SU1480947A1 - Способ изготовлени полых изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении полых изделий типа конических и цилиндрических стаканов с глубокими полост ми. Цель - повышение качества изделий за счет уменьшени  разностенности и снижение усили  деформировани  при выдавливании глубоких полостей. Исходную заготовку деформируют фасонированием ее верхнего торца с вытеснением избыточного металла со стороны нижнего торца. В нижней части заготовки формуют конический участок с углом конуса, равным углу конуса издели , и диаметром основани , большим диаметра основани  издели . Длину образующей конического участка определ ют из услови  L=(0,25 - 0,6) H/COSγ√ε, где ε - величина обжати 

γ - угол наклона конуса издели 

H - высота полученного полуфабриката. Затем полуфабрикат центрируют по коническому участку и деформируют путем прошивки, совмещенной с обжимом металла в нижней части и радиальной раздачей в остальной части заготовки. При этом благодар  оптимальному силовому режиму повышаетс  стойкость деформирующего инструмента, а возможность центрировани  заготовки уменьшает разностенность готового издели . 5 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении полых изделий типа конических и цилиндрических стаканов с глубокими полост ми.

Цель изобретени  - повышение качества изделий за счет уменьшени  разностенности и снижени  усили  деформировани  при выдавливании глубоких полостей.

На фиг. 1 показана заготовка в конечный момент операции фасонировани ; на фиг. 2 - полое коническое изделие в начальный и конечный моменты последующей операции прошивки; на фиг. 3 и 4 - цилиндрический стакан на последующей операции прошивки и прот жки; на фиг. 5 - схема получени  высокого полого издели .

Способ осуществл ют следующим образом .

Исходную заготовку 1 диаметром ah, полученную резкой прутка, подвергают фасонированию преимущественно в гор чем состо нии в матрице 2 воздействием пуансона 3 (фиг. 1). При этом верхний торец заготовки 1 деформируют, образу  углубление а с формой, соответствующей геометрии прошивного пуансона 4 (фиг. 2), а торцовую и боковую поверхности кромки полуфабриката оформл ют в соответствии с требуемой конфигурацией готового издели  (поковки).

Глубина полости а выполн етс  равной 0,4...0,6 диаметра торца пуансона, что обеспечивает устойчивую фиксацию пуансоном заготовки при прошивке.

-U 00

о со

Јь

Одновременно нижнюю часть заготовки 1 обжимают, формиру  конический участок б с углом уклона у, равным углу наклона конической поверхности издели .

Длину образующей / центрального участка б определ ют по зависимости, установленной экспериментальным путем

/(0,25...0,6) cosy

где у - угол конуса издели ;

Н- высота полуфабриката;

е - обжатие.

К коническому участку б в плоскости меньшего его основани , определенного диаметром do, примыкает вспомогательный (подпорный ) конусный участок в с углом наклона образующей (10°-40°), переход щий в компенсирующий, в первом приближении, цилиндрический отросток с диаметром d, значение которого определено зависимостью

dM(0,5...0,9K,, где du - диаметр основани  (дна) издели .

Значение диаметра do устанавливаетс 

исход  из целесообразного объема металла,

вытесн емого в направлении прошивки на

второй операции штамповки, по зависимости

1+U.2-1,8)1 tg.

При фасонировании подпор, оказываемый двойным конусом (у - Р) в нижней части заготовки оказываетс  достаточным дл  оформлени  сложнофасонированного верхнего торца. Компенсаци  избыточного объема , св занного с отклонени ми размеров заготовки, осуществл етс  выдавливанием в отросток диаметром dH, форма которого и переходы к которому оформл ютс  плавно дл  избежани  в последующем зажимов.

10

Хорошему центрированию и нап пуансона 4 вдоль оси прошивки вует наличие зазора Za, заполн емо лом, вытекаемым при обжатии направлении. Помимо эффекта усили  выдавливани  (сопрово уменьшением износа и повышением ти инструмента), наличие в зоне

15 ской деформации двухстороннего металла способствует по влению самоустановлени  (саморегулирова цесса, сопровождаемого равномер чением металла в равнозначные заз ду пуансоном и матрицей, что резко

20 опасность по влени  горизонтал ставл ющих усилий, вызывающ пуансона.

На заключительной стадии производитс  доштамповка издели

25 донном участке заполн ютс  все зазора , заполн етс  металлом зор Za. Избыток металла вытесн ет где зазор Z4 сохран етс  до конца В зоне его наличи  деформаци  ра раздачей полой кромки продолжает

30 до конца процесса. Это позвол ет п бодной радиальной раздачи пол фасонированного с целесообразно рией полуфабриката издели  с пр ванной ступенчатой или суженной Штамповку заканчивают в момент

Как правило, высота отростка незначительна, 35 ни  требуемых размеров издели .

