Способ высадки утолщений преимущественно конической формы на трубных заготовках и штамп для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением , в частности, к высадке утолщений на трубных заготовках. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Высадку осуществляют в две стадии: на первой коническим участком оправки 4 раздают краевой участок заготовки до требуемого конического утолщения, на второй заполняют свободный объем, образованный внутренней боковой поверхностью высаживаемого утолщения и наружной боковой поверхностью подвижного инструмента. При этом матрица 2 и связанный с ней высадочный пуансон 3, выполненный в виде разъемных секций, перемещается с осевой скоростью V<SB POS="POST">M</SB>, а оправка 4 перемещается посредством средства синхронизации - с осевой скоростью V<SB POS="POST">N</SB>=[1-{3S<SB POS="POST">0</SB>(2R<SB POS="POST">3</SB>+S<SB POS="POST">0</SB>)/ΔS(3R<SB POS="POST">3</SB>+ΔS)}]V<SB POS="POST">M</SB>, где R<SB POS="POST">3</SB>

S<SB POS="POST">0</SB>-внутренний радиус и толщина стенки исходной заготовки

ΔS=S<SB POS="POST">K</SB>-S<SB POS="POST">0</SB>-РАЗНОСТЬ МЕЖДУ МАКСИМАЛЬНОЙ И МИНИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНКИ ТРЕБУЕМОГО УТОЛЩЕНИЯ. РАЗЪЕМНЫЕ СЕКЦИИ ПУАНСОНА ВЫСАДКИ 3 ЗА СЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЗАКРЕПЛЕННЫМИ НА НЕПОДВИЖНОЙ ПЛИТЕ 6 КЛИНЬЯМИ 19 ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ В РАДИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ К ОСИ ШТАМПА, СЖИМАЯ ДВЕ РАЗРЕЗНЫЕ УПРУГИЕ ВТУЛКИ 15 И 16. ОБРАЩЕННЫЕ ОДИН К ДРУГОМУ ТОРЦЫ ВТУЛКИ 16, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДЕФОРМИРУЕМУЮ КРОМКУ ЗАГОТОВКИ, ВЫПОЛНЕНЫ НАКЛОННЫМИ. ВСЛЕДСТВИЕ ЭТОГО МАТЕРИАЛ ВЫТЕСНЯЕТСЯ ИЗ ЗАЗОРА МЕЖДУ ТОРЦАМИ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ВТУЛКАМ 15 И 16 СЖИМАТЬСЯ В ПРОЦЕССЕ ВЫСАДКИ, НАХОДЯСЬ В ПОСТОЯННОМ КОНТАКТЕ С БОКОВОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ОПРАВКИ 4. СРЕДСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ОПРАВКИ 4 ИМЕЕТ УСТАНОВЛЕННУЮ НА ПОДВИЖНОЙ ПЛИТЕ 27 ПОЛЗУШКУ 32 С ДВУМЯ КЛИНОВЫМИ СКОСАМИ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩУЮ С ВЕРТИКАЛЬНО-ПОДВИЖНОЙ КЛИНОВОЙ ЗАЩЕЛКОЙ 30 И КЛИНОВЫМ СКОСОМ, ВЫПОЛНЕННЫМ НА БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОПРАВКИ 4. 2 З.П. Ф-ЛЫ, 12 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1502153 А1 д 4 В 21 J 5/08

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4249809/30-27 (22) 27.05.87 (46) 23.08.89. Бюл. № 31 (7l ) Ростовский-на-Дону проеKTI(o-конструкторский технологический институт комбайностроения (72) A. Ю. Аверкиев, С. А. 111ульга, А. Н. Шипилов и А. Б Ливак (53) 621.735 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Хе 396159, кл. В 21 J 5/08, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Хо 1094662, кл. В 21 J 5/08, 1984.

2 (54) С11ОСОБ ВЫ(.АДКИ УТОЛЩЕНИЙ

11РЕИМУЩЕСТВЕННО КОНИЧЕСКОЙ

ФОРМЫ НА ТРУБНЫХ 3АГОТОВКАХ И

ШТАМ11 ДЛ Я ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к высадке утолщений на трубных заготовках. Цель изобретения — расширение технологических возможностей. Высадку осуществляют в две

eTàëèè: на первой коническим участком оправки 4 раздают краевой участок заготовки

lо требуемого конического утол щения, на вгорой -- заполняют свободный объем, обра1502!53 х .= (1 — — - ) v„,.

