусности упругого кольца;
Dк - наибольший диаметр внутренней конической поверхности упругого кольца, равный наименьшему диаметру рабочей поверхности пуансона, формирующей внутреннюю поверхность детали;
ƒ - коэффициент трения между заготовкой и пуансоном;
σв - предел прочности материала заготовки;
R - средний радиус упругого кольца;
Е - модуль упругости упругого кольца;
εθ - деформация упругого кольца по окружности среднего диаметра 2R;
Sзаг - толщина заготовки. A device for flanging and forming a conical billet containing a matrix, an upper conical clamp, a lower clamp, a punch, characterized in that it is equipped with an elastic ring mounted on the lower clamp in the form of a truncated conical shell, the inner surface of which corresponds to the outer surface of the lower part of the punch, and the thickness elastic ring satisfies the inequality:
and the gap between the outer diameters of the elastic ring and the diameters of the working surface of the lower clip satisfies the ratio:
where Δ is the gap between the outer diameters of the elastic ring and the working surface of the lower clip;
- the value of the limiting value of elastic deformation;
S to , h to , α - respectively the thickness, height, taper angle of the elastic ring;
D to - the largest diameter of the inner conical surface of the elastic ring, equal to the smallest diameter of the working surface of the punch forming the inner surface of the part;
ƒ is the coefficient of friction between the workpiece and the punch;
σ in - tensile strength of the workpiece material;
R is the average radius of the elastic ring;
E is the elastic modulus of the elastic ring;
ε θ is the deformation of the elastic ring around the circumference of the average diameter 2R;
S zag - the thickness of the workpiece.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140637/02A RU2580269C1 (en) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140637/02A RU2580269C1 (en) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2580269C1 true RU2580269C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014140637/02A RU2580269C1 (en) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2580269C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2632309C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-10-03 | Акционерное общество "Трубодеталь" (АО "Трубодеталь") | Punch for flanging branch in tube blank wall (versions) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4111024A (en) * | 1976-04-08 | 1978-09-05 | Asea Aktiebolag | Pressing tool structure for sheet metal forming |
SU1611511A1 (en) * | 1988-05-10 | 1990-12-07 | Ульяновский политехнический институт | Method of producing hollow articles |
RU78709U1 (en) * | 2008-04-02 | 2008-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева (СГАУ) | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL TRUNKED SHRINKING SHELLS |
RU102543U1 (en) * | 2010-10-01 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" СГАУ | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL AXISYMMETRIC CONVEX DETAILS |
-
2014
- 2014-10-07 RU RU2014140637/02A patent/RU2580269C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4111024A (en) * | 1976-04-08 | 1978-09-05 | Asea Aktiebolag | Pressing tool structure for sheet metal forming |
SU1611511A1 (en) * | 1988-05-10 | 1990-12-07 | Ульяновский политехнический институт | Method of producing hollow articles |
RU78709U1 (en) * | 2008-04-02 | 2008-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева (СГАУ) | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL TRUNKED SHRINKING SHELLS |
RU102543U1 (en) * | 2010-10-01 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" СГАУ | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL AXISYMMETRIC CONVEX DETAILS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2632309C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-10-03 | Акционерное общество "Трубодеталь" (АО "Трубодеталь") | Punch for flanging branch in tube blank wall (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2974808B1 (en) | Method for manufacturing molded material | |
WO2017006830A1 (en) | Protrusion molding device, protrusion molding method, and molded article | |
JP6673760B2 (en) | Projection forming apparatus, projection forming method | |
US7308814B2 (en) | Method for perforating a sheet | |
RU107083U1 (en) | STAMP FOR MANUFACTURE OF AXISYMMETRIC HOLLOW PRODUCTS BY EXTRACTION AND SECURITY | |
RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
CN105414233A (en) | Backward extrusion die with back pressure and processing technology adopting same | |
RU2580269C1 (en) | Device for folding and forming of thin-wall conical workpiece | |
RU2493928C1 (en) | Device for forming thin-wall axially symmetric parts shaped to truncated cone | |
JP5157716B2 (en) | Method for manufacturing universal joint yoke | |
Cazac et al. | Design and Implementation of a Device for Nanostructuring of Metallic Materials by Multiaxial Forging Method | |
KR20120127974A (en) | Grain refining method for tubular metallic material | |
RU2567079C1 (en) | Device for shaping of thin-walled axisymmetric details with truncated narrowed shape | |
RU78709U1 (en) | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL TRUNKED SHRINKING SHELLS | |
RU2551036C1 (en) | Device for shaping of thin-wall axisymmetrical parts of flattened converging shape | |
CN106862396B (en) | Precision stamping part shaping dies and method | |
CN206810990U (en) | Precision stamping part shaping dies | |
RU2494830C2 (en) | Die for deep drawing of axially symmetric parts | |
RU2548867C2 (en) | Device for forming thin-wall axially symmetric parts shaped to barrels | |
RU115256U1 (en) | DEVICE FOR FORMING A RING THIN-WALL BILL | |
JP2021074723A (en) | Press molding method | |
RU85377U1 (en) | DEVICE FOR DISTRIBUTION OF THIN-WALLED CYLINDER RINGS | |
RU2491144C2 (en) | Method of producing hollow cylindrical articles | |
RU102543U1 (en) | DEVICE FOR FORMING THIN-WALL AXISYMMETRIC CONVEX DETAILS | |
RU2563062C2 (en) | Tool for moulding articles with metal backflow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191008 |