RU2608925C1 - Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном - Google Patents
Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608925C1 RU2608925C1 RU2015133552A RU2015133552A RU2608925C1 RU 2608925 C1 RU2608925 C1 RU 2608925C1 RU 2015133552 A RU2015133552 A RU 2015133552A RU 2015133552 A RU2015133552 A RU 2015133552A RU 2608925 C1 RU2608925 C1 RU 2608925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transition section
- punch
- radius
- flat bottom
- curvature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области обработки металлов давлением, и может быть использовано для вытяжки сферических деталей с плоским дном. Пуансон выполнен с переходным участком, соединяющим торцевую плоскую часть и боковую сферическую часть, в виде криволинейной образующей с монотонно возрастающим радиусом кривизны. Уменьшаются утонения и разрыв стенки детали, сокращаются технологические переходы. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном.
При глубокой вытяжке полусферы происходит быстрое уменьшение толщины в полюсе сферы. На практике для получения полусферы применяют сложный многопереходный процесс вытяжки осесимметричного ступенчатого полуфабриката с плоским торцом и радиусом закругления. После проводят обтяжку жестким инструментом и калибровкой [Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение. 1989. - 148-153 с.; Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология автоматизации листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 134-136 с.].
При наличии трения по поверхности пуансона участки заготовки, контактирующие с рабочим торцом пуансона, испытывают действия сил трения, затрудняющих перемещение заготовки относительно пуансона и уменьшающих утонение, что приводит к смещению опасного сечения от полюса сферы. Сечение с минимальной толщиной, по которому может произойти разрушение при вытяжке сферических деталей, расположено примерно на радиусе, составляющем 1/3…1/4 радиуса цилиндрической части пуансона [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 198 с.].
Радиус закругления пуансона оказывает существенное влияние на утонение стенок материала у дна изделия при операциях вытяжки. При малом значении радиуса снижается эффективная прочность в опасном сечении изделия. Это происходит из-за превышения меридионального напряжения относительно напряжения текучести, так как пластическая деформация и упрочнение материала малы вследствие отсутствия деформации на плоском торце [Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. - М.: Машиностроение, 1979. - 270-271 с.].
Из существующего уровня техники известен пуансон, являющийся наиболее близким к заявленному техническому решению как конструктивно, так и функционально, принятый за прототип, который включает торцевую плоскую часть, сферическую часть и соединяющий их переходный участок, выполненный по радиусу скругления [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 196-199 с.].
Недостатком прототипа является сосредоточение деформации на радиусе закругления при вытяжке тонкостенной оболочки и, как следствие, образование локальных утонений (шейки) и разрывов детали.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке.
Достигаемый технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в пуансоне для вытяжки полусферических деталей с плоским дном, включающем торцевую плоскую часть, боковую сферическую часть с радиусом Rсф и соединяющий их переходный участок, выполненный по криволинейной образующей, образующая переходного участка выполнена с монотонно возрастающим от радиуса Rсф радиусом кривизны R и задана уравнением χ=a1x+a2x2, где χ=1/R - кривизна переходного участка; х - текущая координата точки образующей переходного участка с кривизной χ; a1 и а2 - коэффициенты, характеризующие форму детали и определяемые как: ; ; хА - координата точки сочленения сферической части пуансона с переходным участком; α - угол между осью полусферической детали и радиусом сферы в точке сочленения сферической части с переходным участком.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен заявленный пуансон.
Согласно изобретению, пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном содержит боковую сферическую часть 1 с радиусом Rсф, торцевую плоскую часть 2 радиусом r0 и соединяющий их в точках А и O1 переходный участок 3 с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от Rсф до ∞ (при нулевой кривизне), заданный уравнением χ=a1x+a2x2.
Отсчет координаты х ведется относительно системы координат (х,у) на радиусе r0 плоского дна с центром в точке O1.
При этом в точке А, расположенной на профиле пуансона в сопряжении образующей сферической части 1 с криволинейной образующей переходного участка 3, выполняется условие χ=1/Rсф, ϕ=α.
В точке О1, расположенной на профиле пуансона в сопряжении криволинейной образующей переходного участка 3 с образующей плоской части 2, выполняется условие χ=0.
Координаты точек О1 и А определяются так же, как и в прототипе, исходя из формы вытягиваемой полусферической детали с плоским дном.
Коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах приведенного выше уравнения переходного участка вычисляются следующим образом.
Из представленного изображения (см. чертеж) следует:
χdx=Cos(ϕ)dϕ,
Примем за характерный размер R=1 (для упрощения расчетов), тогда получим систему уравнений согласно заданным условиям:
Выражая коэффициент а2 из первого уравнения системы и подставляя во второе, получаем:
где: хА=Sin(α)-r0.
