RU2707456C1 - Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте - Google Patents
Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707456C1 RU2707456C1 RU2019123473A RU2019123473A RU2707456C1 RU 2707456 C1 RU2707456 C1 RU 2707456C1 RU 2019123473 A RU2019123473 A RU 2019123473A RU 2019123473 A RU2019123473 A RU 2019123473A RU 2707456 C1 RU2707456 C1 RU 2707456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thinning
- height
- punch
- wall thickness
- shell
- 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
- B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
- B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
- B21D28/28—Perforating, i.e. punching holes in tubes or other hollow bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретения заявленной группы относятся к области обработки металлов давлением и могут быть использованы при получении вытяжкой оболочек с переменной толщиной стенки по высоте. В матрицу для вытяжки с утонением устанавливают цилиндрическую оболочку, перемещают пуансон и матрицу для выдавливания до контакта, соответственно, с дном и открытым торцом цилиндрической оболочки. Причем формоизменение оболочки осуществляют в устройстве, содержащем матрицу для выдавливания с рабочей поверхностью соосно ориентированной по рабочей поверхности матрицы для вытяжки с заранее рассчитанными коэффициентом утонения стенок и относительной скоростью перемещения открытого торца. Обеспечивают получение оболочек с переменной толщиной стенки по высоте на любом участке. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением, которая используется при получении металлических оболочек с переменной толщиной стенки по высоте с использованием операции вытяжки с утонением.
Известны способы получения металлических оболочек с переменной по высоте толщиной стенки с использованием операций вытяжки с утонением, обжима или раздачи. (Ковка и штамповка: Справочник в 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под об. Ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. - 2-е изд., пераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2010. 732 с. См. стр. 169, рис. 3).
Недостатком способов является ограниченные технологические возможности, которые позволяют получать утолщения на наружной поверхности вблизи открытого торца оболочки с использованием операций обжима и раздачи, тогда как получение утолщений стенки на срединных участках по высоте оболочки невозможно.
Известен, также способ изготовления полых изделий, принятый за прототип (а.с. №1292874, МПК8, кл. B21D 22/20, опубл. 28.02.1987, бюл. №8), по которому листовую заготовку укладывают в штамп и осуществляют ее деформирование пуансоном, перемещающим ее через несколько установленных одна под другой матриц. При этом сначала производят вытяжку с получением полого полуфабриката, затем калибровку и вытяжку с утонением. В процессе калибровки, при высоте неоткалиброванной части полуфабриката, равной 1,5-2 толщины его стенки, начинают воздействовать на торец полуфабриката осевым усилием вплоть до окончания вытяжки с утонением.
Способ позволяет за счет приложения осевой нагрузки изменить схему напряженно-деформированного состояния в очаге деформации в сторону всестороннего неравномерного сжатия и позволяет получать не только изделие с большей высотой, чем в известных способах, но и получить полуфабрикат с переменной толщиной стенки по высоте.
Недостатком способа является невозможность получения полуфабриката с толщиной стенки больше, чем толщина заготовки, а также утолщений, расположенных на средних по высоте участках.
Известно устройство для изготовления деталей типа стакан по а.с. №620309, МПК8, кл. B21D 22/20, опубл. 25.08.1978, бюл. №31 содержащее корпус, в нижней части которого установлена матрица и подпружиненный съемник, верхнюю плиту, на которой закреплены пуансонодержатель с пуансоном и копирная планка с профильной рабочей поверхностью, на пуансон надета втулка, направленная по верхней части корпуса, к втулке прикреплен клин, в направляющих корпуса перемещается второй клин, опирающийся своим концом на профилированную рабочую поверхность копирной планки, которая, в свою очередь, направляется по кронштейну, прикрепленному к корпусу.
Недостатком устройства является ограниченность применения при получении только длинномерных полых деталей с переменной толщиной стенки по высоте из высокопластичных материалов. Устройство не может применяться при получении полых деталей из металлов с невысокими пластическими свойствами, высота которых, например, меньше двух диаметров.
