Способ штамповки осесимметричных деталей из цилиндрических заготовок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и м.б. использовано в радиотехнической, химической , нефтяной отраслях машиностроения для получения плоских деталей с фланцем, деталей типа компенсатора и др. Цель - расширение технологических возможностей путем получения цилиндрических деталей с широкими плоскими фланцами. Способ осуществляют устройством , содержащим две плоские полуматрицы (ПМ) 1 и 2, на нижней из которых размещен эластичный мешок (ЭМ) 6. Заготовку 7 устанавливают между ПМ 1 и 2. В полость ЭМ 6 подают рабочую жидкость. После того как давление внутри ЭМ 6 достигнет величины, соответствующей пластической деформации заготовки 7, производят сближение ПМ 1 и 2. На участке осевой осадки ПМ 1 и 2, соответствующем заданному диапазону относительных зазоров между ПМ 1 и 2, давление рабочей жидкости плавно снижают по законам для нержавеющих сталей и йЛ -титановых сплавов. Для определения закона снижения давления приводятся расчетные зависимости. 2 з.п.ф-лы, 5 ил. 1 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 56 Ai (51) 4 В 21 С 37/29 В 21 П 41/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

>C r

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ -""

6 1 9 (21) 4121946/31-27 (22) 30.06.86 (46) 30.04.88. Бюл. У 16 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е.И.Исаченков и P.M.Ìóñàåâ (53) 621.774.72(088 ° 8) (56) Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. M.: Машгиз, 1962, с. 239, рис. 168. (54) СПОСОБ ШТАМПОВКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕИ ИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и м.б. использовано в радиотехнической, химической, нефтяной отраслях машиностроения для получения плоских деталей с фланцем, деталей типа компенсатора и др, Цель — расширение технологических возможностей путем получения цилиндрических деталей с широкими плоски— ми фланцами. Способ осуществляют устройством, содержащим две плоские полуматрицы (ПМ) 1 и 2, на нижней из которых размещен эластичный мешок (ЭМ)

6. Заготовку 7 устанавливают между

ПМ 1 и 2 ° В полость ЭМ 6 подают рабочую жидкость. После того как давление внутри ЭМ 6 достигнет величины, соответствующей пластической деформации заготовки 7, производят сближение ПМ 1 и 2. На участке осевой осад— ки ПМ 1 и 2, соответствующем заданному диапазону относительных зазоров между ПМ 1 и 2, давление рабочей жидкости плавно снижают по законам для нержавеющих сталей и а -титановых сплавов. Для определения закона снижения давления приводятся расчетные зависимости. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1391756

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть применено для изготовления различных цилиндрических деталей с широким

5 плоским фланцем, находящим широкое применение в гидрогазовых и других системах и конструкциях в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — расширение тех- 10 но"огических возможностей путем получения цилиндрических деталей с плоскими фланцами.

На основании уравнения Лапласа при деформировании цилиндрической заготовки выражение для тангенциальпого рас тягиваюшего напряжения 5 можно записать в виде

Способ осуществляют в следующей

20 последовательности.

Торец исходной цилиндрической заготовки 7 устанавливают в конический кольцевой паз 4. Далее подводят верхнюю полуматрицу 1 и в ее конический

25 кольцевой паз 3 заводят и фиксируют второй торец цилиндрической заготовки. После этого от внешнего источника (не показан) внутрь эластичного мешка 6 подают рабочую жидкость. Когда давление внутри эластичного мешка 6 достигает величинь1, соответствующей пластической деформации

26 ° S ст

Т = q — (1) d (2) но записать в виде

2Я вЂ” (Б — с1 — -) (3) 35 где (7 — предел текучести материала заготовки, МПа;

S — толщина цилиндрической заготовки, м;

40 — диаметр исходной цилиндрической заготовки, м, проводят сближение плоских полуматриц

1 и 2 с одновременным увеличением внутреннего давления (фиг. 4, учас45 ток 1-2) .

