RU2761569C1

RU2761569C1 - Method for obtaining a shell with a variable wall thickness along the perimeter

Info

Publication number: RU2761569C1
Application number: RU2021105270A
Authority: RU
Inventors: Юлия Вячеславовна Бессмертная; Сергей Александрович Бысов; Виктор Анатольевич Коротков; Сергей Николаевич Ларин; Владимир Денисович Кухарь; Александр Николаевич Малышев
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-12-10

Abstract

FIELD: metal forming.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metal forming and can be used in the manufacture of shells. A piece of sheet blank is cut in the shape of a polygon. Shaping of the workpiece is carried out by combined drawing, subsequent drawing with thinning and extrusion. A shell is obtained with a cross-sectional area F _t and a bell at the open end. These operations are carried out in the matrix with a stepped punch. The combined drawing is carried out with a variable value of the gap along the perimeter between the punch step and the matrix to obtain a semi-finished product having a cross-sectional area F _t with a ratio of F _t/F _t ≥1.65. The multifaceted workpiece is oriented in the die to ensure that the middle of its sides coincide with a minimum gap between the punch and the die. Stretching with thinning and extrusion is carried out with a variable gap between the punch and the die.

EFFECT: invention provides for the production of shells with a variable wall thickness along the perimeter from a sheet blank.

1 cl, 8 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением и используется при получении металлических оболочек с переменной толщиной стенки по периметру с применением операций вытяжки с утонением и выдавливания.The invention relates to a technology for processing metals by pressure and is used in the production of metal shells with variable wall thickness along the perimeter using the operations of drawing with thinning and extrusion.

Известны способы получения металлических оболочек с переменной толщиной стенки по периметру, у которых, например, наружная поверхность имеет цилиндрическую форму, а внутренняя поверхность нецилиндрическую, или наоборот. Такого типа оболочки с переменной толщиной стенки по периметру обычно получают с помощью операций горячей объемной штамповкой или с помощью операций холодной объемной штамповки, например, прямым или обратным выдавливанием. (Ковка и штамповка: Справочник в 4 т. Т. 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков / Под ред. A.M. Дмитриева - 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. - М: Машиностроение, 2010. 352 с. См. стр. 15). Недостатком известных способов являются значительные энергозатраты на формоизменение заготовки и ограниченные технологические возможности процесса их формоизменения.Known methods for producing metal shells with variable wall thickness along the perimeter, in which, for example, the outer surface is cylindrical, and the inner surface is non-cylindrical, or vice versa. This type of shell with variable wall thickness around the perimeter is usually obtained by hot forging operations or by cold forging operations, for example, forward or reverse extrusion. (Forging and stamping: Handbook in 4 volumes. Vol. 3. Cold forging. Stamping of metal powders / Edited by AM Dmitriev - 2nd ed., Revised and supplemented / Edited by EI Semenov . - M: Mechanical Engineering, 2010.352 p. See p. 15). The disadvantage of the known methods is the significant energy consumption for shaping the workpiece and the limited technological capabilities of the process of shaping them.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ вытяжки разнотолщинной сварной листовой заготовки и штамп для его реализации (Патент РФ №2149728, МПК B21D 22/22, B21D 24/00, опубл. 27.05.2000), включающий загрузку разнотолщинной сварной листовой заготовки в жесткий вытяжной штамп, прижим заготовки с помощью прижима со ступенчатой поверхностью и полиуретановой прокладки и вытяжку с использованием тормозных перетяжных ребер, размещенных на зеркале прижима матрицы. Недостатком способа является необходимость получения разнотолщинной листовой заготовки путем сварки листовых материалов различной толщины, что весьма трудоемко, а также ограниченность технологических возможностей способа, который целесообразно применять только при изготовлении крупногабаритных разнотолщинных по периметру оболочек, используемых, например, при изготовлении кузовных деталей автомобиля.Closest to the proposed invention is a method of drawing a welded sheet blank of different thickness and a stamp for its implementation (RF Patent No. 2149728, IPC B21D 22/22, B21D 24/00, publ. stamp, workpiece clamping using a clamp with a stepped surface and a polyurethane gasket, and drawing using brake drawbar ribs located on the matrix clamping mirror. The disadvantage of this method is the need to produce sheet blanks of different thickness by welding sheet materials of different thicknesses, which is very laborious, as well as the limited technological capabilities of the method, which is advisable to use only in the manufacture of large-sized casings of different thickness around the perimeter, used, for example, in the manufacture of car body parts.