Заявленная конфигурация переходного участка обеспечивает благоприятное распределение деформации по толщине, что уменьшает локальное утонение стенки вдоль образующей детали и предотвращает разрыв. Экспериментально установлено, что локальное утонение стенки вдоль образующей детали при обработке заявленным пуансоном снижено до 20% по сравнению с прототипом.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке - решена и заявленный технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном - достигнут.
Применение заявленного пуансона при вытяжке полусферических деталей с плоским дном за несколько переходов обеспечит дополнительный технический результат - сокращение технологических переходов вследствие равномерного распределения деформаций по толщине вдоль образующей детали.
Указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, приведенных в заявке вкупе с известными из уровня техники;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Настоящее изобретение относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном пуансоном.
При глубокой вытяжке полусферы происходит быстрое уменьшение толщины в полюсе сферы. На практике для получения полусферы применяют сложный многопереходный процесс вытяжки осесимметричного ступенчатого полуфабриката с плоским торцом и радиусом закругления. После проводят обтяжку жестким инструментом и калибровкой [Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение. 1989. - 148-153 с.; Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология автоматизации листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 134-136 с.].
При наличии трения по поверхности пуансона участки заготовки, контактирующие с рабочим торцом пуансона, испытывают действия сил трения, затрудняющих перемещение заготовки относительно пуансона и уменьшающих утонение, что приводит к смещению опасного сечения от полюса сферы. Сечение с минимальной толщиной, по которому может произойти разрушение при вытяжке сферических деталей, расположено примерно на радиусе, составляющем 1/3…1/4 радиуса цилиндрической части пуансона [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 198 с.].
Радиус закругления пуансона оказывает существенное влияние на утонение стенок материала у дна изделия при операциях вытяжки. При малом значении радиуса снижается эффективная прочность в опасном сечении изделия. Это происходит из-за превышения меридионального напряжения относительно напряжения текучести, так как пластическая деформация и упрочнение материала малы вследствие отсутствия деформации на плоском торце [Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. - М. Машиностроение, 1979. - 270-271 с.].
Из существующего уровня техники известен пуансон, являющийся наиболее близким к заявленному техническому решению как конструктивно, так и функционально, принятый за прототип, который включает торцевую плоскую часть, сферическую часть и соединяющий их переходный участок, выполненный по радиусу скругления [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 196-199 с.].
Недостатком прототипа является сосредоточение деформации на радиусе закругления при вытяжке тонкостенной оболочки и, как следствие, образование локальных утонений (шейки) и разрывов детали.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке.
Достигаемый технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном.
Поставленная задача решается и заявленный технический результат достигается тем, что в пуансоне для вытяжки полусферических деталей с плоским дном, включающем торцевую плоскую часть, боковую сферическую часть с радиусом Rcф и соединяющий их переходный участок, выполненный по криволинейной образующей, переходный участок выполнен по образующей с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от Rcф до ∞, оптимально образующую переходного участка задавать уравнением χ=a1x+a2x2, где χ=1/R - кривизна переходного участка, х - координата точки образующей переходного участка с кривизной χ, а1, а2 - коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах уравнения, определяемые параметрами детали.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен заявленный пуансон.
Согласно изобретению пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном содержит боковую сферическую часть 1 с радиусом Rcф, торцевую плоскую часть 2 радиусом r0 и соединяющий их в точках А и O1 переходный участок 3 с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от Rcф до ∞, оптимально заданный уравнением χ=a1x+a2x2.
Отсчет координаты х ведется относительно системы координат (х,y) на радиусе r0 плоского дна с центром в точке O1.
При этом в точке А, расположенной на профиле пуансона в сопряжении образующей сферической части 1 с криволинейной образующей переходного участка 3, выполняется условие χ=1/Rсф, ϕ=α.
В точке O1, расположенной на профиле пуансона в сопряжении криволинейной образующей переходного участка 3 с образующей плоской части 2, выполняется условие χ=0.
Координаты точек O1 и А определяются так же, как и в прототипе, исходя из формы вытягиваемой полусферической детали с плоским дном.
Коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах вышепрведенного уравнения переходного участка вычисляются следующим образом.
Из представленного изображения (см чертеж) следует:
χdx=Cos(ϕ)dϕ,
Примем за характерный размер R=1, тогда получим систему уравнений согласно заданным условиям:
Выражая коэффициент а2 из первого уравнения системы и подставляя во второе, получаем:
где: хА=Sin(α)-r0.
Заявленная конфигурация переходного участка обеспечивает благоприятное распределение деформации по толщине, что уменьшает локальное утонение стенки вдоль образующей детали и предотвращает разрыв. Экспериментально установлено, что локальное утонение стенки вдоль образующей детали при обработке заявленным пуансоном снижено до 20% по сравнению с прототипом.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке - решена и заявленный технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном - достигнут.
Применение заявленного пуансона при вытяжке полусферических деталей с плоским дном за несколько переходов обеспечит дополнительный технический результат - сокращение технологических переходов вследствие равномерного распределения деформаций по толщине вдоль образующей детали.
Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, приведенных в заявке вкупе с известными из уровня техники;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (9)
- Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном, включающий торцевую плоскую часть, боковую сферическую часть и соединяющий их переходный участок, выполненный по криволинейной образующей, отличающийся тем, что образующая переходного участка выполнена с монотонно возрастающим радиусом кривизны R и задана уравнением
- χ=a1x+a2x2,
- где χ=1/R - кривизна переходного участка;
- х - текущая координата точки образующей переходного участка с кривизной χ;
- a1 и а2 - коэффициенты, характеризующие форму детали и определяемые как:
- где хА - координата точки сочленения сферической части пуансона с переходным участком;
- α - угол между осью полусферической детали и радиусом сферы в точке сочленения сферической части с переходным участком.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133552A RU2608925C1 (ru) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133552A RU2608925C1 (ru) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2608925C1 true RU2608925C1 (ru) | 2017-01-26 |
Family
ID=58456976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015133552A RU2608925C1 (ru) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608925C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697307C1 (ru) * | 2019-01-15 | 2019-08-13 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СИСТЕМЫ АРМИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ" (ООО "Сафит") | Пуансон первого перехода для двухпереходной вытяжки тонких оболочек вращения с криволинейной поверхностью |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3109510A1 (de) * | 1980-03-27 | 1981-12-24 | Modine Manufacturing Co., 53401 Racine, Wis. | Verfahren zum anformen von flanschen an einem blech, das danach hergestellte erzeugnis und vorrichtung zur herstellung dieses erzeugnisses |
RU43480U1 (ru) * | 2004-09-20 | 2005-01-27 | ОАО "Бийский котельный завод" (ОАО "БиКЗ") | Пуансон штампа вытяжки |
RU2451571C2 (ru) * | 2006-12-27 | 2012-05-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Пуансон для операций холодной штамповки |
-
2015
- 2015-08-11 RU RU2015133552A patent/RU2608925C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3109510A1 (de) * | 1980-03-27 | 1981-12-24 | Modine Manufacturing Co., 53401 Racine, Wis. | Verfahren zum anformen von flanschen an einem blech, das danach hergestellte erzeugnis und vorrichtung zur herstellung dieses erzeugnisses |
RU43480U1 (ru) * | 2004-09-20 | 2005-01-27 | ОАО "Бийский котельный завод" (ОАО "БиКЗ") | Пуансон штампа вытяжки |
RU2451571C2 (ru) * | 2006-12-27 | 2012-05-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Пуансон для операций холодной штамповки |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПОПОВ Е.А. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ, M.MАШИНОСТРОЕНИЕ, 1977, С.196-199. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697307C1 (ru) * | 2019-01-15 | 2019-08-13 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СИСТЕМЫ АРМИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ" (ООО "Сафит") | Пуансон первого перехода для двухпереходной вытяжки тонких оболочек вращения с криволинейной поверхностью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2021167024A (ja) | 缶体の製造方法 | |
EP3272437B1 (en) | Press-forming method and press-forming tool | |
RU2608925C1 (ru) | Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном | |
Rivas-Menchi et al. | Performance evaluation of analytical expressions for cylindrical and rectangular deep drawing force estimation | |
KR101957003B1 (ko) | 아이어닝 가공용 금형 및 성형재 제조 방법 | |
JPH09271857A (ja) | バルジ加工方法および装置 | |
US9120143B2 (en) | Cut-off end surface improvement | |
JP5392168B2 (ja) | コイニング加工方法及びその装置 | |
RU2584195C1 (ru) | Способ изготовления цилиндрических деталей с конической частью | |
JP2011240362A (ja) | プーリの成形方法 | |
JP5157716B2 (ja) | 自在継手用ヨークの製造方法 | |
JP6515274B2 (ja) | 端部増肉鋼管の製造装置および製造方法 | |
RU2559623C1 (ru) | Способ формообразования тонкостенных тройников | |
RU2626253C2 (ru) | Способ формообразования листовых деталей двоякой кривизны | |
JP7070287B2 (ja) | プレス成形部品の製造方法、及びプレス成形部品 | |
JP2018079494A (ja) | 金属管の製造方法及びその装置 | |
JP7310777B2 (ja) | プレス成形方法、中間成形用プレス成形金型およびプレス成形品 | |
JP2020093303A (ja) | プレス部品の製造方法及び下金型の設計方法 | |
JP6323415B2 (ja) | ブランク形状決定方法 | |
JP6519984B2 (ja) | 同時異種加工管部材の製造方法 | |
RU2738630C1 (ru) | Композиционная заготовка для кузнечной осадки | |
RU2530600C1 (ru) | Ролик обкатной двухрадиусный | |
JP6331948B2 (ja) | トーションビームの製造方法及びトーションビーム | |
US20210339306A1 (en) | Precision forging method, precision forging device, and precision forging product | |
RU85377U1 (ru) | Устройство для раздачи тонкостенных цилиндрических колец |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200812 |