Способ построения рабочей поверхности оснастки для обтяжки
Изобретение относится к обработке металлов давлением. Цель изобретения - интенсификация процесса обтяжки за счет сокращения количества переходов. При построении рабочей поверхности оснастки технологическую поверхность выполняют на промежуточных элементах 2, установленных с обеих сторон от обтяжного пуансона 1. Рабочие поверхности технологических элементов являются продолжением формующей поверхности обтяжного пуансона. Длина рабочего контура промежуточного элемента в каждом поперечном сечении определяется из условия равного использования ресурса пластичного материала в наиболее деформируемых местах заготовки. 10 ил., 1 табл.
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
m 4 В 21 D 11 20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фиг.1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4286674/31-27 (22) 17.07.87 (46) 23.09.89. Бюл. № 35 (71) Казанский авиационный институт им. А. Н. Туполева (72) М. И. Лысов, Л. Г. Комарова, В. В. Упшинский, В. И. Калинин, Н. К. Ахмадулин, В. Г. Моисеев и В. Н. Мацнев (53) 621.981.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 893320, кл. В 21 D 11/20, 1979. (54) СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ РАБОЧЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ ОСНАСТКИ ДЛЯ ОБТЯЖКИ
„„SU„„1509153 А 1
2 (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением. Цель изобретения — интенсификация процесса обтяжки за счет сокращения количества переходов. При построении рабочей поверхности оснастки технологическую поверхность выполняют на промежуточных элементах 2, установленных с обеих сторон от обтяжного пуансона 1. Рабочие поверхности технологических элементов являются продолжением формующей поверхности обтяжного пуансона. Длина рабочего контура промежуточного элемента в каждом поперечном сечении опредеяется из условия равного использования ресурса пластичности материала в наиболее деформируемых местах заготовки. 10 ил., 1 табл.
1509153
22 (")
1 с1 к
10 у=а ° sing. е(х)—
V()= (()(1+<()1) А
g®=7(î,ü) >
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам проектирования оснастки для обтяжки.
Цель изобретения — интенсификация процесса обтяжки за счет сокращения количества переходов.
На фиг. 1 изображена оснастка для обтяжки; на фиг. 2 — проекция оснастки в центральном сечении на плоскость Zg (показано расположение оснастки в начальной и конечной стадиях); на фиг. 3 — проекция рабочей поверхности обтяжного пуансона на плоскость zx; на фиг. 4 — распределение растягивающих деформаций по краю заготовки в случае, если действуют только растягивающие деформации; на фиг. 5 — распределение сдвиговых деформаций по краю заготовки в случае «чистого сдвига»;на фиг. 6 — распределение деформаций при условии равного использования ресурса пластичности; на фиг. 7 — 9 — промежуточный элемент, поперечное сечение; на фиг. 10 — сечение А — А на фиг. 2.
Процесс превращения плоской листовой заготовки в деталь двойной кривизны с использованием обтяжного пуансона 1 может происходить в основном либо за счет неравномерных по площади заготовки растягивающих деформаций, либо за счет неравномерных сдвиговых деформаций. Как в том, так и в другом случае возможности процесса ограничиваются ресурсом пластичности материала. Интенсифицировать процесс обтяжки можно за счет его организации таким образом, чтобы работали оба механизма деформирования заготовки. В данном случае длины рабочих контуров технологической поверхности промежуточных элементов 2 необходимо определять из условия равного использования ресурса пластичности материала, решая систему уравнений где е(„) — деформация растяжения в сечении с координатой х (О, В);
L — длина заготовки без припуска на зажим;
I(,) — длина рабочего контура обтяжного пуансона в сечении с координатой х (О, В);
7(.) — сдвиговая деформация в сечении с координатой х (О, B) .