и между торцами калиброванной заготовки и выталкивател  5 сохран етс  зазор Z. Отросток может быть полностью устранен п)тем подбора оптимального значени  угла (J и высоты участка в при данной степени деформации верхнего торца. При значени х углов у, превышающих 15°, принима  верхние значени  длины по ска / дл  значени  обжати  ,4, можно обеспечить достаточную величину подпора и без образовани  конического участка в.

На второй операции формообразовани  полуфабрикат 6 укладывают в прошивную матрицу 7 и центрируют по коническому по ску , длина / которого обеспечивает точную и надежную фиксацию.

Так как диаметр do больше диаметра основани  полости du, то между полуфабрикатом 6 и дном прошивного штампа образуетс  зазор Zz (фиг. 2). Между боковыми поверхност ми полуфабриката 6 и стенками матрицы 7 имеетс  переменный радиальный зазор Zs, который переходит в Z$ у верхней кромки полуфабриката. При опускании пуансона 4 он входит в центрирующее углубление о, тем самым фиксиру  полуфабрикат-заго40

Деформацию на заключительно можно вести и с вытеснением метал пенсационную полость в пр мом нии. Дл  низких цилиндрических рикатов с фасонированными торц пенсаци  избытка в пр мом нап в технологический отросток предпо и может быть выполнена при сил действии на торец (фиг. 3). На посл переходе прот жки (фиг. 4) де

.г полуфабриката с точным объемом вует получению полых изделий с размерами и фасонным торцом.

Дл  получени  конфигурации (прилегающего к кромке) участк мально приближенного по форме и

5Q к параметрам готовой детали, и об снижени  затрат металла пола  ча ки) полуфабриката перед радиал дачей должна иметь размеры, обес щие необходимые значени  площа речного кольцевого сечени . В это

55 дл  обеспечени  достаточной стойк сонов целесообразно создание тех ского фланца г. Дл  высоких ко изделий (высотой больше 1,6 д

10

товку 6, и начинает ее деформирование. Деформирование производ т полузакрытой глухой прошивкой полости, одновременно оформл   наружную поверхность обжатием придонного конического участку полуфабриката и радиальной раздачей остальной верхней части.

Хорошему центрированию и направлению пуансона 4 вдоль оси прошивки способствует наличие зазора Za, заполн емого металлом , вытекаемым при обжатии в пр мом направлении. Помимо эффекта снижени  усили  выдавливани  (сопровождаемого уменьшением износа и повышением стойкости инструмента), наличие в зоне пластиче15 ской деформации двухстороннего течени  металла способствует по влению эффекта самоустановлени  (саморегулировани ) процесса , сопровождаемого равномерным истечением металла в равнозначные зазоры между пуансоном и матрицей, что резко снижает

20 опасность по влени  горизонтальных составл ющих усилий, вызывающих изгиб пуансона.

На заключительной стадии процесса производитс  доштамповка издели . В при25 донном участке заполн ютс  все участки зазора , заполн етс  металлом также зазор Za. Избыток металла вытесн етс  вверх, где зазор Z4 сохран етс  до конца процесса. В зоне его наличи  деформаци  радиальной раздачей полой кромки продолжаетс  также

30 до конца процесса. Это позвол ет путем свободной радиальной раздачи получить из фасонированного с целесообразной геометрией полуфабриката издели  с профилированной ступенчатой или суженной кромкой. Штамповку заканчивают в момент достиже35 ни  требуемых размеров издели .

ни  требуемых размеров издели .

Деформацию на заключительной стадии можно вести и с вытеснением металла в компенсационную полость в пр мом направлении . Дл  низких цилиндрических полуфабрикатов с фасонированными торцами компенсаци  избытка в пр мом направлении в технологический отросток предпочтительна и может быть выполнена при силовом воздействии на торец (фиг. 3). На последующем переходе прот жки (фиг. 4) деформаци 

полуфабриката с точным объемом способствует получению полых изделий с точными размерами и фасонным торцом.

Дл  получени  конфигурации верхнего (прилегающего к кромке) участка, максимально приближенного по форме и размерам

к параметрам готовой детали, и обеспечени  снижени  затрат металла пола  часть (кромки ) полуфабриката перед радиальной раздачей должна иметь размеры, обеспечивающие необходимые значени  площадей поперечного кольцевого сечени . В этом случае

дл  обеспечени  достаточной стойкости пуан-- сонов целесообразно создание технологического фланца г. Дл  высоких конических изделий (высотой больше 1,6 диаметра),

а также дл  изделий с углом конуса этот фланец может выполн ть и дополнительно роль центрирующего элемента, что при больших значени х Z3 и Z4 обеспечит гарантированную устойчивость и при минимальных значени х / и глубины полости а.

При этом наружна  поверхность фланца выполн етс  конической с тем же углом конуса у, длина образующей поверхности принимаетс  равной (0,2...0,4) длины образующей /, а переходы от фланца к уступу и стержню оформл ютс  фасками или радиусами закруглени  (фиг. 5).