Первоначальный относительный заhD (К + 1)2

h, 1 о = — (К

55 с1 2

D где К

Максимальную величину давления можно определить по формуле

С другой стороны, условие пластичности для разноименной схемы напряженного состояния имеет вид

-() - d

Э лс; — истинное сопротивление деАормир ованию, МПа °

В результате выражение для меридиональных сжимающих напряжений можПэ выражений (1) и (3) для о и следует, что если давление по ходу формообразования уменьшать, то растягивающие напряжения оВ уменьшаются, а сжимающие увеличиваются по абсолютной величине, В известных решениях, когда давление по ходу процесс» увеличивается или остается постоянным,растягивающие тангенциальные напряжения(увеличиваются (G> = а

D — где D — диаметр раздаваемой зоны), а меридиональные напряжения

Б =0. Указанный характер изменения

P схемы напряженного состояния вследствие уменьшения давления по ходу процесса (осевого сжатия) обусловливает увеличение достигаемой степени деформации (деформации до разрушения в 1,8 — 2,1 раза по сравнению с известными техническими решениями.

На фиг. 1 показана расчетная схема первоначального положения по уматриц и заготовки; на фиг. 2 — расчетная схема промежуточного положения полуматриц и заготовки, на фиг.3— устройство в заключительной стадии (при осадке и сплющивании фланца); на фиг. 4 — типовая кривая, характеризующая изменение относительного внутреннего давления по ходу процесса для заготовки из нержавеющей стали; на фиг. 5 — то же, для ос -титановых сплавов.

Устройство для реализации способа содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 плоские полуматрицы, на которых выполнены конические кольцевые пазы 3 и 4.

На нижней полуматрице 2 при помощи пластины 5 герметично закреплен эластичный мешок 6, зор подсчитывается для нержавеющих сталей

Для оа — титановых сплавов

1391756 ьэ и 2 s in

R о о

1 2

=--- к (-— . 3 ..ГЗ

+ ), о где К и n — константы аппроксимации диаграммы истинных напря)г жений о; = К Я. 10

К вЂ” радиус исходной заготовки;

Я вЂ” прогиб. Угол оо брать равным ва = 12-15

Прогиб рассчитывается по формуле следует

ho 1 — cos o

03 (— — — — — )

2 s in

После достижения давления q = q при относительном сближении плоских 20

ah полуматриц — = 0,045 + 1,5 S/d (что соответствует относительному зазору

q/q = 1,68 — (1,189 + 126,25 — )"

5 (ah

45 (<,95 26,4 (Π045+ 1 5 — 1 d

) а для оо -титановых сплавов — функцией

q/q = (0 + 3 94 ) х h (<,63J g — )

5 — (0,045 + 1,5 — ) При величине зазора, меньшей чем

hz/d, при дальнейшей осадке цилиндрический очаг деформации между плоскими полуматрицами выпучивается наружу даже без приложения внутреннего и<

d d — О 045 + 1 5 S/d) давление

) ) жидкости в эластичной подушке 6 уменьшают по степенному закону, характер которого представлен на фиг. 4 (участок 2-3). Положение полуматриц и за30 готовки в этот момент показан на фиг. 2. Уменьшение давления производят до величины q = (0,05 — 0,1)q„, соответствующей величине зазора между плоскими полуматрицами Ь /d

35 — (2, 5 — 4) S/d .

Приведенный на фиг. 4 график изменения давления по ходу процесса для нержавеющей стали может быть аппроксимирован приближенной степенной 40 функцией давления, но поддержание давления

q = (0,05 — 0,1)q, необходимо для предотвращения выхода цили«дрическо<<

ro давления по ходу- процесса может быть реализован с применением, например, копирно-гидравлического регулятора, используемого на прессах для штамповки-вытяжки типа О ЛВ-31,5 или созданием новых специальных регуляторов давления. После завершения осадки давление в эластичном мешке 6 сбрасывают, отводят плоскую полуматрицу 1, удаляют мешок 6 и извлекают полуфабрикат 8. Последний при необходимости разделяют на две цилиндрические детали с плоским фланцем 9 и 10.

