Способ изготовления изделий типа стаканов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) а-> (((l

Е 11 В 21 1 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

< (21) 3597099/25-27 (22) 30.05.83 (46) 23.06.85. Бюл. Ф 23 (72) А.Л,Воронцов (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (53) 621.073(088.8) (56) Холодная объемная штамповка, Справочник под ред, Г,А.Навроцкого.

М., "Машиностроение", !973, с.231, рис. 58а. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА СТАКАНОВ, включающий получение иэ исходной заготовки цилиндрической заготовки и последующую ее штамповку обратным выдавливанием, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет обеспечения постоянства механических свойств по высоте стенки стакана, цилиндрическую заготовку получают с неравномерной по высоте накопленной деформацией точением и пластическим деформированием исходной заготовки с получением промежуточного полуфабриката с переменными по высоте площадями . поперечных сечений, при этом величину неравномерно распределенной по высоте накопленной деформации

У;8, цилиндрической заготовки в произвольном сечении, удаленном от деформируемого торца на расстояние (д „, 7, 1- — ", 2 определяют из вырак а жения 2; = 1; — Р !, где d„— диаметр полости изделия;

1>к — наружный диаметр изделия

Z — расстояние от торца формуемой полости изделия до сечения с величиной накопленной деформации У, заданная величина накоп19 ленной деформации;

2" — величина накопленной де<1 формации, обусловленная операцией обратного выдавливания, а при вьщавливании прикладывают деформирующее усилие к торцу цилиндрической заготовки со стороны наибольшей величины накопленной деформации.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что промежуточный полуфабрикат получают точением, при этом диаметры Й „ его поперечных сечений на удалениях 7. от торца с минимальным сечением определяют

Т1к из зависимости

nl = p 3.3 l z где 7 — основание натурального логарифма, после чего полуфабрикат деформируют в цилиндрическую заготовку закрытой осадкой.

3. Способ по п.I, о т л и ч а— ю шийся тем, что промежуточный полуфабрикат получают закрытой осадкой в ручье с переменными по высоте поперечными сечениями, диаметры

d « которых на удалениях Z <1< от торца с максимальным сечением определяют из зависимости d„ =0<, У

Р4 2 ч к с последующим точением из полуфабриката цилиндрической заготовки, 4. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что промежуточный полуфабрикат получают вьщавливанием в открытую полость с переменными по высоте поперечными сечения1162542 ми диаметры d которых на удалени- где Р. — величина накопленной дефор9 п1 ддО ях Z от торца с минимальным сечедЦ мации исходной заготовки. кием определяют из зависимости с последующим точением иэ полуд до-д.д

3 фабриката цилиндрической эаготовd„; 9дд„Е

На фиг.1 показана расчетная схема получаемого изделия типа стакана; на фиг.2 — цилиндрическая заготовка перед обратным вьщавливанием; на фиг.З вЂ” промежуточный полуфабрикат после обтачивания для получения цилиндрической заготовки закрытой осадкой; на фиг.4 промежуточный полуфабрикат после закрытой осадки в ручье с перемен4 ными по высоте поперечными сечениями для получения цилиндрической заготовки точением; на фиг.5 промежуточный полуфабрикат после вьщавливания в открытую полость с переменными по высоте поперечными сечениями для получения цилиндрической заготовки точением; на фиг.б - схема технологических переходов изготовления изделия типа стакана из промежуточного полуфабриката,. полученного точением; на фиг.7 — схема технологических переходов изготовления иэделия типа стакана из промежуточного полуфабриката, полученного закрытой осадкой в ручье с переменными по высоте поперечными сечениями; на фиг.8 — схема технологических переходов изготовления изделия типа стакана из промежуточного полуфабриката, полученного выдавливанием

Изобретение относится к обработке металлов давлением, преимущественно к изготовлению изделий типа стаканов способами, включающими штамповку обратным выдавливанием. 5

Цель изобретения — повышение качества изделий за счет обеспечения постоянства механических свойств по высоте стенки стакана путем выравнивания величины накопленной 10 деформации в процессе обработки полуфабриката в изделие. в открытую полость с переменными по высоте переменными сечениями.

Способ осуществляется следующим образом.