Задачей настоящего изобретения является получение оболочки с переменной толщиной стенки по периметру из листовых заготовок.The object of the present invention is to obtain a shell with a variable wall thickness along the perimeter of sheet blanks.

Она решается за счет того, что в способе получения оболочки с переменной толщиной стенки по периметру, включающем отрезку заготовки и ее формоизменение, производят отрезку заготовки в форме многоугольника, формоизменение которой осуществляют путем комбинированной вытяжки, последующей вытяжки с утонением и выдавливания с получением оболочки с поперечным сечением площадью F _в и раструбом на открытом торце и формирования упомянутой оболочки вытяжкой или отбортовкой, или отрезкой, при этом комбинированную вытяжку, вытяжку с утонением и выдавливание осуществляют в матрице посредством ступенчатого пуансона, комбинированную вытяжку проводят при переменной величине зазора по периметру между ступенью пуансона и матрицей с получением полуфабриката, имеющего площадь поперечного сечения F _т при соотношении F _т/F _в ≥1,65, причем многогранную заготовку ориентируют в матрице с обеспечением совпадения середины ее сторон с минимальным зазором между пуансоном и матрицей, а вытяжку с утонением и выдавливание осуществляют с переменным зазором между пуансоном и матрицей.It is solved due to the fact that in the method of obtaining a shell with a variable wall thickness along the perimeter, including a piece of a workpiece and its shaping, a piece of a workpiece is cut in the form of a polygon, the shaping of which is carried out by combined drawing, subsequent drawing with thinning and extrusion to obtain a shell with a transverse cross-section areaF _v and a bell at the open end and the formation of the said shell by drawing or flanging, or by cutting, while the combined drawing, drawing with thinning and squeezing is carried out in the matrix by means of a stepped punch, the combined drawing is carried out with a variable value of the gap along the perimeter between the step of the punch and the matrix to obtain a semi-finished product having a cross-sectional areaF _T with the ratioF _T/F _v ≥1.65, moreover, the multifaceted workpiece is oriented in the die to ensure that the middle of its sides coincide with a minimum gap between the punch and the die, and stretching with thinning and extrusion is carried out with a variable gap between the punch and the die.

На фиг. 1 дан вид сверху на положение инструмента и заготовки перед началом ее формоизменения по первому варианту. На фиг. 2 показано исходное положение инструмента и заготовки перед началом ее формоизменения по сечениям АА и ББ. На фиг. 3 показан в разрезе полуфабрикат с корончатым торцом, полученный комбинированной вытяжкой в верхней матрице. На фиг. 4 приведено положение инструмента на начальной стадии вытяжки с утонением в матрице. На фиг. 5 - положение инструмента в момент окончания процесса выдавливания заготовки. На фиг. 6а показана операция формоизменения раструба после выдавливания вытяжкой на провал. На фиг. 6б приведена операция отбортовки раструба оболочки после выдавливания. На фиг. 7 приведена операция выдавливания для получения внутри оболочки двух полостей, отличающихся различной толщиной стенки по периметру. На фиг. 8 даны контуры рабочих отверстий матриц и сечения ступени 2 пуансона при выдавливании по второму варианту. FIG. 1 shows a top view of the position of the tool and the workpiece before the start of its shaping according to the first option. FIG. 2 shows the initial position of the tool and the workpiece before the start of its shaping along the sections AA and BB. FIG. 3 shows a sectional view of a semifinished product with a crown end, obtained by combined drawing in the upper die. FIG. 4 shows the position of the tool at the initial stage of drawing with thinning in the matrix. FIG. 5 - the position of the tool at the end of the process of extrusion of the workpiece. FIG. 6a shows the operation of forming the socket after extrusion by the hood to the failure. FIG. 6b shows the flanging operation of the shell socket after extrusion. FIG. 7 shows the operation of extrusion to obtain two cavities inside the shell, differing in different wall thicknesses along the perimeter. FIG. 8 shows the contours of the working holes of the dies and the section of the stage 2 of the punch when extruding according to the second option.

