Способ получения отверстий и устройство для его осуществления

 

1. Способ получения отверстий в листовых заготовках, заключающийся в том, что в заготовке получают 9 предварительное отверстие-, размещают в нем элемент с диаметром, соответствующим диаметру этого отверстия , прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зоне, обхватырающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемому отверстию, после чего в заготовку внрдаяют инструмент для пробивки и образуют им требуемое отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, инструмент для пробивки внедряют в заготовку на всю ее толщину, после чего полностью разгружают обрабатываемый . материал в зоне раз деления, а затем производят дорнование отверстия в V направлении, противоположном направлению пробивки. сл QD 00 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1005985

3(5П В 21 D 28/00; 8 21- 0 26/14 с -, " . -«,, «У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3348049/25-27 (22) 27. 10.81 (46) 23.03. 83. Бюл. Р 11 (72) С.И. Козий, В.A. Глущенков, A.Þ. Иголкин и В.М. Василевский (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красйого Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (53) 621.96.044.06(088.8) (56) 1. Малов A Н. Технология холодной штамповки. М., "Машиностроение", 1969, с. 126, фиг. 59.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 897338, кл. В 21 D 28/16, В 21 D 26/14, 04.04.80. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ El 0 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ получения отверстий в листовых заготовках, заключающийся в том, что в заготовке получают предварительное отверстие., размещают в нем элемент с диаметром, соответствующим диаметру этого отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зоне, обхватыВающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемому отверстию, после чего в заготовку внедряют инструмент для пробивки и образуют им требуемое отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, инструмент для пробивки внедряют в заготовку на всю ее толщину, после чего полностью разгружают обрабатываемый материал в зоне разделения, а затем Pg производят дорнование отверстия в направлении, противоположном направлению пробивки.

1005985

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемещения, прижим,обхватывающий пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансоном, элемент в виде стержня с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия,устанавливаемого н этом отверстии, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества иэделий, пуансон выполнен ступенчатым со ступенью со стороны матрицы, имеющей поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению получаемого отверстия, осчаценной режущей кромкой и имеющей длину меньше толщины загоИзобретение относится к способам обработки металлов давлением и может> быть использовано для получения листовых деталей с отверстиями в различных отраслях машиностроения.

Известен способ получения отверстий в листовых заготовках„. заключаю.щийся в том, что в заготовке пробивают предварительное отверстие, затем зачицают припуск и производят дорнование. Устройство для осуцествления способа содержит ступенчатый пуансон с последовательно расположенными пробивной, зачис ной и дорнуюцей ступенями (1 j.

Недостатком известного способа и устро .ства для его осуществления является то, что не исключается образование утяжин, недопустимых в тех изделиях, к точности которых предъявляют высокие требования.

:Наиболее близким к изобретению по технической .сущности и достигаемому эффекту является способ получения отверстий в листовых заготовках, заключающийся в том, что в заготовке получают предварительное отверстие, размещают в нем элемент с диаметром, соответствуюцим диаметру этого отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зо- Зр не, обхватывающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемому отверстию, после чего в заготовку внедряют инструмент для пробивки и обра- 35 зуют им требуемое отверстие.

Устройство для осуществления способа содержит пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемещения, прижим, обхватывающий 4р товки, следующей за этой ступенью конической или пирамидальной стуо пенью с углом наклона не более 30 и цилиндрической ступенью меньшего диаметра, а стержень жестко связан с контрпуансоном.

3. Устройство по п.2, о т л и

1 ч ающе е с я тем, что прижим со стороны, обращенной к матрице, оснащен режущей кромкой.

4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что привод перемещения пуансона выполнен в виде двух расположенных один над другим плоских индукторов соединенных с магнитно-импульсной установкой,и подвижно установленного между ни ми диска, а пуансон жестко связан с диском. пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансоном, элемент в виде стержня с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия, устанавливаемого в этом отверстии Г 2 ).

Недостатком является невысокое качество получаемых изделий из-за возникновения остаточных напряжений на поверхности разделения и заклинивания инструмента в отверстии после снятия нагрузки.

Цель изобретения — повышение качества получаемых иэделий.