2Sp з и>ванный внутренней боковой поверхностью нысаживаемого утолщения и наружной боKoH()H поверхностью подвижного инструмента. 11ри этом матрица 2 и связанный с ней высыдочный пуансон 3, выполненный в виде разьемных секций, перемещается с осевой h0p(>K) V, d Оправка 4 перемещается

IK>ср<., <ств()M сp< .дств(1 синхрОHизации с

Ос»ной скоростьк> v„= (1 — ÇS, (2г) -1-. р )!

/4 S (31» + S) ) v, Г ле гз, Sр — ВнУтР(ннии рыдиус и толщина стенки исходной заготовки "О

4S=S» -S(, — разность между максимальной и минимальной толщиной стенки требуемогo утолщения. Разьемные секции пуансоны высадки 3 за счет взаимодействия с закрепленными на неподвижной плите 6 клиньями 19 перемещаются в радиальном направИ.<обретение отн<>сится к обработке металлов дыи.<ением и может быть использоваНо при высадке утолщений преимущественно конических на концах труб.

Цель изобретения — расширение техно,н>гическнх возмож:<остей процесса вслед THH(обеспечения высадки ны концах труб

K(>IIHческих утолщений.

Ны фиг. 1 показан начальный момент нр<н<сссы высадки; на фиг. 2 — окончание

1IEptI0é Til.tHH иькd. têH; Ны фиг. 3 4 llpOмежу Гочный м0 1 111 и Окончс1нне и Горои с Гы- 3р дии; на фиг. 5 — схемы процесса; на фиг. 6 усч.ройство до начала вь<сыдки; ны фиг. 7 у с т р 0 и с т ВО в момент 0 к 0 н ч 3 и и я п <. р в 0 Й T dдии в1>!сы, на ())иГ. 8 jj стрОЙсTBo в х10vI(. lIT окончания второй стадии высадки; ны фиг. 9 разрез Л-Л ны фиг. 6; на фиг. !О -- З1 разр(з Ь-Ь на фиг. 6; ны фиг. 1 рызрез

H-В tld фиг. 7; на фиг. 12 — разрез l-Д Ilil фиг. 9. ! Iредлагаемый способ Осу<цествляется следующим образом.

Труб<атую заготовку 1 с нагретым до ковочной температуры концом, подвергаемым высадке, устанавливают в полость матрицы 2, с которой связан пуансон 3 высадки.

Ны ll» рвой стадии формоизменения кони- 4 ческим участком оправки 4 производят ра 3)ычу краевого участка трубчатой зыгОтовки 1 до получения внешней боковой llo»(.pKklocTH требуемого конического утолщения (фиг. 2).

1IpH этом трубчатая заготовка I грани- 50 чит внутренней боковой поверхностью с коническим участком оправки 4, внешней 60ковой поверхностью с матрицей 2, высыживыемой кромкой с ltv3H»oíoм 2 высадки. 1 аким образом, нысы IK3 llpoHçt>(>;tkt T» H no.t действием Осевого усилия в ограниченном 55 ннструме>ггом закр IToM Обьеме, и потеря улойчиволи трубчатой заготовки 1 с 0<>р3.1(>l>;lHH(КОЛЬЦЕВОЙ СКЛЗДКИ ИСКЛ>ОЧЕII(1 ленин к оси штампа, сжимая две разрезные упругие втулки 15 и 16. Обращенные один к другому торцы втулки 16, воздействую(цие на деформируемую кромку заготовки, выполнены наклонными. Вследствие этого материал вытесняется из зазора между торцами, что позволяет втулкам 15 и 16 сжиматься в процессе высадки, находясь в постоянном контакте с боковой конической поверхностью оправки 4. Средство синхронизации движения оправки 4 имеет установленную на подвижной пличе 27 ползушку 32 с двумя клиновыми скосами, взаимодействующую с вертикально-подвижной клиновой защелкой 30 и клиновым скосом, выполненным на боковой поверхности оправки 4, 2 с, и 1 з. и. ф-лы, 12 ил.