Способ получения оболочки с переменной толщиной стенки по периметру осуществляется следующим образом. При осуществлении способа операцией отрезки получают заготовку 5 в форме многоугольника (фиг. 1) и используют две матрицы 1 и 4 (фиг. 2). На верхнюю матрицу 4 укладывают заготовку 5 толщиной S_o, формоизменяют ее при переменном зазоре по периметру между ступенчатым пуансоном и матрицами с получением полуфабриката (фиг. 3). Переменный зазор по периметру обеспечивается тремя вариантами. По первому варианту ступень 2 пуансона имеет нецилиндрическую форму (фиг. 1), ориентированную относительно контура многогранной (квадратной) заготовки 5 таким образом, чтобы минимальный зазор S₁ между ступенью 2 пуансона и рабочей цилиндрической полостью верхней матрицы 4 и заходной полостью матрицы 1 совпадал по направлению с серединой стороны многогранной заготовки 5, а максимальный зазор S_o с гранью многогранной заготовки 5. По второму варианту (фиг. 8) используются верхняя матрица 4 с рабочей полостью цилиндрической формы, матрица 1 с такой же заходной полостью цилиндрической формы и рабочей полостью нецилиндрической формы, а ступени (фиг. 5) 2 и 3 пуансона цилиндрическую форму, при этом сохраняется расположение минимального и максимального зазора таким же, как и по первому варианту. По третьему варианту осуществляется комбинация одновременно двух вариантов. Осуществление предлагаемого способа по трем вариантам аналогично. По первому варианту при рабочем ходе пуансона его рабочая нецилиндрическая ступень 2 производит формоизменение заготовки 5 с различными степенями деформации по периметру матрицы 4. На участках периметра, где зазор S₁ между поверхностью ступени 2 пуансона и рабочим пояском верхней матрицы 4 минимален степень деформации максимальна, а на участках, где зазор S_o максимален степень деформации минимальна. В результате неравномерности степеней деформации при вытяжке многогранной заготовки 5 через верхнюю матрицу 4 получится полуфабрикат высотой

(фиг. 3), внутренняя полость которого будет соответствовать нецилиндрической форме ступени 2 пуансона, а наружная поверхность рабочей полости верхней матрицы 4. При этом на торце площадью

полуфабриката возникнет корончатость, которая будет меньше, чем в прототипе благодаря принятой ориентации ступеней 2 и 3 пуансона относительно сторон многогранной заготовки. При дальнейшем рабочем ходе пуансона (фиг. 4) его ступень 3 входит в полость верхней матрицы 4 и в заходную полость матрицы 1, а ступень 2 продолжает формоизменять полуфабрикат в матрице 1. При этом длина

ступени 2 пуансона (фиг. 2) равна высоте

полуфабриката по коронке. На начальном этапе вытяжки с утонением локальных участков полуфабриката в матрице 1 (фиг. 4) происходит увеличение высоты полуфабриката и возникает контакт корончатого торца полуфабриката с торцовым уступом ступени 3 пуансона. В торцовом уступе пуансона имеется конусный участок с углом конусности Q равным углу конусности заходной части матрицы 1, в результате чего замкнутая полость между пуансоном и матрицей 1 заполняется материалом полуфабриката. При дальнейшем перемещении пуансона происходит осадка коронок и прямое выдавливание материала полуфабриката через рабочий поясок матрицы 1 (фиг. 5). Благодаря этому в очаге деформации вместо растягивающих осевых напряжений, характерных для вытяжки с утонением, приводящих к разрушению материала, возникают сжимающие напряжения, препятствующие разрушению. Создаются благоприятные условия напряженно-деформированного состояния позволяющих интенсифицировать процесс формоизменения полуфабриката. Для получения требуемой цилиндрической оболочки без корончатости на ее торце необходимо, чтобы сила прямого выдавливания была бы достаточна для устранения корончатости торца полуфабриката в процессе воздействия торцового уступа между ступенями пуансона. Учитывая это обстоятельство нужно назначать соответствующие режимы прямого выдавливания через матрицу 1, при которых сила формования торца

