Способ изготовления тонкостенных конических оболочек с переменной толщиной стенки и устройство для его осуществления
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления тонкостенных оболочек с переменной вдоль образующей толщиной стенки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, повышение качества деталей и коэффициента использования металла. Исходную плоскую листовую заготовку с постоянной толщиной стенки подвергают, например, формовке эластичным пуансоном по жесткой матрице с получением на ней радиальных гофров, расположенных симметрично или под углом относительно центра заготовки и расширяющихся к периферии. Полученную гофрированную заготовку устанавливают на оправку 1 и прижимают в центральной части прижимом 2. Приводят в движение оправку 1 и с помощью давильного ролика 3 осуществляют ротационную вытяжку конусообразной детали. Ротационную вытяжку осуществляют с одновременным осаживанием по высоте гофров, расположенных по периферии заготовки, торцовой поверхностью подвижной втулки 4 и боковой поверхностью ролика 3. Устройство для реализации способа содержит оправку 1, прижим 2 и давильный ролик 3. На оправке 1 установлена с возможностью осевого перемещения втулка 4, соединенная посредством штоков с гидроцилиндрами 5 (или с пружинами сжатия), закрепленными на фланце оправки1 . Давильный ролик 3 выполнен в виде усеченного конуса. Ось давильного ролика 3 смещена относительно оси вращения оправки 1. В конечный момент ротационной вытяжки торцовая поверхность подвижной втулки 4 и рабочая поверхность оправки сопряжены. Осаживание по высоте гофров заготовки в процессе ротационной вытяжки посредством торцовой поверхности подвижной втулки и боковой поверхности давильного ролика позволяет расширить сортамент изделий с переменной толщиной стенки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления тонкостенных оболочек одинарной и двойной кривизны с переменной вдоль образующей толщиной стенки. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества деталей и коэффициента использования металла (КИМ). На фиг. 1 изображено устройство для изготовления тонкостенных конических оболочек с переменной толщиной стенки; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг. 1. Способ заключается в следующем. Исходную плоскую листовую заготовку с постоянной толщиной стенки подвергают, например, формовке эластичным пуансоном по жесткой матрице с получением на ней радиальных гофров, расположенных симметрично и под углом относительно центра заготовки и расширяющихся к периферии. При формовке происходит утонение материала заготовки пропорционально высоте полученных гофров. Гофрированную заготовку с постоянной толщиной стенки можно получить гибкой листового материала и последующей сваркой элементов заготовки. Затем, по мере необходимости, заготовка может быть подвергнута промежуточному отжигу с целью восстановления пластических свойств материала. Полученную гофрированную заготовку устанавливают на оправку и прижимают в центральной части прижимом. Приводят в движение оправку и с помощью давильного ролика осуществляют ротационную вытяжку конусообразной детали. Давильный ролик перемещается относительно оправки с зазором S, величина которого меньше, чем это определяется по закону синуса. В результате этого часть материала заготовки будет перемещаться роликом в периферийную зону заготовки. Периферийная часть заготовки при ротационной вытяжке постоянно контактирует и сжимается подвижной в осевом направлении втулкой и боковой поверхностью ролика. Указанное сжатие заготовки приводит к осаживанию гофров по высоте, что сопровождается увеличением диаметра заготовки и благоприятствует перемещению части материала из-под ролика в периферийную зону заготовки. При использовании гофрированных заготовок с гофрами, оси которых сходятся в центре заготовки, возможно получение конусообразной оболочки заданных размеров, однако в процессе ротационной вытяжки осадка таких гофров осуществляется одновременно по всей длине, т.е. почти ударно, что ведет к возникновению небольшой волнистости поверхности на поверхности детали. Для повышения качества деталей гофры располагают под некоторым углом к оси вращения заготовки, при этом оси гофров не проходят через ось вращения заготовки, т.