SU1402403A1 - Способ получени наружного цилиндрического утолщени на трубчатой заготовке и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к способам и устройствам дл  высадки утолщений на трубчатых заготовках, склонных к потере устойчивости при высадке. Цель - повышение качества изделий за счет стабилизации условий заполнени  утолщени  материалом загоf5 & (Л tc 00

Description

товки, повышение надежности работы устройства и снижение энергозатрат за счет уменьшени  усилий. Пуансон 4, установленный концентрично оправке 5, формирует цилиндрическое утолщение на заготовке 3 в ручье матрицы 1. При этом высадка утолщени  осуществл етс  в две стадии. На первой стадии пуансон и матрица движутс  с одинаковыми скорост ми. На второй стадии матрица продолжает перемещатьс  с прежней скоростью, а пуансон движетс  с меньщей скоростью. Такое переключение скоростей осзществл ет- с  автоматически с помощью узла коррекции . Узел содержит размещенные в верхней плите 6 ползушки 16, взаимодействующие своими скошенными поверхност ми с дифференциальными клиновыми элементами 17. Последние взаимодействуют с наклонными выемками на боковой поверхности пуансона 4. Благодар  малым значени м углов наклона клиновых поверхностей элементов 17 к оси устройства на первой стадии высадки утолщени  пуансон 4 перемещаетс  совместно с матрицей 1 вдоль поверхности заготовки 3. На второй стадии высадки ползушки 16 перемещаютс  к верхней плите 6 от упоров 20, смонтированных на неподвижной плите 11. Это приводит к уменьшению скорости перемещени  пуансона относительно матрицы, а следовательно, к увеличению объема ее ручь . 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к спосо бам и устройствам дл  высадки утолщений на трубчатых заготовках, склон ных к потери устойчивости при высадке .

Целью изобретени   вл етс  повыше ние качества изделий за счет стабили зации условий заполнени  утолщени  материалом заготовки, кроме того, по вьшение надежности устройства и снижение энергозатрат за счет уменьшени  величины усилий.

На фиг.1 представлена схема высад ки утолщени  в начальной момент первой стадии; на фиг.2 - то же, в конечный момент; на фиг.З - схема высадки утолш,ени  в промежуточный момент второй стадии; на фиг.4 - то же в конечный момент; на фиг.5-8 - аналогичные схемы высадки утолщени , расположенного на удалении от торца трубчатой заготовки; на фиг.9 - устройство дл  высадки утолщени  на тор це трубчатой заготовки в начальный момент первой стадии высадки, про-- дольный разрез; на фиг.10 - то же, по окончании процесса высадки; на фиг.11 - разрез А-А на фиг.9; на фиг.12 - разрез Б-Б на фиг.9; на фиг.13 - разрез В-В на фиг.12.

10

15

20

25

30

Способ осуществл ют следующим образом .

В ручей матрицы 1 (фиг.1), ограниченный выполненным в последней уступом 2 (фиг.2), помещают нагретую трубчатую заготовку 3. Опускают пуансон 4 и в момент соприкосновени  его торца с торцом трубчатой заготовки 3 матрицу 1 начинают перемещать вниз со скоростью, равной скорости движени  пуансона 4. При этом перемещение металла в радиальном направлении к оси пуансона 4 и матрицы 1 ограничивают оправкой 5, введенной в трубчатую заготовку 3.

Перва  стади  высадки заканчиваетс  в тот момент, когда металл заготовки полностью заполнит объем ручь  матрицы 1 между уступом 2 и торцом пуансона 4. Ввиду того что рассто ние между последними в ходе первой стадии высадки не измен етс , длина утолщени , получаемого на этой ступени , может быть вз та равной максимально допустимой (критической) длине высаживаемого участка заготовки.

По окончании первой стадии высадки скорость пуансона 4 замедл ют по сравнению со скоростью матрицы 1, скорость которой не измен ют. При этом скорость V,, движени  пуансона

св зана со скоростью v перемещени  матриц следующей зависимостью:

Si

где S1 и S

- площади поперечных сечений заготовки и утолщени  соответственно.