осадкой была бы меньше или равнялась бы силе прямого выдавливания Р_в. Для соблюдения данного условия необходимо, чтобы отношение площади торца полуфабриката

к площади поперечного сечения оболочки при выдавливании F_в была не менее 1,65. При этом условии обеспечивается получение оболочки с переменной толщиной стенки по периметру, ровной торцевой поверхностью без коронок и раструбом с углом конусности Q. При меньших значениях

обеспечится получение оболочки с переменной толщиной стенки по периметру, открытый торец оболочки сохранит остаточную корончатость.The method of obtaining a shell with a variable wall thickness along the perimeter is carried out as follows. When the method is carried out in a cut-off operation, a workpiece 5 in the shape of a polygon is obtained (Fig. 1) and two

matrices

1 and 4 are used (Fig. 2). A blank 5 with a thickness of S _{o is} placed on the upper die 4, it is reshaped with a variable gap around the perimeter between the stepped punch and the dies to obtain a semi-finished product (Fig. 3). Variable perimeter clearance is available in three options. According to the first version, the punch step 2 has a non-cylindrical shape (Fig. 1), oriented relative to the contour of the polyhedral (square) workpiece 5 so that the minimum gap S ₁ between the punch step 2 and the working cylindrical cavity of the upper die 4 and the lead-in cavity of the die 1 coincides in direction from the middle of the side of the multifaceted workpiece 5, and the maximum gap S _o with the edge of the multifaceted workpiece 5. According to the second option (Fig. 8), the upper matrix 4 with a cylindrical working cavity is used, matrix 1 with the same cylindrical lead-in cavity and a non-cylindrical working cavity shape, and the steps (Fig. 5) 2 and 3 of the punch are cylindrical, while maintaining the location of the minimum and maximum clearance the same as in the first option. According to the third option, a combination of two options is carried out simultaneously. The implementation of the proposed method in three options is similar. According to the first option, during the working stroke of the punch, its working non-cylindrical stage 2 forms the workpiece 5 with various degrees of deformation along the perimeter of the die 4. In the sections of the perimeter, where the gap S ₁ between the surface of step 2 of the punch and the working belt of the upper die 4 is minimal, the degree of deformation is maximum, and in areas where the gap S _{o is} maximum, the degree of deformation is minimal. As a result of uneven degrees of deformation when drawing a multifaceted workpiece 5 through the upper die 4, a semi-finished product with a height

(Fig. 3), the inner cavity of which will correspond to the non-cylindrical shape of the step 2 of the punch, and the outer surface of the working cavity of the upper die 4. In this case, at the end face with an area

of the semi-finished product, crowniness will appear, which will be less than in the prototype due to the adopted orientation of

steps

2 and 3 of the punch relative to the sides of the multifaceted workpiece. With the further working stroke of the punch (Fig. 4), its stage 3 enters the cavity of the upper matrix 4 and into the lead-in cavity of the matrix 1, and stage 2 continues to shape the semifinished product in the matrix 1. In this case, the length

step 2 of the punch (Fig. 2) is equal to the height

semi-finished product for the crown. At the initial stage of drawing with thinning of the local sections of the semi-finished product in the matrix 1 (Fig. 4), the height of the semi-finished product increases and contact occurs between the crown end of the semi-finished product and the end ledge of step 3 of the punch. In the end shoulder of the punch there is a tapered section with a taper angle Q equal to the taper angle of the lead-in part of the die 1, as a result of which the closed cavity between the punch and the die 1 is filled with the material of the semi-finished product. With further movement of the punch, the crowns settle and the semi-finished material is directly squeezed out through the working belt of the matrix 1 (Fig. 5). Due to this, instead of the tensile axial stresses characteristic of thinning drawing, leading to the destruction of the material, in the deformation zone, compressive stresses arise that prevent fracture. Favorable conditions of the stress-strain state are created, allowing to intensify the process of forming the semifinished product. To obtain the required cylindrical shell without crown-like at its end, it is necessary that the force of direct extrusion be sufficient to eliminate the crown-like end of the semi-finished product during the action of the end shoulder between the steps of the punch. Taking this circumstance into account, it is necessary to assign the appropriate modes of direct extrusion through the die 1, in which the force of end forming

draft would be less than or equal to the force of direct extrusion P _in . To comply with this condition, it is necessary that the ratio of the area of the end face of the semi-finished product

to the cross-sectional area of the shell during extrusion F _in was not less than 1.65. Under this condition, it is possible to obtain a shell with a variable wall thickness around the perimeter, a flat end surface without crowns and a bell with a taper angle Q. At lower values

it will provide a shell with a variable wall thickness along the perimeter, the open end of the shell will retain residual koronost.