На расчетной схеме получаемого после обратного выдавливания готового изделия (фиг.1) строят эпюру распределения накопленной деформации Р; по высоте стенки, используя известные методики, Для обеспечения постоянства механических свойств по высоте стенки изделия, соответствующих заданной величине накопленной деформации Р,, проводят произвольное

1 сечение на высоте 7. стенки ста3 кана и определяют соответствующую ему величину накопленной деформации Р g в цилиндрической заготов1 ке для обратного выдавливания, которая при сложении с величиной накопленной деформации от обратного вьщавливания дает величину, равную Р„. При этом определяют, какому сечению 7 цилиндрической заготовки соответствует найденное значение 1;д, используя выражение

31

zî, .(i-" к ) z к где d диаметр полости изделия;

D — наружный диаметр изделия, Таким образом. определяется величина Х -, по всей высоте стенки стакана, а следовательно, и ее распределение по высоте цилиндрической заготовки для обратного выдавливания.

Получение цилиндрической заготовки из исходной заготовки с применением промежуточного полуфабриката может осуществляться различными путями. з 1

1. Берут исходную заготовку в виде отрезка сортового проката, отливки (полученную любым методом, обеспечивающим равномерное распределение накопленной деформации по высоте) и вытачивают из нее промежуточный полуфабрикат 1 (фиг.ба) с переменной по высоте площадью поперечного сечения, диаметр которой в произвольном сечении на удалении Z((> от торца полуфабрикатов с минимальным сечением определяют из зависимости ) к д

ggi3j (2. з ( где 1 — основание натурального логарифма, выведенной из общеизвестной формулы, определяющей величину относительной деформации

При этом для iD k

F члч 4 данного варианта,дг . п коц 4

162542 4 с неравномерно распределенной по ее высоте накопляющей деформацией.

2. Берут аналогичную исходную заготовку, и полуфабрикат (фиг.76) требуемой формы получают закрытой осадкой в ручье 2 с переменными по высоте поперечными сечениями, диаметры d „ которых на удалениях Еп„ от торца с максимальным сечением оп10 ределяют из зависимости !!i3j /г

«k которая выводится из условия определения относительной деформации по (5 формуле

1 =1 нач, FKOH

4 2 (! о n) откуда ъ а

Z«-3

Аналогично для расстояния 7. pg находят диаметр d((» а затем определяют 39 (Ko T, ) пг " д„+.д, д и таким образом задают требуемую форму боковой поверхности полуфабриката.

После этого полуфабрикат осажива- М ют в закрытом ручье 2 (фиг.ба) штампа, получая тем самым цилиндрическую заготовку для обратного выдавливания

30 ко нач где Р„av — площадь поперечного сечения полуфабриката;

F — площадь поперечного сече- И ния цилиндрической заготов. ки.

Практически можно определить геометрию полуфабриката следующим образом. 30

Сначала по приведенной формуле определяют диаметр нулевого сечения й,я (фиг. 3). Затем для достаточно блйэкого расстояния Z:< находят d

Поскольку конечная форма полуфабриката неизвестна, используют для определения высоты Z, формулу объема достаточно; простой приближенной фигуры, например усеченного конуса.

Из условия постоянства объема

Полученный в результате закрытой осадки полуфабрикат обтачивают до получения цилиндрической заготовки для обратного выдавливания, имеющей неравномерно распределенную по высоте накопленную деформацию.

3. Берут аналогичную исходную заготовку, но имеющую диаметр

0 о D и получают промежуточный полуфабрикат (фиг.86) выдавливанием в открытую полость 2 с переменными по высоте переменными сечениями, диаметры 1„ которых на удалени3 ях Е„; от торца с минимальным сечением определяют из зависимости

1 З 1Л. где.1 „ — величина накопленной деформации исходной заготовки.

Указанная зависимость выводится аналогично зависимости п.2 при использовании соотношения D D 1

Е эо(г (фиг.8а,б).

Как и в предыдущем варианте, получен(ьй в результате выдавливания полуфабрикат обтачивают до размеров цилиндрической заготовки для обратного выдавливания с неравномерно распределенной по высоте накопленной деформацией, Получение цилиндрической заготовки по варианту 1 рекомендуется для тех случаев, когда исключена, потеря устойчивости полуфабриката с переменной площадью поперечного сечения по высоте при закрытой осадке.

1162542

116 300 О

200 800 10

О 18

0,675

0,065

1, 160

1,245

54

216 890 40

В противном случае применяется вариант 2, а для изделий из малопластичных материалов — вариант 3.

Цилиндрическую заготовку, выполненную по одному из указанных 5 вариантов, используют для обратного выдавливания .изделий типа стакана, осуществляемого известными методами. При этом цилинДрическую заготовку ориентируют в штампе таким образом, чтобы деформирующее усилие прикладывалось к торцу с наименьшей величиной накопленной деформации.