Пример. Заготовку диаметром мм и высотой мм из стали 35 нагревают в индукционной печи до 1200°С и подвергают штамповке на 2-позиционном штампе. Заготовку фасонируют (фиг. 1) с получением полуфабриката, имеющего следующие размеры: на верхнем торце - у конической (фиксирующей) полости глубина 27 мм, диаметр дна 27 мм, уклон 7° и уступ диаметром (у торца) 52 мм, высотой 26 мм с уклоном 3,6° и переходным радиусом 6 мм; в нижней части - центрирующий конический по сок с углом и длиной образующей, определенной по формуле (1) при значени х параметров мм и ,520 и равной мм, а также с коническим подпорным участком с ,8 мм, уклоном и высотой 2 мм, достаточной дл  оформлени  верхнего фасонированного торца и без вытеснени  металла в отросток (в штампе d 39,0 мм).

На второй позиции полуфабрикат с указанными размерами центрируетс  по коническому по ску на длине мм с образованием зазора 1 мм и внедрением пуансона деформируетс  в изложенной последовательности путем обжати  полуфабриката в нижней части и радиальной раздачи в верхней части.

В результате получают изделие типа конического стакана с толщиной дна 21+ 2 и высотой 114+4 мм, имеющей коническую 3-ступенчатую полость с диаметром у дна (перва  ступень) 0 27 мм, на рассто нии 33 мм от дна диаметр второй ступени 0 35 мм и далее на отдалении 15 мм диаметр третьей ступени 0 50 мм, переход щий на диаметр 0 53 мм у кромки издели . Наружные размеры: диаметр дна d,,42 мм, высота участка с конической поверхностью 80 мм с наибольшим диаметром 0 85 мм на по ске высотой 7 мм. Наружный профиль у верхней утонченной кромки - в виде обратного конуса с диаметром у кромки 0 66 мм, ниже на 24 мм диаметр 0 71 мм с плавным переходом к по ску 0 85 мм.

Полученные издели  имеют стабильную точность размеров, разностенность изделий снижаетс  с 3-4 до 1...1,2 мм. За счет снижени  усилий на основной стадии формоизменени  снижение требуемой работы деформировани  (по диаграммам усилие -

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

путь) составл ет 26...30%. Благодар  фасонированию приторцовых поверхностей коэффициент использовани  металла повышаетс  с 0,38 до 0,56.

С такими же показател ми технико-экономической эффективности опробован процесс штамповки высоких конических изделий (фиг. 5).

Исходную заготовку из стали 35 размерами 0 65X120 мм после нагрева подвергают фасонированию с образованием полуфабриката , имеющего нижний конический по сок с мм и мм, . технологический фланец диаметром 0 87 мм, высотой 9 мм и переходными радиусами 16 мм, торцовое углубление с диаметром дна 0 22,3 мм, уклоном 10° и глубиной 30 мм и уступ высотой 35 мм и диаметром 0 67 мм. На переходе прошивки из этого полуфабриката по описанной последовательности получают изделие.с конусной 2-ступенчатой полостью глубиной 128 мм и диаметром дна полости 0 22,3 мм, по наружной поверхности диаметр дна ,6 мм. Конусна  поверхность высотой 115 мм и уклоном 10,6°, переход ща  на диаметре 0 87 мм в обратный (до торца) конус с углом 12° на высоте участка 30+4 мм. Разностенность штампованных изделий снижена с 4...5 до 1... 1,5 мм, что позвол ет снизить в 1,2...1,5 раза припуски на обрабатываемые поверхности.

Способ позвол ет повысить точность изделий и, следовательно, снизить расход металла и трудоемкость изготовлени  цилиндрических и конических полых изделий. Благодар  оптимальному си-овому режиму повышаетс  стойкость инструмента, особенно пуансонов, что способствует повышению стабильности и удешевлению процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  полых изделий, включающий получение из исходной заготовки полуфабриката, диаметр основани  которого превышает диаметр основани  издели  и последующее его деформирование до оформлени  наружной поверхности путем радиальной раздачи металла, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества изделий за счет уменьшени  разностенности и снижени  усили  деформировани  при выдавливании глубоких полостей, получение полуфабриката осуществл ют фасонированием верхнего торца заготовки и образованием в ее нижней части конического участка с углом конуса, равным углу готового издели , и длиной образующей, определ емой из услови 

   /(0,25...0.6)Ј--л7Г cosy

   где е - обжатие;

   Y - угол конуса издели :

   Н- высота полуфабриката, а последующее деформирование полуфабриката осуществл ют путем закрытой прошивки , совмещенной с обжимом нижней части заготовки и вытеснением металла в направлении прошивки, при этом производ т центрирование полуфабриката по упом нутому коническому участку

   а

   Фиг. 2

   Фие.З

   Фиг. k

   Фие.5