Для устранения полученного раструба на последующих операциях производят его обрезку, вытяжку на провал в другом штампе (фиг. 6, а) с использованием матрицы 8 с рабочим пояском, размеры которого равны размерам рабочего пояска матрицы 1 (фиг. 2) и бесступенчатого пуансона 7 с нецилиндрической формой поперечного сечения, аналогичной сечению 2 ступени пуансона (фиг. 1) и (фиг. 2), или отбортовку пуансоном отбортовки 6 по матрице 8 (фиг. 6, б) с получением оболочки с фланцевым участком. Предлагаемый способ позволяет в оболочках получать также несколько ступенчатых полостей разной формы с переменной толщиной стенки по периметру с помощью трехступенчатого пуансона (фиг. 7). Так нижняя полость оболочки будет соответствовать форме и размерам ступени 2 пуансона, верхняя полость оболочки форме и размерам ступени 3 пуансона. Верхняя ступень пуансона имеет размер D_п, соответствующий размеру и форме рабочей полости верхней матрицы 4 и заходной полости матрицы 1.To eliminate the resulting socket, in subsequent operations, it is trimmed, stretched to a dip in another stamp (Fig. 6, a) using a matrix 8 with a working belt, the dimensions of which are equal to the dimensions of the working belt of the matrix 1 (Fig. 2) and a stepless punch 7 s non-cylindrical cross-sectional shape, similar to section 2 of the punch step (Fig. 1) and (Fig. 2), or flanging with a punch of flanging 6 along the matrix 8 (Fig. 6, b) to obtain a shell with a flanged section. The proposed method allows to obtain in the shells also several stepped cavities of different shapes with variable wall thickness along the perimeter using a three-stage punch (Fig. 7). So the lower cavity of the shell will correspond to the shape and dimensions of step 2 of the punch, the upper cavity of the shell to the shape and dimensions of step 3 of the punch. The upper stage of the punch has a size D _p , corresponding to the size and shape of the working cavity of the upper matrix 4 and the lead-in cavity of the matrix 1.

По второму варианту рабочий поясок верхней матрицы 4 имеет цилиндрическую форму, нижняя матрица 1 нецилиндрическую форму (фиг. 8), а ступени 2 и 3 (фиг. 2) пуансона цилиндрическую. При формоизменении многогранной заготовки вытяжкой или комбинированной вытяжкой с равномерным по периметру зазором в верхней матрице 4 в полученном полуфабрикате на открытом торце образуются коронки в направлении ребер многогранной заготовки. При этом высота полуфабриката по коронке равна длине ступени 2 пуансона. Дальнейшее формоизменение полуфабриката происходит в матрице 1, рабочий поясок которой имеет нецилиндрическую форму, соответствующую форме и размерам поперечного сечения готовой детали с неравномерной толщиной стенки по периметру. Схема напряженно-деформированного состояния будет соответствовать способу прямого выдавливания. Наиболее благоприятная ориентация многогранной заготовки для получения наибольшего утолщения стенки в готовой детали в направлениях, соответствующих ребрам многогранной заготовки показана на фиг. 8.According to the second version, the working belt of the upper die 4 has a cylindrical shape, the lower die 1 is non-cylindrical (Fig. 8), and the steps 2 and 3 (Fig. 2) of the punch are cylindrical. When a multifaceted workpiece is shaped by drawing or combined drawing with a gap uniform along the perimeter in the upper die 4, crowns are formed at the open end in the resulting semifinished product in the direction of the edges of the multifaceted workpiece. In this case, the height of the semifinished product along the crown is equal to the length of step 2 of the punch. Further shaping of the semi-finished product occurs in the matrix 1, the working belt of which has a non-cylindrical shape, corresponding to the shape and dimensions of the cross-section of the finished part with an uneven wall thickness along the perimeter. The stress-strain state diagram will correspond to the direct extrusion method. The most favorable orientation of the multifaceted workpiece for obtaining the greatest wall thickening in the finished part in the directions corresponding to the edges of the multifaceted workpiece is shown in Fig. eight.