В случае, если формообразование осуществляется за счет неравномерных растягивающих деформаций, величина их рассчитывается по формуле
В случае, когда заготовка деформируется при условии постоянства длины формообразующей поверхности, т. е. за счет сдвиговых деформаций, величина этих сдвиговых деформаций рассчитывается по формуле
Например, для рабочей поверхности обтяжного пуансона, представляющей собой часть тора, величина сдвиговых деформаций рассчитывается по формуле
Как видно из системы (1), сдвиговые и растягивающие деформации вычисляются с учетом длины рабочего контура технологической поверхности промежуточного элемента. Следовательно, решая эту систему уравнений, необходимо найти такое распределение длин рабочих контуров технологической поверхности промежуточных элементов, которое позволит так вести процесс формообразования, что будут работать оба механизма деформирования, процесс будет осуществляться без перегрузки опасных сечений и ресурс пластичности будет использоваться равномерно по площади заготовки.
Например, рабочая поверхность обтяжного пуансона представляет собой точечно заданный контур (таблица, в виду симметрии обтяжного пуансона представлены данные для половинки). Материал, из которого изготавливается обшивка, — Д16М, причем рабочий контур пуансона имеет угол охвата больше 180 . Если такую обшивку получать только за счет неравномерных деформаций растяжения, количество переходов равно двум, так как коэффициент обтяжки для данной детали равен Кобт=1,13. Предельно допустимый коэффициент обтяжки для данной геометрии и механических свойств материала Д16М вычисляется по формуле
1+0,855тBb 1 067
) н где m — коэффициент безопасности, m=0,8;
p,а
К =l — „; н — р вь = 0,12;
p — коэффициент трения между листом и пуансоном, р,=0,15;
n — константа упрочнения, n=0,218 .
Если формообразование осуществляется только за счет сдвигов, то количество переходов также равно двумя (см. таблицу).
Решая численно систему (1), получают распределение по координате х (А, В) длин рабочих контуров технологической поверхности промежуточных элементов, которое позволит осуществить формообразование обшивки за один переход, величина максимальных деформаций растяжения равна
0,069, сдвиговых — тоже 0,069 (см. таблицу) .
1509153
Зная распределение длин рабочих контуров технологической поверхности по координате х, рассчитывают для каждого сечения промежуточного элемента размеры прямолинейных и радиусных участков. Для этого необходимо рассчитать минимальную ширину промежуточного элемента ао и его толщину bo. Определяют эти величины при условии, что профиль рабочего контура технологической поверхности промежуточного элемента, имеющего минимальную длину
S(„)sss выполняется согласно фиг. 7, а профиль рабочего контура технологической повеРхности с максимальнОЙ длинОЙ 5(z)ss« спрофилирован так, как показано на фиг. 9.
СВ(к) а о- Е (кД Sins(вх(х ° $1П- пр +bв $1П(вх(к) (COSo(np ) )
)sin(o f CpS (o(gx(x) -4пр) -COSx(вк(к) -COS4sp — =(вх<к1 Я 1П1пр +13 1п(вх(к) кк пр) в 1пхквх(х) +s 1пх(др) в 1пк(вх<к) кЭС=Г(к (вх<к) +sp ) ф СВ= {s + „-А0-rsiпв О, ВА=г,(„р (as+ В х х) (Sinp S В 1П (s(х х < х) — c(sx(xX sill(x + пр) -В1П Вх<х) +Я1Пхх пр Формула изобретения Е(р/2)=" (Юкв)е Спрофилированные промежуточные элементы для рассматриваемого примера рабочей поверхности обтяжного пуансона изготавливают в металле. Проводят серию экспериментов, показавших, что формообразование возможно осуществить за один переход. Таким образом, за один переход могут быть получены детали, формообразование которых при существующем способе построения формообразующей поверхности оснастки потребовало бы два перехода с промежуточной термообработкой. Благодаря предлагаемом способу проектирования формообразующей поверхности оснастки при обтяжке, в отличие от известного способа, материалоемкость оснастки снижается, а коэффициент использования материала заготовки возрастает. Способ построения рабочей поверхности оснастки для обтяжки, преимущественно состоящей из пуансона, при котором рабочую, формующую деталь поверхность выполняют соответствующей поверхности готовой детали, а технологическую поверхность — в Таким образ(".:.,;.:; .