е. гофры расположены под некоторым углом к давильному ролику. Это приводит к плавному переходу давильного ролика с одного гофра на другой от периферии к центру и устранению вышеуказанного недостатка. Устройство для реализации способа содержит оправку 1 с опорной и рабочей поверхностями, прижим 2 и давильный ролик 3. На оправке 1 установлена с возможностью осевого перемещения втулка 4, соединенная посредством штоков с гидроцилиндрами 5 (или с пружинами сжатия), закрепленными на фланце оправки 1. Давильный ролик 3 выполнен в виде усеченного конуса, боковая поверхность которого контактирует с гофрированной заготовкой, при этом торцовая поверхность подвижной втулки 4 в конечный момент ротационной вытяжки сопряжена с рабочей поверхностью оправки. Устройство работает следующим образом. Предварительно отформованную заготовку с радиальными гофрами устанавливают на оправку 1 и прижимают в центральной части прижимом 2. При этом оправка установлена в патроне токарного станка. Приводят в движение оправку 1, подводят к заготовке давильный ролик 3, установленный на суппорте токарного станка, и осуществляют ротационную вытяжку конусообразной детали. Давильный ролик 3 перемещается вдоль образующей оправки 1 с заданным зазором, величина которого обеспечивается, например, с помощью копира (не показан). При этом ось давильного ролика смещена относительно оси вращения оправки в горизонтальной плоскости, что способствует плавному переходу с одного гофра на другой, при этом одновременно боковой поверхностью давильного ролика осаживается несколько гофров. В процессе ротационной вытяжки втулка 4, опираясь на гидроцилиндры 5, поддерживает фланец заготовки и создает усилие, необходимое для сжатия фланца заготовки. Давление в гидроцилиндрах 5 поддерживается от гидростанции (не показана). По окончании процесса давильный ролик и прижим отводятся в исходное положение и за счет давления в гидроцилиндрах 5 полученная деталь снимается с оправки. Способ и устройство для его осуществления были опробованы при получении конических оболочек с переменной толщиной стенки. Детали имели угол конусности 110o и диаметры оснований 20 и 120 мм соответственно. Заготовкой служил лист диаметром 115 мм из материала АМцМ толщиной 1,5 мм. Гофрирование заготовок производилось путем формовки листовой заготовки эластичным пуансоном по жесткой матрице. В результате формовки получали гофрированную заготовку с 16 гофрами, симметрично расположенными относительно центра заготовки и расширяющимися от диаметра 30 мм к ее периферии. Оси гофров были смещены относительно центра заготовки на 4 мм и не проходили через него. Радиус скругления гофров составлял 5-6 мм, максимальная высота гофров 8 мм, минимальная 1-2 мм. Толщина стенки заготовки (за счет утонения при формовке) убывала от диаметра 30 мм к периферии от 1,5 до 1,3 1,4 мм. Ротационную вытяжку гофрированной заготовки (фиг. 1) проводили на токарно-винторезном станке модели 1К62. Прижим осуществлялся с помощью задней бабки станка. Перемещение давильного ролика производилось с использованием гидросуппорта по копиру. Ось вращения давильного ролика была смещена относительно оси вращения оправки на 5 мм. Число оборотов оправки 1000 об/мин, подача ролика 0,1 мм/об. Осаживание гофров по высоте производилось с помощью давильного ролика, развивающего суммарное усилие по ходу процесса от 20 до 8-10 кг. В результате ротационной вытяжки были получены конусообразные оболочки с различным распределением толщины стенки по образующей, изменяющейся от 0,5-1,2 мм у меньшего основания детали до 0,4-1,0 мм у большего основания. Коэффициент использования материала составил 0,9. Способ и устройство позволяют в 1,6-2,0 раза увеличить область возможного утонения стенки заготовки. При этом данный способ позволяет получать детали как с плавным изменением толщины стенки заготовки по образующей, так и со скачкообразным изменением. Повышение КИМ (на 10-15%) связано с использованием торцовой поверхности подвижной втулки в качестве рабочей поверхности оправки.
Формула изобретения
1. Способ изготовления тонкостенных конических оболочек с переменной толщиной стенки, включающий предварительную формовку плоской заготовки с получением на ней гофров, расположенных симметрично относительно центра заготовки, и ротационную вытяжку на оправке без соблюдения закона синуса, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения коэффициента использования металла, ротационную вытяжку осуществляют с одновременным осаживанием по высоте гофров, формируемых на периферии заготовки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при предварительной формовке на заготовке формуют радиальные гофры. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества деталей, при предварительной формовке на заготовке формуют гофры, оси которых смещены на угол относительно центра заготовки. 4. Устройство для изготовления тонкостенных конических оболочек, содержащее оправку с опорной и рабочей поверхностями с установленной на ней подвижной в осевом направлении втулкой с торцовой поверхностью для распрямления гофр заготовки, прижим и давильный ролик, отличающееся тем, что давильный ролик выполнен в виде усеченного конуса с рабочей боковой поверхностью, ось давильного ролика смещена относительно оси оправки в горизонтальной плоскости, при этом торцовая поверхность подвижной втулки выполнена совпадающей с продолжением рабочей поверхности оправки в месте ее пересечения с боковой поверхностью последней при крайнем положении подвижной втулки в конце ее рабочего хода.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 01.04.1997
Номер и год публикации бюллетеня: 33-2001
Извещение опубликовано: 27.11.2001