На второй стадии уменьшают (посредством опускания матрицы 2) длину краевого участка трубчатой заготовки 1, зажатого по внешней цилиндрической поверхности. Одновременно на кромку высаживаемого утолщения воздействуют осевым усилием посредством связанного с матрицей 2 пуансона 3 высадки, и постепенно заполняют материалом трубчатой заготовки 1 свободный обьем, образующийся между внутренней боковой поверхностью высаживаемого утолщения и наружной поверхностью оправки 4, перемещающейся с осевой скоростью

3Sp (2r;l+Sp)

v„= )1 ---.— — — -- — ) v

Л»> (Згз+ Л ) где v„, — осевая скорость перемещения кромки высаживаемого утол<цения (т. е. матрицы 2 и пуансона 3 высадки);

r>., Sp соответственно внутренний ра диус и толщина стенки исходной трубчатой заготовки;

AS=S» — >(> — разность между максимальной и минимальной толщиной стенки требуемого утолщения.

Для конических утолщений с малыми углами конусности и относительно тонкостенных трубчатых заготовок 1((p((I; Sp/

/г>((I) последнее выражение существенно

y1I рощается

В результате под действием осевого усилия, передаваемого пуансоном высадки 3 в торец трубчатой заготовки 1, материал последней начинает заполнять сразу два непрерывно образующихся зазора; с одной стороны, между поверхностью оправки 4 и внутренней боковой поверхностью высаживаемого утолщения, а с другой стороны — между рабочей поверхностью матрицы 2 и внеш1 5021

5 ней боковой поверхностью высаживаемого утолщения.

Процесс высадки конического утолщения 5 заканчивают, когда металл трубчатой заготовки 1 полностью заполнит объем. ограниченный изнутри цилиндрической поверхностью оправки 4, снаружи рабочей поверхностью матрицы 2, а сверху — пуансоном 3 высадки.

Устройство для осуществления ciioeon3 содержит матрицу 2, установленную с воз- 10 можностью осевого перемещения на неподвижной плите 6 и подпружиненную к последней пружинами 7, осевое перемещение матрицы 2 ограничено винтами 8.

К верхней поверхности матрицы 2 винтами 9 и втулками 10 крепится крышка 11.

Разъемные секции пуансона 3 высадки установлены между крышкой I и верхней Iloверхностью матрицы 2 и имеют возможность радиального перемещения, направляечого винтами !2. Каждая разъемная секция пу- 20 ансона высадки 3 подпружинена к крышке! I в радиальном направлении пружиной I, 3 и выполнена с клиновой поверхностью 14.

В пазах, изготовленных в нижней части разъемных секций пуансона 13 высадки, установлены одна на другой две упругие разрезные втулки 15 и 16, разрезы которых смещены в окружном направлении.

Торцы 17 и 18 нижней разрезной втулки 16, взаимодействующей с кромкой высаживаемого утолщения, выполнены наклонными.

Клинья 19, взаимодействующие с клиновычи поверхностями 14 разъемных секций пуансона высадки 3, жестко связаны с неподвижной плитой 6.

Съемник 20 установлен с возможностью осевого перемещения в центрально» отвсрстии державки 21, закрепленной на неподвижной плите 6. Осевое перс»ещенне съечника 20 ограничено винтом 22. 11ружина 2:3 подпружинивает съемник 20 к Il< подвижной плите 6. 40

B нижней части матрицы 2 выполнены выступы 24, а державка 21 изготовлена с выступами 25 в верхней части. Прн этом л<атрица 2 установлена так, что выступы 24 при ее осевом перемещении р;)з»ещаются и пазах между выступами 25 .(сржавки 2!. 45

Оправка 4 установлена с возл<ожностью осевого перемещения во втулке 26, жестко связанной с подвижной плитой 27.

Пружина 28 подпружиниваеl оправку 4 к подвижной плите 27. осевос псремещение оправки 4 ограничивает выполненный в его верхней части бурт 29.

Средство синхронизации движения оправки 4 включает клиновую защелку 30, установленную на подвижной плите 27 с возможностью вертикального перемещения и 55 подпружиненную к последней пружиной 31, и ползушку 32. Бурт 33 огpa)iнчнваeт перемеrrreíèå клиновой защелки. Ползушка 32, 53

6 выполненная с двумя клиновыми ск<гсами 34 и 35, установлена на подвижной плите 27 с возможностью радиального перемещения.

Клиновый скос 35 ползушки взаимодействует с клиновыл< скосом, выполненным <3 боковой поверхности оправки 4.