Известен штамп для вытяжки полых деталей по а.с. 1049140, кл. B21D 22/20 опубл. 23.10.1983, бюл. №39, принятый за прототип, содержащий закрепленный на верхней плите пуансон, соосно установленные на нижней плите две матрицы и охватывающую их обойму с каналом для подвода смазки в кольцевую полость между матрицами с установленной на пуансоне и подпружиненной относительно верхней плиты полой крышкой, имеющей на боковой поверхности наклонный участок, эквидистантный заходной кромке первой матрицы, а обойма выполнена с дополнительным каналом для слива смазки и выходящими в верхнюю и нижнюю часть кольцевой полости двумя радиальными отверстиями с возможностью взаимодействия с изготавливаемой деталью подпружиненных штоков, кинематически связанных с клапанами посредством двуплечих рычагов.
Недостатком штампа является возможность получения только длинномерной цилиндрической оболочки с переменной толщиной стенки по высоте, причем толщины стенки ступенчатые, изменяющиеся в определенной однообразной последовательности с наибольшим утолщением у открытого торца полой детали.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей за счет получения оболочек с переменной толщиной стенки по высоте, с максимальной толщиной стенки равной или больше толщины исходной заготовки и расположенной на любом участке относительно высоты полуфабриката.
Для решения поставленной задачи по предлагаемому способу получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте, включающему установку цилиндрической оболочки в матрицу для вытяжки с утонением, перемещение пуансона и матрицы для выдавливания до контакта, соответственно, с дном и открытым торцом цилиндрической оболочки, причем ее формоизменение осуществляют одновременно вытяжкой с утонением в матрице для вытяжки и выдавливанием открытого торца цилиндрической оболочки в матрице для выдавливания при заданной величине перемещения пуансона для вытяжки с коэффициентом утонения стенок ms=S1/S0 и относительной скоростью перемещения открытого торца определяемой по зависимости
в котором rз и rп соответственно радиус цилиндрической оболочки по наружной поверхности и радиус пуансона, S0 и S1 - соответственно толщина стенки заготовки и готовой детали на участке утонения стенки, Vт и Vп - соответственно скорость перемещения открытого торца заготовки при вытяжке с утонением относительно пуансона, скорость перемещения пуансона при вытяжке с утонением.
Устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте, содержащее нижнюю плиту, матрицу для вытяжки с утонением, пуансон, выталкиватель, хвостовик пуансона, в котором также закреплена матрица для выдавливания с рабочей поверхностью соосно ориентированной по рабочей поверхности матрицы для вытяжки.
На фиг. 1, а - исходное положение инструмента и заготовки, на фиг. 1, б - момент начала формообразования заготовки
На фиг. 2, а - момент начала формообразования заготовки, на фиг. 2, б - окончание формоизменения заготовки с получением готовой детали.
На фиг. 3 показана деталь с переменной толщиной стенки по высоте,
Способ для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте осуществляется следующим образом. В устройство (фиг. 1, а) устанавливается полая заготовка с внешним и внутренним радиусами R1 и R2 и высотой над матрицей 1. При рабочем ходе пуансон 5 и матрица для выдавливания 4 входит в контакт с заготовкой (фиг. 1, б) и начинается процесс ее формоизменения, при котором одновременно происходит вытяжка с утонением стенки (фиг. 2, б), результате которой происходит утонение стенки около донного участка заготовки. Происходит увеличение высоты заготовки и затекание ее материала в полость матрицы 4 для обратного выдавливания с получением утонения на краевом участке. В результате сочетания операций вытяжки с утонением и выдавливания в стенке заготовки высотой возникают сжимающие напряжения и происходит утолщение стенки заготовки на кольцевом участке между матрицами вытяжки 2 и выдавливания 4. В процессе дальнейшего перемещения верхнего инструмента зазор между матрицами уменьшается, а толщина кольцевого участка увеличивается (фиг. 2, б). В результате получают деталь с требуемой переменной толщиной по высоте (фиг. 3). Отличительной особенностью способа является возможность получения полых деталей с переменной толщиной стенки по высоте из листового материала с расположением утолщения на заданном участке.
Пример осуществления способа. Использовалась заготовка типа «стакан» из стали 10. Размер заготовки: наружный диаметр 73 мм, высота 80 мм, толщина стенки So=5 мм. Следовательно радиус наружной поверхности оболочки rз=36,5 мм. Использовался пуансон радиусом rп=31,5 мм. Механические свойства стали, предел текучести 300 МПа, предел прочности 370 МПа. Формоизменение заготовки осуществляли с использованием матриц для вытяжки и выдавливания с рабочими размерами отверстий 68 мм. При этом коэффициент утонения стенки при вытяжке и выдавливания равен ms=0,5.
