Узел штампа для выдавливания

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям инструментальных узлов штампов для выдавливания изделий типа стаканов. Целью изобретения является повышение качества получаемых изделий за счет увеличения их ударной вязкости. Для этого установлены зависимости между радиусом сферической поверхности рабочего концевого участка г пуансона, радиусом рабочей полости матрицы R и радиусом калибрующего пояска г пуансона. Эти зависимости имеют вид г 6 г 1,42г, RR - i 1,3 или - ь 1,7. Соблюдение заданных соотношений указанных параметров обеспечивает уменьшение угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л со 4 эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) SU (II) ($ц 4 В 21 J 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3946121/31-27 (22) 19,08.85 (46) 30.10.87. Бюл, У 40 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) А.Л.Воронцов (53) 621.73(088.8) (56) Холодная объемная штамповка.

Справочник/Под ред. Г.А.Навроцкого.

Г1.: Машиностроение, 1973, с.203, рис. 486,III. (54) УЗЕЛ ШТАМПА ДЛЯ ВЬЩАВЛИВАНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям инструментальных узлов штампов для выдавливания изделий типа стаканов. Целью изобретения является повышение качества получаемых изделий за счет увеличения их ударной вязкости. Для этого установлены зависимости между радиусом сферической поверхности рабочего концевого участка r пуансона, радиусом рабочей полости матрицы R и радиусом калибрующего пояска r пуансона. Эти зависимости имеют вид г г 1,42r, R R

1,3 или — 1, 7. Соблюдение заг r данных соотношений указанных параметров обеспечивает уменьшение угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность иэделия. 1 з.п. ф лы, 3 ил.

1348049

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к штампам для выдавливания изделий типа стаканов.

Цель изобретения — повышение качества получаемых изделий путем увеличения их ударной вязкости.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый узел с изделием, на 10 котором показано типовое воЛокно макроструктуры, получаемое при выдавливании изделия типа стакана, на фиг.2— пуансон с рабочим концевым участком в виде части сферической поверхности, соответствующим меньшему из указанных пределов; на фнг. 3 — зависимости угла выхода волокна макроструктуры (> на внутреннюю поверхность изделия от отношения ралиуса рабочей 20 полости матрицы R к радиусу калибрующего пояска пуансона г и геометрии торца.

Уезл штампа для выдавлинвания (фиг. 1) содержит пуансон 1 с калибрующим пояском, переходящим в рабочий торец, матрицу 2 с рабочей полостью, дно которой образует выталкиватель 3.

Узел работает следующим образом.

В рабочую полость матрицы загружается заготовка 4, которая выдав,ливается пуансоном 1. В результате выдавливания в изделии волокна макроструктуры, образующие стенку стакана, которые до выдавливания были прямыми и параллельными оси пуансона, искривляются, как показано на фиг. 1, и выходят на внутреннюю поверхность иэделия под углом q к ее образующей (или к оси пуансона). Затем изделие 4р извлекается из матрицы выталкивателем 3.

Угол у сильно влияет на ударную вязкость стенок изделия, Чем этот угол меньше, чем больше ударная вяз- 4б кость. т.е. динамическая прочность иэделия. Установлено, что независимо от материала заготовки (выдавливали заготовки из меди, алюминиевых сплавов АД-О, АВ, Д 16Т сталей 3, 10, 20, 30, 45) наибольший угол выхода волокна < наблюдается у пуансонов с плоским торцом {r = оо ), а при уменьшении радиуса сферической поверхности торца этот угол также уменьшается, причем наиболее резко это уменьшение происходит (фиг. 4) в интервале значений г < r, 1,42r (это соответствует углам юа (фиг. 1), расположенным в интервале 45 at, 90, Наименьший угол образует пуансон в виде полусферы (фиг. 2), т.е. когда г = г,. Если rr cr то это означает, что между калибрующим пояском и рабочим торцом имеется плоский уступ, который приводит к задирам и трещинообразованию на внутренней поверхности изделия, а это резко снижает ударную вязкость (т ° е. динамическую прочность) и потому недопустимо.

Вместе с тем, нельзя для всех случаев выдавливания считать пуансон в виде полусферы наилучшим, поскольку, например, при выдавливании таким пуансоном иэделий большой глубины полости иэ алюминиевых сплавов наблюдается разрыв смазочного слоя, приводящий к недопустимым для динамической прочности задирам внутренней поверхности, а кроме того, к резкому росту усилия. Устранить данные нежелательные явления позволяет оптимизация торца пуансона путем увеличения его радиуса до верхнего указанного предела (т,е. в указанном диапазоне).

Выше этого интервала (т.е. при

r, 1,42) угол ср отличается от угла при пуансоне с плоским торцом менее чем на 10Х, и вследствие всегда имеющегося. разброса термомеханических условий выдавливания эффект практически не достигается.