Пример осуществления способа. Необходимо (фиг. 1) из квадратной заготовки 5 толщиной 10 мм и стороной 105 мм получить оболочку с переменной толщиной стенки по периметру, в которой наружная цилиндрическая поверхность диаметром 65 мм, а внутренняя полость имеет квадратную форму с размером стороны П₁=22,5 мм с радиусами закругления на угловых участках r_у=2 мм. При этом минимальная толщина S₁ стенки на угловых участках равна 2,5 мм, а участках середины сторон S₀=10 мм. Материал заготовки сталь 10. Определим размеры ступени 2 пуансона квадратной формы (фиг. 2). Размер П₁=45 мм, размер П₂=60 мм (сторона квадрата 45 мм, размер по диагонали 60 мм, радиус закругления угловых участков r_у=2,5 мм). При комбинированной вытяжке с переменным зазором по периметру примем минимальный коэффициент утонения равным 0,5, а максимальный коэффициент утонения 1,0. Рабочий поясок верхней матрицы 4 выполнен цилиндрическим диаметром 70 мм. Квадратная заготовка в верхней матрице 4 ориентирована относительно ступени пуансона по схеме (см. фиг. 1) таким образом, чтобы направление минимального зазора между ступенью 2 пуансона и рабочим пояском верхней матрицы 4 совпадало с серединой стороны квадратной заготовки 5. Коэффициент изменения диаметра при комбинированной вытяжки равнялся отношению площади поперечного сечения ступени 2 пуансона к площади квадратной заготовки

Длина ступени 2 пуансона зависит от высоты полуфабриката после вытяжки. По результатам вытяжки квадратной заготовки 5 в верхней матрице 4 было установлено, что максимальная высота корончатого полуфабриката составила 72 мм. Использовался пуансон, ступень 2 которого в поперечном сечении имеет форму квадрата с радиусами закругления угловых участков r_у=2,5 мм, радиусами закругления

при переходе стенки в торец 10 мм. Длина ступени 2 равнялась 75 мм. Диаметр ступени 3 пуансона равнялся 70 мм. Участок перехода между ступенями 2 и 3 пуансона выполнен с углом конусности Q=15°, который соответствовал углу конусности в матрице 1. Диаметр заходной полости матрицы 1 равнялся 70 мм и соответствовал диаметру рабочего пояска верхней матрицы 4. Диаметр рабочего пояска матрицы 1 равнялся 65 мм и соответствовал размеру готовой оболочки. Заходная и рабочая полости матрицы 1 сопрягались конической полостью с углом конусности Q=15°. Соотношение площадей поперечных сечений полуфабриката после вытяжки в верхней матрице 4 к площади детали после выдавливания равнялось 1,65. При таком соотношении площадей обеспечивалось условие устранения корончатости в полуфабрикате. В процессе формоизменения полуфабриката коэффициент утонения по периметру изменялся от 0,5 до 1 и была получена оболочка с заданными размерами и формой поперечного сечения с переменной от 10 мм до 2,5 мм толщиной стенки по периметру, высотой 120 мм, которая имела раструб вблизи открытого торца. Раструб устранялся в другом штампе или последующей вытяжкой на провал через матрицу 8 с рабочим пояском равным наружному диаметру готовой детали (фиг. 7, а) с использованием бесступенчатого пуансона 7 с нецилиндрической формой поперечного сечения, такой же, как сечение ступени 2 пуансона (фиг. 2). Для получения оболочки с фланцем использовалась операция отбортовки в матрице 8 с получением фланцевого участка оболочки (фиг. 7, б).An example of the implementation of the method. It is necessary (Fig. 1) from a square billet 5 with a thickness of 10 mm and a side of 105 mm to obtain a shell with a variable wall thickness along the perimeter, in which the outer cylindrical surface with a diameter of 65 mm, and the inner cavity has a square shape with a side size of P ₁ = 22.5 mm with radii of curvature in the corner sections r _y = 2 mm. In this case, the minimum _{wall thickness S 1} in the corner sections is 2.5 mm, and in the sections of the middle of the sides S ₀ = 10 mm. Workpiece material steel 10. Determine the dimensions of step 2 of the square punch (Fig. 2). Size P ₁ = 45 mm, size P ₂ = 60 mm (square side 45 mm, diagonal size 60 mm, corner radius r _y = 2.5 mm). With a combined hood with a variable gap around the perimeter, we will take the minimum thinning coefficient equal to 0.5, and the maximum thinning coefficient 1.0. The working belt of the upper matrix 4 is made with a cylindrical diameter of 70 mm. The square workpiece in the upper die 4 is oriented relative to the punch step according to the scheme (see Fig. 1) so that the direction of the minimum gap between the punch step 2 and the working shoulder of the upper die 4 coincides with the middle of the side of the square workpiece 5. The coefficient of change in the diameter with combined drawing was equal to the ratio of the cross-sectional area of the step 2 of the punch to the area of the square workpiece