Расчетное значение силы вытяжки и силы выдавливания
Рвыт=πdп(S0 - S1)σвkу=3,14 * 63 * (5-2,5) * 370 * 2=366 кН
Рвыд=qF=300 * 1068=320 кН
При совмещении процесса вытяжки и выдавливания направления сил противоположное, что приводит к уменьшению растягивающих напряжений в месте контакта пуансона с донным участком заготовки. Следовательно, на пуансон будет действовать сила Рп=Рвыт - Рвыд=46 кН.
Учитывая постоянство объема заготовки и условие совмещения вытяжки и выдавливания было получено, что скорость относительная скорость
перемещения торца заготовки относительно пуансона равна 0,52 скорости перемещения пуансона Vп при заданных режимах формоизменения. По известной скорости перемещения пуансона Vп в процессе формоизменения заготовки и заданному значению высоты участка вытяжки с утонением было определено, что при перемещении пуансона на 10 мм, торец заготовки относительно пуансона переместился на 5,2 мм и, следовательно, на данную величину в матрицу для выдавливания, в которой в результате утонения стенки получен участок длиной 10,5 мм. В результате формоизменения получена деталь с переменной толщиной стенки по высоте с перепадом толщин от 2,5 мм около донного участка высотой 10 мм и у открытого торца высотой 10,5 мм, а также с утолщением до 5 мм в средней части.
Устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте содержит нижнюю плиту 1, матрицу вытяжки 2, крепежные элементы 3, матрицу для выдавливания 4, пуансон 5, хвостовик 6, крепежные элементы 7, выталкиватель 8.
Хвостовик 6 устройства выполнен с фланцем. Пуансон 5 ввинчен в хвостовик 6, а на фланце хвостовика 6 закреплена матрица выдавливания 4 соосно с пуансоном 5 крепежными элементами 7. На нижней плите 1 устройства закреплена матрица для вытяжки с утонением.
Устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте работает следующим образом. В исходном положении (фиг. 1, а) в устройство на матрицу 1 помещают полую заготовку, которая выступает над матрицей на длину . При рабочем ходе верхний инструмент опускают, пуансон 5 входит в контакт с полой заготовкой и формоизменяет ее. Момент начала формоизменения показан на фиг. 1, б. При этом открытый торец заготовки входит в полость матрицы 4 для выдавливания. В процессе формоизменения заготовки одновременно осуществляют вытяжку с утонением стенки с требуемой степенью деформации ε1, при этом происходит увеличение ее высоты и материал заготовки деформируется в полость матрицы 4 для выдавливания со степенью деформации ε2. Возникает сила противодавления, которая создает сжимающие напряжения на участке, длиной и уменьшает растягивающие напряжения, которые возникают при вытяжке с утонением. Это обстоятельство позволяет проводить вытяжку с утонением со степенями деформации ε1 на много большими, чем при известных способах вытяжки с утонением. Регулируя соотношение степеней деформаций ε1 и ε2 создаются условия для получения переменной толщины стенки по высоте полой заготовки, при этом толщина стенки не только может уменьшаться, но и становиться толще исходной на заданном участке заготовки (фиг. 2, б).
Claims (4)
1. Способ получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте, включающий установку цилиндрической оболочки в матрицу для вытяжки с утонением, перемещение пуансона и матрицы для выдавливания до контакта, соответственно, с дном и открытым торцом цилиндрической оболочки, отличающийся тем, что формоизменение цилиндрической оболочки осуществляют одновременно вытяжкой с утонением в матрице для вытяжки и выдавливанием открытого торца цилиндрической оболочки в матрице для выдавливания при заданной величине перемещения пуансона для вытяжки с коэффициентом утонения стенок mS=S1/S0 и относительной скоростью перемещения открытого торца, определяемой по зависимости:
где rз и rп соответственно радиус цилиндрической оболочки по наружной поверхности и радиус пуансона, S0 и S1 - соответственно толщина стенки заготовки и готовой детали на участке утонения стенки.
2. Устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте, содержащее нижнюю плиту, матрицу для вытяжки с утонением, пуансон, выталкиватель, хвостовик пуансона, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленной на хвостовике пуансона матрицей для выдавливания с рабочей поверхностью, которая соосно ориентирована по рабочей поверхности матрицы для вытяжки с утонением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123473A RU2707456C1 (ru) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123473A RU2707456C1 (ru) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2707456C1 true RU2707456C1 (ru) | 2019-11-26 |
Family
ID=68653281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123473A RU2707456C1 (ru) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707456C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2380084A1 (fr) * | 1977-02-11 | 1978-09-08 | Socapi Sprl | Procede de mise en forme a froid de toles et machine destinee a realiser le procede |
SU1049140A1 (ru) * | 1982-06-18 | 1983-10-23 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Штамп дл выт жки полых деталей |
SU1292874A1 (ru) * | 1983-09-06 | 1987-02-28 | Ижевский механический институт | Способ изготовлени полых изделий |
RU2167732C1 (ru) * | 2000-08-16 | 2001-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Синхрон-Рус" | Способ изготовления полых изделий |
-
2019
- 2019-07-19 RU RU2019123473A patent/RU2707456C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2380084A1 (fr) * | 1977-02-11 | 1978-09-08 | Socapi Sprl | Procede de mise en forme a froid de toles et machine destinee a realiser le procede |
SU1049140A1 (ru) * | 1982-06-18 | 1983-10-23 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Штамп дл выт жки полых деталей |
SU1292874A1 (ru) * | 1983-09-06 | 1987-02-28 | Ижевский механический институт | Способ изготовлени полых изделий |
RU2167732C1 (ru) * | 2000-08-16 | 2001-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Синхрон-Рус" | Способ изготовления полых изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20100022448A (ko) | 방사상 외부윤곽 특히 스크류 또는 쓰레드된 볼트를 구비하는 패스닝 또는 패스너를 제조하기 위한 방법 및 장치 | |
CN108568471A (zh) | 用于制造和形成弹夹外壳坯料的方法以及冲头和模的套组 | |
RU2491147C2 (ru) | Способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть | |
Winiarski et al. | Numerical and experimental study of producing two-step flanges by extrusion with a movable sleeve | |
CN111889531B (zh) | 一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法 | |
RU2707456C1 (ru) | Способ и устройство для получения оболочки с переменной толщиной стенки по высоте | |
RU2705829C1 (ru) | Штамп для вытяжки полых деталей с переменной толщиной стенки по высоте | |
JP2010110776A (ja) | 金属板の絞り加工方法 | |
CN113319238B (zh) | 一种复杂铝合金传动轴锻件多向锻造成形的方法 | |
RU2660472C1 (ru) | Способ выдавливания деталей типа стакан и устройство для его осуществления | |
RU2584195C1 (ru) | Способ изготовления цилиндрических деталей с конической частью | |
RU48287U1 (ru) | Штамп для изготовления полых деталей с отводами | |
RU2422237C1 (ru) | Способ получения изделий типа втулок | |
RU2791720C1 (ru) | Способ изготовления оправки для прошивного стана | |
RU2686704C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий | |
RU2761507C2 (ru) | Способ выдавливания тонкостенных стаканов с толстым дном и устройство для его осуществления | |
RU2245211C2 (ru) | Способ горячей штамповки фланца со втулкой | |
KR101276631B1 (ko) | 강소성 가공 장치 및 그 방법 | |
RU2721340C1 (ru) | Устройство для штамповки полых изделий с наружным фланцем | |
RU2628596C1 (ru) | Устройство для штамповки осесимметричных деталей с удлиненной осью | |
SU940941A1 (ru) | Способ изготовлени изделий и инструмент дл осуществлени способа изготовлени изделий | |
RU80370U1 (ru) | Устройство для вытяжки деталей с переменной толщиной | |
RU2296022C2 (ru) | Способ изготовления труб | |
RU2693708C1 (ru) | Способ прессования труб | |
KR960000282B1 (ko) | 강재컵(Steel cup) 가공방법과 강재컵에 동재링(Copper ring)을 압착시키는 가공방법 |