Способ изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем

Авторы патента:

B21H8 - Прокатка металла неограниченной длины с участками повторяющегося профиля для производства особых изделий

B21H1/06 - колец с ограниченной толщиной (протягивание замкнутого профиля из металлических полос путем одновременной прокатки в двух и более зонах B21B 5/00)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5 ) 4 В 21 Н 1/06, 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, >

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3762978/25-27 (22) 29.06.84 (46) 23.04.86. Бюл. Р 15 (71) Чебоксарский проектно-конструк-. торский и .технологический институт

"Промтрактор" (72) Б.И. Мышкин и Н.Г. Галюк (53) 621 ° 771.29(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 867490, кл. В 21 Н 1/00, В 21 Н 8/00, 1978. (54) (57) 1 . СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПОЛЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ФЛАНЦЕМ, при котором получают заготовку, устанавливают и фиксируют ее в мат„„SU„„1225657 А рице, .после чего осуществляют ее деформирование в торец, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет увеличения геометрической и размерной их точности, при получении заготовки на ней формируют конический участок, образующие которого наклонены к периферии фланца готового изделия °

2. Способ по п..1, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что зону сопряжения конического и цилиндрического участков заготовки выполняют в пределах толщины фланца, а объем металла заготовки под фланец готового изделия равен объему металла фланца.

5 12256

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полых деталей с фланцем, например, методами торцовой раскатки, сферодвижного

5 прессования и осадки.

Цель изобретения вЂ” повышение кавЂ” чества иэделий за счет увеличения геометрической и размерной их точности. а

111

На фиг. 1 изображен процесс выполнения конической части заготовки для детали с внутренним фланцем в начальный и конечный моменты; на фиг. 2 то же, для заготовки с наружным фланцем; на фиг. 3 вЂ” схема определения зависимости положения плоскости перегиба от угла конуса; на фиг. 4 заготовка с выполненной конической ее частью, установленная и зафиксированная в матрице, в момент начала деформирования металла в торец, например торцовой раскатки, сферодвижного прессования или осадки.

Рассмотрим сущность предлагаемого способа на примере формирования из цилиндрической заготовки детали с внутренним фланцем.

Перед установкой заготовки 1 на операцию окончательного формирования

30 детали заготовку подвергают операции образования конической части заготовки на любом высокопроизводительном оборудовании обработки металлов давлением, например на кривошипных прессах (фиг. 1 и 2). При этом на внут- 35 ренней поверхности заготовки 1 в месте сопряжения образующих конической и цилиндрической ее частей образуется линия перегиба. Очевидно, что на качество получения изделий будет влиять положение линии перегиба.

При определенном угле конуса a(линия перегиба должна лежать после установки заготовки 1 в матрицу 2 не ниже поверхности матрицы, формующей ниж- 45 ний торец фланца детали (фиг. 3 и 4) .

Если линия перегиба будет лежать ниже указанной поверхности матрицы 2, то нижний торец цилиндрической части заготовки не коснется поверхности ручья 5О .матрицы 2, формующей нижний торец детали. Тогда возможно образование препятствия течению металла в полость ручья матрицы, формующую нижний торец детали. При этом произойдет неэапол- 5$ нение полости матрицы, а излишки металла уйдут в облой, образуемыи в зоне действия пуансона 3. Таким г7 Э образом, если линия перегиба будет лежать ниже поверхности ручья матрицы, формующей нижний торец фланца, не достигается улучшение качества изделия.

Такая же линия перегиба образуется в месте сопряжения наружных образующих конической и цилиндрической частей заготовки 1. Если наружная линия перегиба будет лежать выше поверхности матрицы 2, соприкасающейся в процессе обработки с пуансоном

3 и ограничивающей верхний торец фланца детали, то возможно течение металла между поверхностями пуансона и матрицы и образование облоя на наружном и внутреннем диаметрах фланца, значит улучшения качества изделия в этом случае не будет. Отсюда вытекает, что плоскость сопряжения конической и цилиндрической частей заготовки, проходящая через наружную и внутреннюю линии перегиба, должна лежать в пределах плоскостей, ограничивающих толщину фланца детали.

Для определения зависимости положения плоскости сопряжения от угла конуса, определяемого отношением толщины фланца к толщине стенки цилиндрической части заготовки, рассмотрим два треугольника, изображенных на фиг. 3.

У 1а Ь b и як к имеется один общий угол, определенный отноше2h нием I.да вЂ” е вЂ”, тае h вЂ” талнина

D-d

<Ф фланца; d вЂ” внутренний диаметр исходной заготовки, D вЂ” наружный диаметр исходной- заготовки. Углы B b b = (а К Ки =90 ПО ПОСтрОЕНИЮ.