Металл заготовки на второй стадии высадки заполн ет непрерывно образзло щеес  пространство между нижним торцом предварительно полученного утолщени  и уступом 2 матри15)1 1 .

По окончании второй стадии высадки и получении готового издели  матрицу 1, пуансон 4 и оправку 5 возвращают в исходные положени . Извлекают готовое изделие и устанавливают очередную трубчатзпо заготовку 3.

Пример. В качестве исходной заготовки использовали трубу 045 X 4 мм из стали 45. Температура деформируемого участка в процессе высадки 750...850°С.

На первой стадии высадки (при одинаковой скорости пуансона и матрицы) высаживали цилиндрическое утолщение длиной 1(, равной критической длине 1 р :

2,0 D 2,0-45 90 .мм.

1,

При этом толщина стенки после высадки составила

S, 1,25-S 1,25-4 5 мм,

т.е. наружньм диаметр полученного утолщени  составил

Dg 47 мм.

На второй стадии высадки скорость перемещени  пуансона бьша уменъщена на величины

v, v,(l - |-) v,(l-0,8) 0,2v.

Длина высаживаемого на второй ступени цилиндрического утолщени  составила

1 15 мм,

соответственно обща  длина полученного утолщени  оказалась равной

15

+ 1,

105 ММ.

Устройство дл  высадки цилиндрических утолщений на трубчатых заготовках содержит разъемную в виде отдельных секций матрицу 1 с уступом 2, образующим ручей дл  размещени  высаживаемой части заготовки 3, а так- же пуансон 4, оправку 5.

Оправка 5 жестко смонтирована на подвижной верхней плите 6, в которой концентрично оправке смонтирован подвижный вдоль продольной оси устройства полый пуансон 4, подпружиненный относительно верхней плиты 6 пружиной 7. Секции матрицы 1, плоскости разъема которых проход т через продольную ось устройства, имеют на на-

ружной боковой поверхности скосы 8, посредством которых они взаимодействуют с ответными скосами верхней плиты 6. Разъемные секции матрицы 1 установлены с возможностью радиального

перемещени  в направл ющих промежуточной плиты 9, подпружиненной упругими элементами 10 относительно неподвижной плиты 11. Разъемные секции матрицы 1 подпружинены посредством

упругих элементов 12 относительно промежуточной плиты 6 в радиальном направлении. Верхн   плита 6 и промежуточна  плита 9 перемещаютс  по общей направл ющей 13 неподвижной

плиты 11. Устройство содержит установленное на неподвижной плите 11 средство фиксации недеформируемого в направлении высадки участка заготовки в виде радиального зажима 14,

а также смонтированный в верхней плите 6 узел коррекции относительных скоростей пуансона и матрицы. Он включает несколько равномерно расположенных по окружности верхней плиты

6 подпружиненных относительно нее упругими элементами 15 ползущек 16, установленных с возможностью перемещени  вдоль продольной оси устройства. В радиальных пазах верхней плиты 6

установлены дифференциальные клиновые элементы 17 между ползушками 16 и наружной боковой поверхностью пуансона 4. Со стороны этих деталей на элементах 17 выполнены клиновые поверхности 18 и 19 и на сопр гающихс  с ними поверхност х ползушек 16 и пуансона 4 - ответные клиновые поверхности . При этом углы наклона к продольной оси устройства этих поверхностей меньше углов самоторможени , а угол наклона об клиновых поверхностей пуансона 4 и элемента 17 больше угла наклона jb противолежащих поверхностей элемента 17 и ползушки

16. Дифференциальные клиновые элементы 17 размещены в радиальном направлении . В верхней части направл ющей 13 жестко смонтированы упоры 20 пол- зушек 16.