На фиг. 3 треугольниками обозначены экспериментальные точки, соответствующие пуансону со сферическим

1 торцом, радиус которого г = 1,42r о (т.е, g = 45 ) и при котором получаются углы Ч на 10Х меньше, чем опасные (при пуансоне с плоским торцом).

Поскольку для большинства иэделий типа стакана требуемой формой дна является коническая и, кроме того, конический пуансон лучше удерживает смазку, то были проведены эксперименты по определению параметров конических торцов, совмещающих укаэанные преимущества с повышенной динамической прочностью иэделий, т,е. малым углом . Установлено, что наименьший угол выхода волокна обеспечивают конические пуансоны, основания которых лежат на поверхности сферы, центр которой расположен на оси пуансона за участком рабочего торца (т,е. не ниже линии перехода калибрующего пояска в рабочий торец), а радиус на134

1,42r, R R

6 1,3 или

r r

1,7 где R — р адиус

55 рицы, г — радиус рабочей полости маткалибрующего пояска. ходится в пределах r r е 1 42г

У (т.е. по существу, пуансоны, конус которых вписан в сферу предлагаемых пуансонов). С точки зрения улучшаемого показателя качества такие пуансоны практически эквивалентно позволяют заменить пуансоны со сферическим торцом. На фиг. 3 (крестиками) показаны результаты экспериментов с пуансонами, конический торец которых вписан в полусферу (г = r ). Аналогичные эксперименты, показывающие эквивалентность, были проведены и с пуансонами, конус которых бып вписан в сферу радиуса r = 1,42г.

Установлено, что угол < имеет экстремум в зависимости от R/r, причем максимальное (наиболее опасное) его значение находится в области, близкой к R/r = 1,5. Таким образом, условие, исключающее опасную область, т.е ° R/r < 1,3 или R/r 1,7, для всех форм торцов пуансонов усиливает положительный эффект ° Альтернативность данного признака не является недостатком, так как позволяет в зависимости от требуемой толщины стенок изделия выбрать оптимальное соотношение как для тонкостенных (R/г 1,3) так и для толстостенных (R/r 1,7) стаканов, При необходимости получения стакана с толщиной стенки, расположенной в опасной области (например, R/ã = 1,5), можно выдавить стакан в рекомендованной области с

R/г 1,7, а затем известной вытяжкой с утонением стенки или прямым выдавливанием получить требуемую толщину стенки, не ухудшая динамической прочности, так как данные операции лишь уменьшают полученный при обратном выдавливании угол выхода волокна.

Для подтверждения эффективности изобретения была проведена опытная штамповка иэделий иэ стали Ст.3, Радиус калибрующего пояска пуансона составлял 20 мм. Вьщавливаиие осуществлялось в матрице, радиус рабочей полости которой был равен 30 мм (т.е.

R/r = 1,5). В соответствии с изобретением вьщавливание осуществлялось коническим пуансоном, радиус меньшего основания которого был как и в базовом узле принят равном 0,5r, т.е.

10 мм, но высота и угол конической поверхности выбраны из условия впи8049

4 санности конуса в полусферическую поверхность (т.е. г = r), согласно чему высота конуса составила 17,3 мм а центральный угол конуса — 60 (в

5 о базовом объекте — 150 ). После выдавливания вдоль оси стаканов посередине высоты их стенки вырезались стандартные образцы Менаже, которые испытыва1О лись на ударную вязкость, Ее величина составила: по базовому варианту

538 кДж/м, по предлагаемому

654 кДж/м, т.е. на 227 выше.. Для контроля было также проведено выдавливание тем же вписанным пуансоном в матрице с радиусом полости 34 мм (т.е. R/r = 1,7). У полученного изделия ударная вязкость равнялась

719 кДж/м, т.е. была на 107 выше, чем при вьщавливании в диапазоне

R/r = 1,5. формула изобретения

1. Узел штампа для вьщавливания изделий типа стаканов, содержащий пуансон с калибрующим пояском, сопряженным с рабочим концевым участком, выполненным в виде части сферической

ЗО поверхности, центр которой расположен на продольной оси пуансона и смещен в сторону нерабочей его части. а также матрицу с цилиндрической рабочей полостью и выталкиватель, о т35 л и ч а ю шийся тем, что с е ю целью повышения качества получаемых изделий эа счет увеличения их ударной вязкости, радиус сферической поверхности рабочего концевого участ4 ка выполнен в пределах где r — радиус калибрующего пояска, r — радиус сферической поверхности, 2. Узел по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что радиус рабочей полости матрицы и радиус калибрующего пояска пуансона связаны соотношением

1348049

Фиг.2

f2 14 fд 18

Составитель А.Быстров

Редактор С.Лисина Техред Л.Сердюкова

Корректор А.Тяско

Заказ 5145/9 Тираж 582

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4