Клиновый скос 34 выполнен с таким углом 13, чтобы кинематическая пара ползушка 32 — клиновая за<целка 30 являлась самотормозящейся.

Клиновой скос 35 выполнен с углом наклона я, обеспечивающим снижение осевой скорости оправки 4 относительно скорости матрицы 2 на величину Ах =Л ч,,Д, гд<.

3 Л,) (2T)+S)))

Л8 (зг+- S)

Угол наклона () клиньев 19 назначается из соображений обеспечения постоянного контакта упругой разрезной втулки !6 с коническим рабочич уча Tho» оправки 4 с углоч конусности <(на второй стадии высадки утолщения.

Штамп для осуществления rlpeдлагаемого способа работает следующим образом. . 1о начала высадки матрица 2 под действием пружин 7 находится в крайне» верхнем положении. Разъемные секции пуансона 3 высадhll íàходятся под действиеч пружин 13 в наиболее удаленном от оси штампа положении. Съемник 20 под действие» пружины 23 находится в крайнем верхнем положении, фиксируемом винто» 22.

Клиновая защелка 30, оправка 4 под действием пружин 31 и 28 находятся в крайнем нижнем относительно подвижной плиты 27 положении.

Трубчатая заготовка с нагретым до ковочной температуры высаживаемым конIIo» вставляется в отверстие матрицы 2 до упора нижнего торца в бурт eTe IIII

При рабочем ходе подвижной плиты 27 ни кний торец оправки 4 опускается на съсчник 20 и перечещаеT последний вниз.

11рн этом опускается также трубчатая заг<повка I вплоть до упора ее нижнего торца в бурт державки 21. фиксирующий осевое положение трубчатой заготовки 1 в процесее высадки.

После этого конический участок оправки 4 начинает раздавать нагретый конец трубчатой заготовки I. Поскольку кипе»3тическая пара ползушка 32 — клиновая заще, ка 30 выполнена самоторчозящейся, То и;, первой ступени форчоиз»енения (при ра.даче) оправка 4 жестко связана с ползушкой 32 и соответственно е подвижной плитой 27.

В момент, предшествующий окончанию первой стадии формоизченения, втулка 26 опускается Hd верхнюю поверхно Tb крышки 11. Матрица 2 начинает перемещаться вниз со скоростью подвижной llлиты 27, и

p33 I eì ные <. екции ил 3 нсона выс3дки 3 llo

1502153

7 дейсгвиеч клиньев 19 перемешаются в радиальном направлении к оси штампа, сжимая упругие разрезные втулки 15 и 16.

Разрезная втулка 16 входит в контакт с конической поверхностью оправки 4, а нижний ее торец опускается на кромку высаживаемого участка трубчатой заготовки 1.

Одновременно клиновые защелки 30 опускаются на верхние поверхности клиньев 19 и начинается вторая стадия формоизменения.

При этом клиновая защелка 30 движется относительно подвижной плиты 27 с осевой скоростью х,„, и ползушка 32 перемещается в радиальном направлении от оси штампа. 3а счет этого осевая скорость оправки снижается на величину Ах=А.ч„,.

Постоянный контакт выполненного на боковой поверхности оправки 4 клинового скоса с клиновым скосом 35 ползушки 32 обеспечивается действием пружины 23, усилие которой превышает усилие пружины 28.

Постоянный контакт упругой разрезной втулки 16 с конической поверхностью оправки 4 во время второй с гадин высадки обеспечивается указанной величиной угла; наклона клиновых поверхностей клиньев 19.

При этом в ходе второй стадии чалая высота упругой разрезной втулки 16 обеспечивает малое затекание материала трубчатой заготовки в зазор между обрап ннычи один к другому торцами 17 и !8. 110E HîlIüê после: ние выполнены наклонными, то llpH сжатии упругой разрезной втулки !6 материал трубчатой заготовки 1 вытесняется из непрерывно уменьшающегося зазора между торцами 17 и 18, что обеспечивает беспрепятственное протекание процесса высадки

В .ходе высадки выступы 24 матрицы 2 в одят в пазы междх выступами 25 державки 21. Вследствие этого на недеформированной внешней цилиндрической поверхности трубчатой заготовки 1 отсутствуют свободные кольцевые участки. и потеря уe Toéчивости с образованием внешней кольцевой складки исключена. 11отеря устойчивости трубчатой заготовки 1 с образованием внутренней кольцевой складки предотвращается цилиндрической частью оправки 4.

