Способ калибровки сужающихся оболочек
Изобретение относится к обработке металлов давлением и.может быть использовано при штамповке высоких сужающихся конических оболочек. Целью изобретения является повьшение ка- jiecTBa готовой детали путем увеличения точности ее размеров и формы.Калибровка осуществляется в конической матрице 1 коническим пуансоном (П) 4. Между внутренней поверхностью заготовки 2 и П 4 помещают эластичный элемент (ЭЭ) 3. Местоположение его и размеры определяют по расчетным зависимостям. При смыкании матрицы 1 и П 4 в результате уменьшения зазора между ними ЭЭ 3 начинает деформироваться , и на конечной стадии заготовка 2 покрывается эластичной средой , благодаря чему усилие калибровки распределяется по всей ее поверхности и независимо от ее разнотолтцинности при калибровке достигается высокая точность. Трение между ЭЭ 3 и заготовкой больше, чем между матрицей 1 и заготовкой, что способствует возникновению в последней дополнительных растягивающих напряжений, разглаживающих ее по матрице. 1 ил. € (Л ,//// 00 4 СО Сл 05
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (1!) 1 (5П 4 В 21 С 37/30
1
М Ч
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3993878/25-27 (22) 15. 11. 85 (46) 23. 04. 87. Бюл. 1Ф 15 (7 1) Куйбышев ский авиационный инс титут им.акад. С.П.Королева (721 И.П.Попов, В.Д.Маслов, В.П.Чистяков, Б.В.Гальченко, В.П.Дьяков, А.Н.Карпухин и И.А.Крзаков (53) 621. 982. 44 (088. 81 (56) Малов А. Н. Технология холодной штамповки. — М.: Машиностроение, 1969, с.283, рис.!62. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СУЖАЮЩИХСЯ
ОБОЛОЧЕК (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке высоких сужающихся конических оболочек. Целью изобретения является повышение кажства готовой детали путем увеличения точности ее размеров и формы.Калибровка осуществляется в конической матрице 1 коническим пуансоном (П) 4.
Между внутренней поверхностью заготовки 2 и П 4 помещают эластичный элемент (ЭЭ) 3. Местоположение его и размеры определяют по расчетным зависимостям. При смыкании матрицы
1 и П 4 в результате уменьшения зазора между ними ЭЭ 3 начинает деформироваться, и на конечной стадии заготовка 2 покрывается эластичной средой, благодаря чему усилие калибровки распределяется по всей ее поверхности и независимо от ее разнотолщинности при калибровке достигается высокая точность. Трение между ЭЭ 3 и заготовкой больше, чем между матрицей 1 и заготовкой, что способствует возникновению в последней дополнительных растягивающих напряжений, разглаживающих ее по матрице. 1 ил.
1304956
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке высоких
° сужающихся конических оболочек, открытых с обоих торцов (без дна). 5
Цель изобретения — повышение качества готовой детали путем увеличения точности ее размеров и формы.
На чертеже приведена схема, поясняющая предлагаемый способ.
На схеме обозначены калибровочная матрица 1, калибруемая заготовка 2, кольцевой эластичный элемент 3„ калибровочный пуансон 4. На левой части схемы показана начальная ста15 дия процесса калибровки, на правойзаключительная стадия.
Способ осуществляется следующим образом.
При смыкании матрицы 1 и пуансо20 на 4 в результате уменьшения зазора между ними эластичный элемент 3 начинает деформироваться, уменьшается его толщина и увеличивается ширина.
Эластичный элемент перемещается относительно поверхности калибруемой заготовки в двух направлениях(вверх и вниз по оси) от своего первоначального положения (как бы растекается между заготовкой и пуансоном).
На заключительной стадии калибровки поверхность заготовки полностью покрыта эластичной средой. Благодаря этому усилие, с помощью которого осуществляется калибровка, распределяет- 3 ся по всей поверхности оболочки и независимо от разнотолшинности оболочки при калибровке достигается высокая точность размеров детали.
Ввиду того, что трение между эластичным элементом и заготовкой больше (для полиуретана различных марок коэффициент трения по металлу равен .0,45-0,7), чем между матрицей и загстовкой (коэффициент трения равен
0,15-0,2), при перемещении эластичного элемента по поверхности заготовки возникают две противоположно направленные силы Р, и Р, величины которых пропорциональны контактному давлению G
Возникающие силы Р и Р создают дополнительные растягиваюшие напряжения в заготовке, разглаживают ее по матрице и значительно повышают точность размеров штампованной детали.
Размер кольца определяется из условия, согласно которому эластичный к= бз (1)
Кg где R " средний радиус заготовки в тангенциальном направлении, R + R
Вмакс 8 урн
Е 2
С другои стороны, необходимое давление создается в результате деформации упругого элемента
5,= ЕЕ, (2) где Š— модуль упругости эластичного кольца (модуль эластичности);
E — деформация кольца по толщине, Б.к
Е=- 1п — °
Вн
Приравнивая равенства (1) и (2), получаем g Ян
S — = Е 1п
Кв,О к (3) Объем эластичного элемента до деформации равен:
V = нв„SIC h или с учетом, что h-=ЗЯн, получаем
Зн Пн Вн (4)
В процессе калибровки объем эластичноro кольца неизменен и его величину можно найти из условия„ что на элемент на заключительной стадии дол ; жен покрывать всю поверхность калибруемой оболочки и передавать на нее необходимое давление, зависящее от механических свойств материала оболочки и ее геометрии.