Величины углов oi, и р устанавливаютс  из услови  заклинивани  вых пар поверхностей, и заполнени  ручь  матрицы на второй стадии высадки, т.е.

клино- т.е. р 7...10°,

об

arctg ( - tgp).

I

где S. и Su - соответственно площади поперечных сечений т. трубчатой заготовки и цилиндрического утолщени  .

Устройство работает следующим об- :разом.

Трубчатую заготовку 3 устанавли- вают в радиальный зажим и зажимают.

После этого в трубчатую заготовку 3 ввод т оправку 5, одновременно верхн   плита 6 перемещаетс  вниз. :При этом элементы 15 наход тс  в разжатом состо нии, ползушки 16 - в крайнем нижнем относительно верхней плиты 6 положени , а элементы 17 заход т клиновыми поверхност ми 18 в пазы, выполненные на боковой поверхности пуансона 4, удержива  последний также в крайнем нижнем относительно плиты 6 положении.

При движении плиты 6 вниз клиновые скосы 8 на ее внутренней поверхности воздействуют на клиновые поверхности разъемных секций матрицы 1, перемеща  их в радиальном направлении к оси устройства.

В тот момент, когда разъемные секции матрицы 1 прижимаютс  к боковой поверхности заготовки 3 и зазоры между ними исчезают, пуансон А касаетс  своим торцом торца трубчатой заготовки 3.

Далее под действием плиты 6 разъемные секции матрицы 1 перемещаютс  вместе с промежуточной плитой 9, а пуансон 4, жестко св занный с плитой 6, вследствие заклинивани  клиновых пар поверхностей элементов 17 с пуансоном 4 и ползушками 16, начинает высаживать утолщение на торце трубчатой заготовки 3, заполн   металлом ручей матрицы 1. Таким образом осуществл етс  перва  стади  высадки. При этом в процессе опускани  проме

5

0

5

0

5

0

5

0

5

жуточной плиты 9 выступы 21 в ее нижней части заход т в пазы 22, выполненные в радиальном зажиме 14 и, следовательно , на внешней боковой поверхности трубчатой заготовки 3 отсутствуют кольцевые участки, со свободной поверхностью, т.е. см тие трубчатой заготовки 3 исключено.

В тот момент, когда металл полностью заполнит ручей матрицы 1, ограниченный ее уступами 2 и рабочим торцом пуансона 4, перва  ступень высадки заканчиваетс .

В этот же момент упоры 20 упираютс  в ползушки 16 и останавливают их, в результате чего дифференциальные клиновые элементы 17 под действием передаваемого пуансоном 4 усили  высадки начинают перемещатьс  в радиальном направлении от оси штампа со скоростью, определ емой скоростью перемещени  ползушек 16 относительно плиты. Тем самым пуансону 4 сообщаетс  замедленна  скорость движени  в направлении перемещени  матрицы 1, котора  продолжает перемещатьс  с прежней скоростью.

Углы oi и |Ь, под которыми наклонены противолежащие поверхности 18 и 19 элементов 17, обусловливают относительную скорость перемещени  пуансона , обеспечивающую полное заполнение металлом непрерывно образующегос  пространства между нижним торцом полученного на первой ст.адии высадки утолщени  и уступами 2 разъемных секций матрицы 1, и таким образом осуществл етс  стади  высадки цилиндрического утолщени  на трубчатой заготовке .

По окончании второй стадии высадки и получении готового издели  плита 6 и оправка 5 отвод тс  в исходное положение, под действием элементов 15 ползушки 16 возвращаютс  в исходное положение, перемеща  элементы 17, ас ними возвращаетс  в исходное положение пуансон 4, подпружиненный пружиной 7.

Под действием элементов 10 возвращаетс  в исходное положение промежуточна  плита, а разъемные секции формообразующей матрицы 1 перемещаютс  в исходное положение под действием элементов 12.

Раскрываетс  радиальный зажим 14, и готова  деталь извлекаетс  из устройства .