Эта цель достигается тем, что согласно способу получения отверстий в листовых заготовках, заключающемуся в том, что в заготовке получают предварительное отверстие., размецают в нем элемент с диаметром, соответствующим диаметру этого . отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зоне, обхватывающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемому отверстию, после чего в заготовку внедряют.инструмент для пробивки и образуют им требуемое отверстие,.инструмент для пробивки внедряют в заготовку на всю ее толщину, после чего полностью разгружают обрабатываемый материал в зоне разделения, а затем производят дорнование отверстия в направлении, противоположном направлению пробивки.

В устройстве для осуществления способа, содержащем пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемецения, прижим, обхватываю1005985

35 где т

5) doss в упругой области щий пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансо-. ном, элемент в виде стержня с попереч ным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия, устанавливаемого в этом 5 отверстии, пуансон выполнен ступенчатым со ступенью со стороны матрицы, имеющей поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению получаемого отверстия, оснащенной режу- 10 щей кромкой и имеющей длину меньше толщины заготовки, следующей за этой ступенью конической или пирамидальной ступенью с углом наклона не более 30 и цилиндрической ступенью меньшего диаметра, а стержень жестко связан с контрпуансоиом.

Причем прижим со стороны, обращенной к матрице, оснащен режущей кромкой.

- 20

При этом привод перемещения пуансона выполнен в виде двух расположенных один над другим плоских индукторов, соединенных.с магнитно-импульсной установкой, и подвижно установленного между ними металлического диска, а пуансон жестко связан с диском.

На фиг. 1 показано устройство. для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 с заготовка и инструмент по окончании процесса пробивки; на фиг. 3 — то же, при процессе дорнования; на фиг. 4 — зависимость между ступенью деформации и пределом текучести обрабатываемого материала.

Устройство для получения отверстий содержит матрицу 1 и прижим 2 с соосными отверстиями одинакового диаметра,контрпуансон 3, снабженный пружиной 4 и размещенный в рабочем отверстии матрицы, стержень 5, жест- 40 ко закрепленный на контрпуансоне и устанавливаемый с натягом в отверстии, предварительно получаемом в заготовке, Устройство содержит также ступенчатый пуансон б, жестко соеди- 45 ненный с диском 7. В пуансоне со стороны, обращенной к стержню 5, выполнено осевое отверстие с диаметром, равным диаметру стержня и обеспечивающим сопряжение этих деталей с зазором. Ступень пуансона б, обращенная к матрице 1 (и стержню 5), имеет поперечное сечение, соответствующее поперечному .сечению получаемогюо отверстия, верхняя, ступень выполнена цилиндрической и имеет диа- . метр меньше стороны нижней ступени, между этими ступенями расположена коническая или пирамидальная сту пень с углом наклона не более 30

На большей ступени пуансона имеется 60 режущая кромка. Пуансон б снабжен приводом перемещения, выполненным в виде двух размещенных один над другим плоских индукторов 8. Индукторы через распределительное устройство 9 соединены с магнитно-импульсной установкой (МИУ).

Способ получения отверстий осуществляется следующим образом.

В листовой заготовке получают предварительное отверстие с диаметром меньше требуемого окончательного. Заготовку размещают на матрице 1 и зажимают прижимом 2. В предварительное отверстие вводят стержень 5 и контрпуансоиом 3 создают подпор на участке, соответствующем получаемому отверстию, затем в заготовку внедряют пуансон 6, для чего передают разряд МИУ на верхний индуктор 8, в результате чего возникает деформирующая импульсная сила, вызывающая перемещение диска 7 вместе с пуансоном 6 вниз. Поскольку стержень 5 размещен на упругом элементе (пружине 4) и первоначально последний неподвижен, то деформирую щая сила, воздействующая на кольцевую поверхность обрабатываемого материала, вызывает в нем значительные по величине давления P. Величина давления P определяется требуемой глубиной пластической проработки обрабатываемого материала пб контуру отверстия, а также величиной остаточных напряжений на его поверхности о.56 6т (1-(м d2)) предел текучести обрабатываемого материала, диаметр матрицы; диаметр поля напряжений, возникающих при пробивке, равный где de 8- диаметр чистового отверстия.

Давление P вызывает появление радиальных d и тангенциальных наПряжений по контуру будущего отверстия. Интенсивность последних характеризуется точкой d (фиг. 4). В пластической области

2 г п вЂ С f> †(d3 /d ) );

Яр (i ш .