Эластичное кольцо деформируется достаточно устойчиво (не сворачивается в процессе калибровки), когда
его начальная высота достигает двухтрех толщин. Поэтому принимаем, что
h = 3S
Давление, необходимое для калибровки заготовки, определяется по известной формуле бр Gg
6-S-- (- + ) к Rl Re У где S - толщина калибруемой оболочки, — радиальное напряжение (поскольку торцы с обеих сторон у оболочки открыты, можно принять, чтo Gp =О);
R -"Π— так как оболочки близки к деталям типа конус;
G — тангенциальное напряжение для случая калибровки.
Следовательно, получаем
1304
f5 (8) Выражая из равенства (8) величину Х, получаем (9) Х=К— где
ЯК 2Н
К= - (3D +D . + — — );
8 макс мин
45,заключительной стадии он покрывает всю внутреннюю поверхность заготовки макс Пмнн
+ П
V =! — — — — — — S ° Н
2 н 7 (5) где Н вЂ” высота заготовки.
Приравнивая равенства (4) и (5), находим соотношение
8н >н
S (Э„.„, +0 „,„„) Н (6) 10
Подставляя полученную зависимость в равенство (3), получаем взаимосвязь размеров эластичного кольца с параметрами калибруемой оболочки
$ (7) н
8 0б
6D ° ехр (— — — -) н
1 у
Для того, чтобы в процессе калибровки оболочка не перемещалась в осе-20 вом направлении, силы Р, и Р должны вз аимно уравновешиваться. С этой целью эластичный кольцевой элемент помещают не посредине высоты оболочки, а ближе к ее основанию. Расстоя- 5 ние центра тяжести эластичного кольца от основания оболочки определяют из условия равенства усилий по торцам оболочки макс
30 рб(— — — — — ) Х к 2 н мин
= рб (— — — — — ) (н-х)
t"
Из геометрических преобразований по- 35 лучаем, что
2Н 2Х
tg с6— Н н макс макс мин н макс
956 4 вен 900 мм, диаметр вершины конуса
300 мм. Заключительной формоизменяющей операцией является калибровка в жестком штампе согласно известному способу. После штамповки оболочка подвергается механической обработке по наружной и внутренней поверхностям. Поскольку контур оболочки при калибровке по базовой технологии имеет низкую точность размеров, припуск на механическую обработку назначается довольно значительным 3 мм на сторону.
С целью совершенствования технологии использован предлагаемый способ штамповки. Эластичный элемент изготовлен из полиуретана СКУ-6. Модуль
2 эластичности кольца равен Е=0,5 кг/мм.
Расстояние, на котором центр тяжести эластичного кольца располагается от основания оболочки, определено по зависимости {9) и равно Х=110 мм.
Диаметр оболочки в поперечном сечении, отстоящем от ее основания на расстоянии Х = 110 мм, равен
2Х
D = D — — = 830 мм. н макс
Поскольку предлагаемый способ калибровки повышает точность обводов готовой детали, величина припуска на последующую механическую обработку снижена до 1,5 ьм на сторону. Калибруемая заготовка имеет S = 13 мм, бв = 14 кг/мм Reñð = 320 мм.
При определении размеров эластичного кольца для калибровки по зависи" мости (7) получено S 80 мм. С целью некоторого увеличения давления эластичного кольца на калибруемую заготовку принято, что S = 70 мм. Высота кольца Ь=ЗSн =210 мм.
В результате снижения величины припуска на механическую обработку до 1,5 мм на сторону толщина исходной заготовки из листа снижена на 3 мм.
Получена экономия дорогостоящего штампуемого материала в размере 182. о — конусность оболочки.
Долговечность эластичного элемента, как показали исследования (использовался полиуретан СКУ-6 и СКУ7л), составляет 20 тыс. штампованных деталей.
Пример. Из медного сплава (толщина заготовки из листа равняет55 ся 16 мм) за 7 операций вытяжки штамПуется коническая оболочка высотой
1000 мм. Диаметр основания конуса раФормула изобретения
Способ калибровки сужающихся оболочек путем деформации заготовки между калибровочным коническим пуан-. соном и калибровочной конической матрицей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готовой детали, между внутренней поверхностью заготовки и пуансоном помещают эластичный кольцевой элемент, )304956 где S,R
D н ношения
Составитель И. Чернилевская
Редактор Н. Тупица Техред Ч. Ходанич Корректор Т.Колб
Заказ 1370/10 Тираж 733 Подписное о
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 центр тяжести которого располагают ближе к основанию оболочки, на расстоянии от. него, определяемом по форХ = К—
K= (30макс + D мин + сдк, конусность оболочки;
Пм„„, 13мин соответственно диаметры вершины и основания оболочки;
Н вЂ” высота оболочки, толщину эластичного элемента определяют по формуле
S G
6D ехр (----" — ) н соответственно толщина и средний радиус тангенциальной кривизны оболочки; напряжение текучести материала оболочки; модуль эластичности Материала кольца; диаметр оболочки на расстоянии Х от ее основания, а высоту элемента определяют из соотЬ=зя„, 15 где $„— расстояние внутренней поверхности оболочки до калибровочного пуансона.