- т. решая систему управлени-.. S(z)ps га +g(bo — г< . — os < z(zeal I + I .: . — "< ч и <, ; >,,— ." .: — cosa<<)) П»; I, «,„ — — ао4-О(,)+ГО л < 1 1 :< Якх(х Б рассматриваемом случае а;=25,293, be= — 85 М< Рабочий контур технологической поверхности промежуточного элемента в любом другом поперечном сечении выполняется согласно фиг. 8, а длины прямолинейных и радиусных участков рассчи рыпаются по формулам, полученным из геометрии профиля: виде поверхности, плавно сопрягаемой с формующей поверхностью и расположенной по 35 границе с формующей поверхностью, при этом технологическую поверхность в каждом поперечном сечении строят проведением прямых касательных к смежной с ней формующей поверхности, а длину технологической поверхности определяют по расчетной зависимости, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса обтяжки за счет сокращения количества переходов, технологическую поверхность располагают на промежуточных элементах, а длину рабочего кон45 тура технологической поверхности в каждом поперечном сечении определяют из условия равного использования ресурса пластичности материала в наиболее деформируемых местах заготовки при решении системы уравнений 50 где 5<,) — длина рабочей поверхности промежуточного элемента в сечении с координатой х(0, B )); 1509153 S „=ED+ DC+CB+ BA+A0; Ер 1 (х 3 0(x)/sin@, вх(х в lno(np+13o $1п : вх(х},сов вр 1) ($1п (о вх (х) — А пр) -$1п «хвх(х) +s 1г1 xx np) $1n r (cos(oI вх(х) к ар -совк вх(х) -co$4qg dax CB=g(a, + Б<р)-АО-rsinwsxqх> -ЕРсовй вк(х) 1 + (t< -EDsin w«zx) r (1 cos x s« "о е„— деформация растяжения в сечении с координатой х (О, В); — длина заготовки без припуска на зажим; II„) — длина рабочей, формующей деталь поверхности обтяжного пуансона в сечении с координатой х (О, В); угол наклона касательной к фор,мующей поверхности пуансона в сечении с координатой х (О, В) в точке перехода от формующей поверхности пуансона к рабочей поверхности промежуточного элемента; 35 минимальная ширина промежу. точного элемента; толщина промежуточного элемента; отклонения от прямолинейности в 7(„) — сдвиговая деформация в сечении с координатой х (О, В), при этом поперечное сечение рабочей части технологической поверхности в каждом сечении представляет собой сочетание прямолинейных и закругленных участков, длины которых рассчитывают по формулам горизонтальной плоскости и ромежуточного элемента в сечении с координатой х (О, В (эквидистанта формующей поверхности пуансона в точке перехода пуансона к промежуточному элементу); радиус закругления сопрягаемых прямолинейных участков рабочей поверхности промежуточного элемента. 1509153 744 560 184 376 194 179 164 147 128 79 187 "78 198 183 168 152 134 112 88 62 О 54 О 449,83 97,011 437,61 402,44 103,12 120,71 11 21 435,79 104,03 402, 27 115,96 6 (x) (растяжение) Я (x) (чистый сдвиг) 0,083 0,193 0,196 0,093 Е(к) ИЗ ) CJIO вия равного исиользования ресурса и; астичнос-.и) Я(х) 0,016 О 0,0475 0,069 0,06 0,018 0,058 О 0,069 Риг.2 О 378 381 391 1(х) S (x) Б (x) 180 149 132 119 88 177 1ЬО 144 112 59 39 0,036 О, 12 О, 032 О 1509153 1509153 (В ) 1509153 А-А Составитель С. Шибанов Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор Л. Бескид Заказ 5667 19 Тираж 693 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж вЂ” 35; Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