После окончания второй стадии высадки и получения готового изделия 5 с коническим утолщением требуемых размеров подвижная плита 27 возвращается в верхнее положение и установленные на ней с возможностью перемещения детали и механизмы занимают исходное положение. Матрица 2 под действием пружин 7 возвраща.ется в крайнее вер.хнее положение. Разъемные секции пуансона высадки 3 под действием пружин 13 занимают наиболее удаленное от оси штампа положение, освобождая торец готового изделия 5. Съемник 20 под действием пружины 23 и выталкивателя 36 маркета пресса поднимается и изделие удаляется из рабочей зоны штампа.

Следующая заготовка вставляется в отверстие матрицы 2, и цикл повторяется.

Предлагаемые способ и устройство для высадки утолщений на трубных заготовках осуществляют двустороннее перемещение металла в ограниченном инструментом закрытом обьеме, вследствие чего обеспечивается получение на концах труб конических утолщеHHH с длиной и максимальной толщиной, больших критических.

Формула изобретения

1. Способ высадки утолщений преи м ущественно конической формы на трубных заготовках, заключающийся в деформировании в две стадии в ограниченном подвижным в осевом направлении инструментом закрытом объеме участка трубы под действием осевого усилия, приложенного к одному из торцов трубной заготовки, отличаюигийея тем, что, с целью расширения технологи ческих возможностей путем обеспечения вы20 садки на концах труб конических утолщений, на первой стадии осуществляк)т раздачу краевого участка трубы до получения внешней боковой поверхности требуемого утолщения, а на второй стадии осуществляют заполнение свободного объема, образующегося между внутренней боковой поверхностью высаживаемого утолщения и наружной боковой поверхностью подвижного инструмента за счет перемещения последнего со скоростью х, определяемой соотношеЗ0 Ilием

3Sч (2гз+ S<>)

AS (3T;I+AS) v„= (! где — осевая скорость перечещения кромки высаживаемого

35 утолщения; г,ь Sii — соответственно внутренний радиус и толщина стенки исходной трубной заготовки;

KS=-SI, — — разность между максимальной и минимальной толщина40 ми стенки требуемого утолщения.

2., Штамп для высадки утолщений преимущественно конической формы на трубных заготовках, содержащий расположенную на неподвижной плите матрицу, установленную с возможностью ее перемещения, подвижные плиту, оправку, высадочный пуансон и установленные с возможностью взаимодействия с ним две разрезные втулки со смешением разрезов в окружном направле5Q ННН, от.гичаюи ииг.я тем, что IIITBvlH снабжен клиньями, жестко закрепленными на неподвижной плите, и средством синхронизации движения оправки, выполненным в виде установленных на подвижной плите вертикально-подвижной защелки и ползушки с клиновыми скосами, выполненной с возможностью радиального перемещения и взаимодействия одним из скосов с клиновой защелкой. а другим — с оправкой, выполненной с ответным скосом и коническим участком, при этом

1502

9 высадочный пуансон выполнен в виде радиально-подвижных разъемных секций, установленных на верхней поверхности подвижной матрицы с возможностью взаимодействия с клиньями. лз

1О

3. Штамп llo п. 2, отличак)щннс I тем что обращенные один к другому торцы ра резной втулки, установленной с возможностью взаимодействия с кромкой утолщения, выполнены наклонными.

1, 0215,3 бк 2 юг. 5

1502153!

502153

b- b (аиг 10

1б (<>.т;>ни<<с>ь (. М<>.<;>é

Рс дал гор (.. 11 а тру гнс ва 1елрсн И. Вср<.i K<>I>I>c> ><>1> М 11о>ло

»,л;<»>(1():> 1 > 1 ира к 572 I 1<>.(<»< ñ н <к

BII IIIIII II Государств<нного кос<и>с> а ио «s<>f>I>v«»«>< огкрн>гни ч ири ГКНТ (.((;Р ! 13035, Моски<>. Ж 35>, Рас <иокан на(л..(4, 5 (lр<>и <но (отвснно-и ьдатс.>ьолий > <>чбин«т «11<и < и<», I, < ih«>I><> <, l.l. Гагарина, I(ll