Готовое изделие, получаемое в со- 15 ответствии с предлагаемым способом, обладает заданными постоянными механическими свойствами по высоте стенки стакана, Пример . Изготовляют иэделие 2ф типа стакана с наружным диаметром

60 мм и высотой 92 мм и диаметром полости 40 мм с глубиной 72 мм из стали 08 сп, (Для сравнения осуществляют из- 25 готовление изделия путем обратного выдавливания за один переход ка— либрованной заготовки, полученной точением из прутка. Среднюю по толщине стенки величину накопленной деформации в расчетных сечениях стенки полученного стакана определяют по известной методике.

Эту величину проверяют также с помощью метода делительных сеток, который показывает достаточную (с отклонением не вьппе 7/) точность ее определения. В расчетных сечениях определяют также твердость НВ и напряжение текучести,, установленное иэ испытаний на сжатие образцов, вы.40 резанных из данных сечений стенки стакана. Далее вычисляют какому сечению цилиндрической заготовки

Zð соответствуют выбранные расчетные сечения Е в готовом изделии.

4$

Результаты испытаний даны в таблице.

Е, MM 1; НВ;, MIla Ео,, мм

ЗФ

204 870 20 S5

212 880 30

Из данных таблицы видно, что прочностные характеристики распределены по высоте стенки стакана неравномер- но, увеличиваясь по направлению от горловины стакана к его дну.

Для получения стакана с равнопрочной по высоте стенкой с постоянным значением накопленной деформации 1, = 1,245 и соответствующим напряжением -.åêó÷åñòè б;. =890 MIIa по первому варианту предложенного способа определяется геометрия исходной заготовки: Ео = О> d no= 32 мм, и = 24 мм 4п = 45 мм, „= 38 мм;

Высота исходной заготовки с учетом материала, необходимого для изготовления дна стакана, 79 мм. Полуфабрикат изготовляют точением на станке с программным управлением. Далее производят его закрытую осадку в цилиндрической матрице диаметром

60 мм, после чего осуществляют фосфатирование и омыпивание с последующим обратным выдавливанием и получением требуемого изделия °

По второму варианту осуществляют закрытую осадку полученной точением исходной заготовки в профилированной матрице с уменьшающейся по высоте площадью поперечного сечения. Профиль матрицы в расчетных сечениях определяется величинами:

Еоо= О, 4по= 112 мм, Ео| = 10 мм, d = 60 мм. Общая глубина рабочей части матрицы с учетом размещения в ней материала, необходимого для изготовления донной части изделия, 60 мм. После осадки из полученного полуфабриката точением получают цилиндрическую заготовку диаметром и высотой 60 мм, затем производят фосфатирование, омыливание и осуществляют обратное выдавливание с получением заданного стакана, По третьему варианту определяется геометрия матрицы для прямого выдавливания: Е = О, d „, = 60 мм, Ео1 =

10 мм, d ö = 84 мм, Е,д= 20 мм, вг 102 мм Еоз 30 мм 4о

107 мм, Ео 40 мм, 4„ 112 мм.

Диаметр исходной цилиндрической заготовки Бо = 112 мм. После прямого выдавливания из полученного полуфабриката точением изготовляют ципинцрическую заготовку высотой и диамет7 1162542 8 ром 60 мм, которую затем фосфатируют, допустимым. Таким образом, получено омыпивают и подвергают обратному . изделие с равнопрочной по высоте выдавливанию до получения заданного стенкой. изделия, При необходимости после операции

В полученных по всем трем вариан- g обратного выдавливания можно протам изделиях замеряется твердость изводить калибровку или вытяжку

НВ и определяется напряжение теку- с утонением стенки, а также прямое чести (испытанием на осадку цилинд- выдавливание, поскольку при этом рических образцов) в расчетных се- равнопрочность стенок стакана по чениях. По всей высоте стенки для 19 высоте сохраняется. Способ можно так-. расчетных сечений НВ=216, д; же испбльзовать для изготовления

= 890 МПа, с предельным отклонением, полых изделий со стенкой, равнопрочне превышающим 7Х, что соответству- ной по высоте, если их поперечное ет возможной погрешности в определе- сечение не является цилиндрическим, нии этих величин и является вполне - например коробчатых изделий.

4 иг.1

Фиг.2

1162542

Фиг,7

1162542

Составитель А.Патрии

Техред А.Кикемезей Корректор И.Эрдейи

Редактор О.Головач

Заказ 3992/9 Тираж 647 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