The length of step 2 of the punch depends on the height of the semi-finished product after drawing. According to the results of drawing the square billet 5 in the upper die 4, it was found that the maximum height of the crown semifinished product was 72 mm. A punch was used, step 2 of which in its cross-section has the shape of a square with radii of rounding of the corner sections r _y = 2.5 mm, radii of rounding

at the transition of the wall to the butt end 10 mm. The length of step 2 was 75 mm. The diameter of the step 3 of the punch was 70 mm. The section of the transition between

stages

2 and 3 of the punch is made with a taper angle Q = 15 °, which corresponded to the taper angle in the die 1. The diameter of the lead-in cavity of the die 1 was 70 mm and corresponded to the diameter of the working belt of the upper die 4. The diameter of the working belt of the matrix 1 was 65 mm and matched the size of the finished shell. The inlet and working cavities of the matrix 1 were mated by a conical cavity with a taper angle Q = 15 °. The ratio of the cross-sectional areas of the semifinished product after drawing in the upper die 4 to the area of the part after extrusion was 1.65. With such a ratio of areas, the condition for the elimination of crowniness in the semi-finished product was ensured. In the process of shaping the semifinished product, the thinning coefficient along the perimeter varied from 0.5 to 1, and a shell was obtained with specified dimensions and cross-sectional shape with variable from 10 mm to 2.5 mm with a wall thickness along the perimeter, 120 mm high, which had a bell near the open butt end. The bell was eliminated in another stamp or by subsequent drawing to a hole through a die 8 with a working belt equal to the outer diameter of the finished part (Fig. 7, a) using a continuously variable punch 7 with a non-cylindrical cross-sectional shape, the same as the cross-section of step 2 of the punch (Fig. 2). To obtain a shell with a flange, the flanging operation in the matrix 8 was used to obtain a flanged section of the shell (Fig. 7, b).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет путем совмещения операций комбинированной вытяжки и выдавливания получать оболочки с переменной толщиной стенки по периметру из листовых заготовок.Thus, the proposed method allows, by combining the operations of combined drawing and extrusion, to obtain shells with variable wall thickness along the perimeter of sheet blanks.

Claims

A method of producing a shell with a variable wall thickness along the perimeter, including a piece of a workpiece and its shaping, characterized in that a piece of a workpiece is cut in the form of a polygon, the shaping of which is carried out by combined stretching, subsequent stretching with thinning and extrusion to obtain a shell with a cross-section of the areaF _v and a bell at the open end and the formation of the said shell by drawing or flanging, or by cutting, while the combined drawing, drawing with thinning and squeezing is carried out in the matrix by means of a stepped punch, the combined drawing is carried out with a variable value of the gap along the perimeter between the step of the punch and the matrix to obtain a semi-finished product having a cross-sectional areaF _m with the ratioF _m / F _v ≥1.65, moreover, the multifaceted workpiece is oriented in the die to ensure the coincidence of the middle of its sides with a minimum gap between the punch and the die, and stretching with thinning and extrusion is carried out with a variable gap between the punch and the die.