1005985 где С =(0,58-0,7); с — текущий диаметр;

Р „р — давление на границе упругих и пластических деформацийр Ргр= <(1 †(dg/d )

При †эт глубииа распространения пластических деформаций в основном материале (d3) определяется из выражения

dH = d3 ехр )- — (э) 10

После достижения деформирующей си. лой значения, превышающего величину жесткости упругого элемента 4, начинается процесс разделения в условиях объемной схемы напряженно-деформироНаННого состояния. С окончанием процесса разделения пуансон б не останавливается, а продолжает перемещаться вниз. Большая ступень пуансо. на б, пройдя толщину заготовки, поз. воляет обрабатываемому материалу упруго разгрузиться (интенсивность напряжений характеризуется точкой на фиг. 4).

Степень деформации при разгрузке материала может быть найдена иэ . уравнения

Е г

1 м- Х

30 где Š— модуль упругости обрабатываемого материала; ,и. — коэффициент Пуассона; д и 4 — фиктивные упругие напря- 35

V жения в пластической области.

С учетом величины Е диаметр пробитого отверстия будет меньше, чем диаметр матрицы. 40

При достижении пуансоном 6 крайнего нижнего положения через распределительное устройство напряжение от МИУ подается на нижний индуктор 8. Импульсная сила вызывает перемещение пуансона б вверх и осуществляет процесс дорнования . В целях ликвидации налипания обрабатываемого материала на пуансон б при дорновании рекомендуется использовать смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

На конусной поверхности пуансона 6,. имеющей угол не более 30, результирующая сила, в основном, представлена радиальной составляющей. Последняя, наряду с дополнительным накле- 55 пом поверхности разделения, позволяет получить чистовое отверстие за счет снятия материала с помощью режущих кромок, выполненных вокруг отверстия прижима 2. Интенсивность 60 создаваемых напряжений в процессе дорнования характеризуется точкой б, (фиг.. 4). Пуансон б, заняв крайнее верхнее положение, позволяет заготовке разгрузиться. В последней возникают остаточные напряжения с интенсивностью, характеризуемой точкой d>(фиг. 4). При этом глубина пластически деформированного слоя обрабатываемого материала, величина остаточных напряжений превышают соответствующие значения, получаемые только при пробивке, В случае необходимости рассмотренный цикл (движение пуансона) может быть многократно повторен.

Пример. Способ прошел опытно-промышленную проверку при получении высокоресурсных отверстий под механические точечные соединения в заготовке из сплава Д16АТ толщиной 4 мм. Отверстия диаметром

8 мм пробивались в .штамповой.оснастке, изготовленной иэ стали У8А по второму классу точности. Ступенча-. тый пуансон имел размеры: диаметр

-0,005 большей ступени 8 . мм, диа0,0014 метр меньшей ступени 6 мм, диаметр отверстия 4+ 0 013мм. Ступенчатый стержень имел размеры: диаметр меньшей ступени 3,924 мм, диаметр большей стУпени 8 0 014 мм. Диаметр мат-0,005

1 рицы составлял 8+ мм. Угол рабочей конусной поверхности пуансона 5 составлял 30О. Диаметр предварительного отверстия, получаемого сверлением с последующей разверткой, составлял 3,887 мм. Фиксация заготовки на матрице осуществлялась с помощью гидравлического ручного пресса, раз-. вивающего усилие в 4 тс. Нагружение пуансона осуществлялось с помощью

МИУ вЂ” 10 на режиме заряда установки до энергии в 3,0 кДж. В качестве .Упругого основания ступенчатому стержню служила аналогичная заготовка, размещенная на дополнительной матрице. В качестве СОЖ использовался технический вазелин. Полученные отверстия имели точность 6-7 квалитета и шероховатость поверхности разделения 0,32. Металлографический анализ показал, что зона распространения пластических деформаций от стенки отверстия достигает 0,33 мм. на сторону (у образцов пробитых по известному способу, аналогичная эона имеет протяженность около 0,15 мм).

Проведенные эксперименты показали, что выполнение двух операций ° (пробивка отверстия и его дорнование) в одном устройстве эффективно, поскольку повышает производительность более чем в два раза, улучшает качество отверстий от 20 до 45% по сравнению только с пробитыми отверстиями, 1005985

УоУуду СОЖ

Составитель lO. Цейтлин

Редактор A. Шишкина Техред С.Мигунова . Корректор A. Яэятко

Заказ 1992/16 Тира к 814 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная; 4