Значит с а bb = (k К, т. е. имеем два треугольника с равными углами. Но толщины стенок цилиндрической и конической частей заготовки одинаковы, поэтому а Ь =ак 0-d . Отсюда

2 можно утверждать что и à b Ь = йа К k .

Учитывая, что и а6 Ь и д а К к" имеют общий угол Ф и вершины соответствующих углов противолежат одна другой„ можно заключить, что линия является осью симметрии четырехугольника аk кь, a отсюда следует, что линия ак делит угол о пополам.

В данном случае линия ak характеризует наклон плоскости сопряжения конической и цилиндрической частей заготовок, т.е. определяет поло3

1 жение указанной плоскости по отношению к углу конуса. Если наружная линия перегиба образующих конуса и цилиндра лежит н плоскости матрицы, соприкасающейся в процессе обработки с пуансоном, тогда ннутренняя линия перегиба лежит на середине толщины фланца при условии, что половина угла конуса определена отношением толщины фланца к толщине стенки цилиндрической части заготовки. В этом случае имеем оптимальное поле допуска на положение плоскости сопряжения, равное по величине половине толщины фланца.

В случае, если угол конуса меньше, чем определенный по отношению толщины фланца к толщине стенки детали, форма заготовки будет приближаться к цилиндрической, тогда. возможно поянление лишнего облоя и неоправданное увлеичение усилия осадки. Если угол конуса больше, чем определенный по отношению толщины фланца к толщине стенки детали, то уменьшится поле допуска на положение плоскости сопряжения конической и цилиндрической частей заготовки.

Поэтому можно утверждать, что половина угла конуса определяется отношением толщины фланца к толщине стенки цилиндрической части заготовки, обеспечивая при этом условии оптимальное поле допуска на положение плоскости сопряжения конической и цилиндрической частей заготовки в момент установки заготовки на позицию окончательного деформирования.

Направление наклона при этом определяет направление течения металла, способствуя снижению усилия осадки и заполнению профиля ручья матрицы, формующей фланец детали, за счет частичной замены н начальный момент усилия осадки на усилие изгиба. Такие же утверждения справедливы и для детали с наружным фланцем.

Применение предлагаемого способа позволит уменьшить потери металла в облой и обеспечить заполнение профиля ручья матрицы, а значит, улучшить качес во получаемых изделий.

В качестве примеров выполнения предлагаемого способа изготавливают детали: втулку с внутренним фланцем и седло пружины с наружным фланцем.

Матерка r обеих деталей вЂ” Сталь.

Прн проведении экспериментальных ра:o" г : пл::стическому деформирона?25657 нию втулки сначала на токарном станке получают точением трубную кольцевую заготовку, Режимы обработки:

Число оборотов шпинделя, об/мин 630

Продольная подача, мм/об 0,43

Поперечная поцача, мм/об 0,21

Общее штучное

0,45 время, мин

0,09

Угол наклона образующих конической части заготовки предварительно определен по от"ошению толщины фланца

Затем, на кривошипном прессе выполняют коническую часть заготовки.

Угол наклона 32 2 определен по отношению толщины фланца к толщине стенки. Режимы: усилие 95 тс, машинное время 0,8 с.

Далее, заготовку устанавливают в матрице эксперимента. ьного сфероднижного прессонателя и деформируют в торец до заполнения калибра матрицы металла заготовки при режимах:

Усилия прессования, тс 90

Число качаний пуансОня в 1 мин 200

Подача, мм/с 0,8

Машинное время, с 13

Усилие выпрессовки, тс 30

После выпрессовки установлено, что незначительный облой образовался только на периферии фланца. Удаление облоя и образование фасок н соответстЗ5 вии с чертежом производят на токарном станке, в результате окончательно получают втулку.

Аналогично процессу получения втулки получают седло пружины с наруж40 ным фланцем. Сначала на токарном станке получают точением трубную кольцевую заготовку при режимах:

Число оборотов шпинделя, об/мин 630

45 Продольная подача, мм/об

Поперечная подача, мм/об 0,09

Общее штучное время, мин 1,2

Затем на KpHBQIUHnHOM прессе получают коническую часть заготовки при режимах: усилие 40 тс, машинное время О 8 с.

55 к толщине стенки и равен 37 . Оцнако при измерении диаметр большого основания конуса равен 45 мм. Это превышает диаметр фланца и приведен к

1 неоправданному увеличению облоя, а значит, и к потерям металла, Поэтому выбирают угол наклона образующих о конуса равным 30 °

После выполнения указанных операций, заготовку устанавливают в матриц» сфероцнижног(! цпес< (iBаэ i ця деформируют в торец llðè режимах:

Усилие прессования, тс с>0

Число качаний пуансона в 1 мин 200

Подача, мм/с 0,8

Машинное время, с 15