Пример. Требуется получить на цилиндрической заготовке из ОТ4-0

S ф 21x0,3 (- = 0,017) плоский фланец с диаметром ф = 55 (К = 55/21 = 2,62)

Подсчитываем величину относительного первоначального зазора по формуле

?<о о = 1/2 (К" -— ") hо/d = 2,93

Величина первоначального зазора h,= — 61,6 мм. Определяем размеры отно—

<. ительных зазоров, соответствующих участку снижения дав:<ения

? — — (0,045 + 1,5 -), — = 2,86.

S h, d d d

При этом соответствующая величина относительного перемещения

dh(<<о

d d

?<

У вЂ” = О 0705

ЬЬ, 1 1 — 0,326.

2 5 S/Л

J Ф

Соответствующая величина относительного перемещсния

6hg h, h, — — — — — — ph = 2 604

Я С1 1 г

Рассчитываем закон изменения внутреннего давления на участке от

h

Завершающую стадию процесса, т.е. .:садку плоского фланца, в связи с этим производят при постоянном дав— лении q = (0,05 — 0,1)q . Соответствующий участок кривой на фиг. 4 обозначен как участок 3-4. Указанньп< сложный характер изменения внутренне1391756 (f,63 + 9â

25 S или

q/(— — — = 1,2 — 0,189 (-- — 0,0705)

26 S ьН i, üç

25 (2,5 — 4) S/d, 30 начале и в конце участка снижения давления, м;

S — толщина исходной цилиндрической заготов5 1,95+ 28,43 — 1

68 — (1 189 + 126,25 -) ) -- — (О,О45 + 1,5 )

Й где Д т предел текучести материала заготовки, МПа, ah

d относительное перемещение плоских полуматриц, давление, соответствующее пластической деформации

qr = 20) S/d ° (t,63+9 1

S ай Я 1

q/q = 1,2 — (1,123 + 3,94 — ) -- — (0,045 + 1,5

) Величины "1,2" и "0,0705", которые являются коэффициентами "А" и

"С" для данного материала и относительной толщины, определяют величину кривой начала снижения давления. До этой точки давление увеличивается в соответствии с формулой, приведенной

«а с. 6. При достижении величины относительного перемещения 611 /d

2,604 давление можно уменьшить скачкообразно до величины q/q т (0,05 — 0,1) d соответствии с формулой «а с. 7. После окончания сближения плоских полуматриц полученный полуфабрикат имеет наружный диаметр

D = 57 мм вследствие растяжения материала. Лальнейшей мехобработкой на токарном станке получают две детали с плоским фланцем, наружный диаметр которого D = 55 мм.

Формулаизобретени я

1. Способ штамповки осесимметричных деталей из цилиндрических заготовок двусторонней осевой осадкой цилиндрической бесшовной заготовки, преимущественно из нержавеющей стали, между двумя плосKèìè полуматрицами, установленными с первоначальным относительным зазором ho,/d (где h, — пер- 40 воначальный зазор между полуматрицами, d — диаметр цилиндрической заготовки с одновременной раздачей посредством возрастающего по ходу процесса внутреннего давления текучей среды, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем получения цилиндрических деталей с плоским фланцем, давление текучей среды снижают на участке осевой осадки, соответствующем изменению относительных зазоров между плоскими полуматрицами от

h h, па (0,О45 + 1,5 — ) до

d d d где h и h — зазоры между плоскими полуматрицами в ки, м.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения деталей с плоским фланцем из нержавеющих сталей типа 12Х18Н9Т, давление текучей среды снижают по закону

3. Способ по пункту 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью получения цилиндрических деталей с плоским фланцем из eL -титановых сплавов, давление текучей среды снижают по закону

1391756

1391756 1) ппнпщщ мннишпппншп

1391756 » ч aneaugpp аоннашпзпншу

Составитель И.Капитонов

Редактор С.Лисина Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 1845/13 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,