После установки следующей трубчатой заготовки 3 процесс высадки в две стадии повтор етс .

Claims (5)

1.Способ получени  наружного цилиндрического утолщени  на трубчатой заготовке, включающий двухстадийную его высадку пуансоном и матрицей с ручьем, образующими инструмент за

один его рабочий ход с приложением деформирующего усили  в направлении продольной оси заготовки и фиксацией недеформируемого участка заготовки, расположенного за деформируемым участком в направлении приложени  усили  деформировани , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повыще- ни  качества изделий за счет стабилизации условий заполнени  ручь  матрицы металлом заготовки, при образовании утолщени  на первой стадии высадку осуществл ют в полости ручь  посто нного объема при перемещении пуансона и матрицы вдоль оси заготовки с одинаковыми скорост ми до момента заполнени  этого объема, после чего на второй стадии высадку осу- ществл ют в полости ручь  увеличивающегос  по ходу инструмента объема за счет уменьщени  скорости перемещени  пуансона, при этом на прот жении всего хода инструмента скорость перемещени  матрицы оставл ют неизменной .

2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что отношение скоростей перемещени  пуансона и матрицы на второй стадии высадки утолщени 

выбирают из зависимости

S

v7-

где v и v, - скорости перемещени  пуансона и матрицы соответственно, S« и Su - площади поперечных сечений заготовки и утолщени  соответственно.

3.Способ по ПП.1 и 2, о т л и - чающийс  тем, что высадку утолщени  осуществл ют на оправке.

4.Устройство дл  получени  наружного цилиндрического утолщени  на трубчатой заготовке, содержащее подвижную верхнюю плиту с установленным на ней пуансоном, неподвижную плиту со средством фиксации недеформируемого в направлении высадки участка заготовки , подвижную в направлении

Q

5

0

5

вдоль оси штампа подпружиненную относительно неподвижной плиты промежуточную плиту с размещенной на ней разъемной в плоскости, проход щей через упом нутую ось, матрицей, секции которой подпружинены относительно промежуточной плиты и смонтированы на ней с возможностью ограниченного радиального возвратно-поступательного перемещени , размещенный на подвижной верхней плите клиновой механизм смыкани  секций матрицы, а также узел коррекции относительных скоростей пуансона и матрицы с дифференциальными клиновыми элементами со скосами, смонтированными с возможностью ограниченного радиального перемещени  , отличающеес  тем, что, с целью повьшшни  качества изделий и надежности, а также снижени  энергозатрат за счет уменьшени  усилий при радиальном перемещении дифференциальных клиновых элементов, пуансон установлен подвижно вдоль оси штампа и подпружинен относительно верхней плиты, узел коррекции относительных скоростей пуансона и матрицы выполнен в виде смонтированных в верхней плите с возможностью ограниченного перемещени  вдоль оси устройства подпружиненных относительно верхней плиты ползущек по числу дифференциальных клиновых элементов, установленных в радиальных пазах, выполненных в подвижной плите размещенных между наружной поверхностью пуансона и ползушками и имеющих оппозит- ное расположение клиновых скосов, и упоров, жестко смонтированных напротив ползушек в направлении их перемещени , при этом на прилежащих к клиновым поверхност м дифференциальных элементов поверхност х ползушек и пуансона выполнены клиновые скосы, ответные скосам клиновых поверхностей дифференциальных элементов, углы наклона которых к оси устройства не превьш1ают углов самоторможени , а углы наклона скосов клиновых поверхностей дифференциальных элементов и ответных поверхностей пуансона превышают углы наклона противолежащих клиновых поверхностей дифференциальных элементов.

5. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что оно снабжено размещенной концентрично пуансону оправкой.

Фиг.1

Фаг.З

Фаг.2

Фаг4

Фиг. 5

Фиг.7

Фиг. 6

Фиг.8

У///7//Л

фи./О

/7

is

Фи&.И

B:

Фи 8.13