Способ изготовления деталей двойной кривизны

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения обшивок из листовых заготовок методом обтяжки на пуансонах. Цель изобретения - повышение производительности за счет уменьшения количества переходов. Предварительный набор материала осуществляют путем создания на плоской заготовке рифтов переменной высоты. Деталь двойной кривизны получают за счет расправления рифтов. Высоту каждого рифта в I-м сечении определяют из условия равенства длин продольных волокон заготовки и детали, решая систему уравнений. Формование рифтов заготовке сообщают деформации, позволяющие уменьшить влияние трения. 7 ил., 1 табл.

0 А3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (gy)g В 21 D ll/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4468009/31-27 (22) 29.07.88 (46) 15.11„90. Бюл. ¹ 42 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) Л.Г. Комарова, M.È.Ëûñoâ и В.Н.Мацнев (53) 621.981.1(088.8) (56) Громова А.Н. и др. Изготовление деталей из листов и профилей в серийном производстве. М., 1960, с.213—

214. (54) С11ОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ (57) Изобретение относится к обработ,ке металлов давлением, в частности к

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления обшивок методом обтяжки на пуансонах.

Цель изобретения — повышение производительности за счет сокращения количества переходов.

На фиг.1 изображена листовая заготовка с отформованными рифтами; на фиг.2 — пуансон, по которому производится последующая обтяжка; на фиг.3— сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.l (где ц — график изменения высоты рифта по ширине заготовки для®двояковыпуклой обшивки; б — для вогнутой обшивки); на фиг.5— геометрические параметры обтяжного пуансона; на фиг.6 — геометрия поперечного сечения рифта; на фиг.7— эпюры деформаций.

2 способам получения обшивок из листовых заготовок методом обтяжки на пуансонах. Цель изобретения — повышение производительности за счет уменьшения количества переходов. 11редварительный набор материала осуществляют путем создания на плоской заготовке рифтов переменной высоты. Деталь двойной кривизны получают за счет расправления рифтов. Высоту каждого рифта в -м сечении определяют из условия равенства длин продольных волокон заготовки и детали, решая систему уравнений.

Формованием рифтов заготовке сообщают деформации, позволяющие уменьшить влияние трения. 7 ил., 1 табл.

Согласно предлагаемому способу изготовления деталей двойной кривизны на первом этапе формоизменения заготовке 1 сообщают деформации, необходимые для получения детали заданной геометрии, распределяя их соответствующим образом по площади заготовки путем формования рифтов переменной высоты, причем при формовании рифтов угол облегания оказывается существенно меньше, чем при формообразовании всей обшивки (фиг.l). Формование рифтов переменной высоты можно осуществить различными способами, например штамповкой эластичной средой или выдавливанием роликами, изменяя глубину внедрения ролика. 11ричем в зависимости от геометрии детали . график изменения высоты рифта по ши1606230 рине и длине листовой заготовки различный (фиг.3, 4а,б)..

Геометрические параметры обтяжного пуансона представлены на фиг.4.

Поверхность обтяжного пуансона 2 соответствует поверхности готовой детали и образована перемещением образующей Т по направляющим 3 и 4 (фиг.5).

В общем случае кривая Т может изме- 10 нять свою форму при движении по направляющим, Форма направляющих и параллельных им линий может быть задана переменным радиусом-сектором r =

=r (g; Z). 15

Тогда дифференциал дуги криволинейного контуре пуансона в i-м сечении при i-=1,2,3...р с соответствующей координатой z (О,В) равен

d g = (dr) + (rdg)

Зг 3l где dr. = — dz + — Й(.Р ) а. ар для фиксированного z о г — dz = О, ае

25 тогда

3г

dz = -- d(D

Длина криволинейного контура обтяжного пуансона в i-м сечении с фиксированной z равна

Ч 1н

S = I (— dq} +r dq=

3г 2 . (((3q

Ю)„

r + (r ) d .

Радиус-вектор изменяется не только по угловой координате ((, но и по линейной координате Z. Разбивая контур пуансона íà i сечений с заданным шагом по Е (i=1,2,3...р) и j участков по координате g (j=l 2,3...а и — соответствует числу рифтов; каж- 45 дому (-му рифту соответствует определенный угол (p, который вычисляют для сечения с минимальной длиной продольного волокна детали, разбивая этОт кон iур ни равные участки S () 50 определяют длины соответствующих кри волинейных дуг S,, по приведенной формуле.

Разница длин дуг в пределах j-ro фиксированного участка координаты Е ойределяет потребную степень вытяж- .

КИ

Я3,= (S; — S;()/Б)(°

Укаэанная степень вытяжки при изготовлении деталей двойной кривизны предлагаемым способом реализуется путем формования рифтов переменной высоты, причем исходя из условия равенства длин продольных волокон заготовки и детали длина дуги соответствующего )-го участка 1-ro сечения криволинейного контура обтяжного пуансона равна в нашем случае длине дуги j-го рифта в i-м сечении (поскольку поверхность готовой детали соответствует поверхности обтяжного пуансона, рассматривают геометрические параметры обтяжного пуансона).

Геометрия j-ro рифта в каждом -м сечении представляет собой сочетание прямолинейных и криволинейных участков (фиг.6), длины которых рассчитываются по следующим формулам (в силу симметрии рассматривается половина сечения рифта): длина радиусных участков рифта ш = к о( (ъ 7 проекция радиусного участка на ось ОХ

f = К-R cos g, =R(l-cos g ", )

J а на ось ОУ

d = R sin g.

1 )

Длина с прямолинейного участка рифта равна

c = — ---, cos к " (( где R = L — 2dполовина ширины рифта, которую принимают равной 2 К;

R — радиус рифта, который определяется из условия достижения внешним волокном детали иэгибаемого участка рифта допускаемых деформаций; если принять (FAN =0 08 то К равен

h 2

= —,— -- = 20 мм, 2 (Я) 2 0,05

С учетом записанных выражений для определения составляющих m с половина длины j-ro рифта в i-м сечении равна

S =2m+c=2Rg +(Н" -2R (!-cosa " ) lx ((((.!

1 ((-— --— --—sin k

Ф для того, чтобы сообщить детали заданные деформации, обусловленные ее геометрией, необходимо для каждого j-го рифта определить его высоту

5 1606230 6 в каждом i-м сечении, решая систему ур авнений: (+1) ф

S" = j r + (т») йЦ» (2)

)»

1 - sin/j

2R (К", + — — — - (3)

1» сов М;; (S " -2R g " ) вьп К + 2R(l1» л» 31

-соя g, ), (4) 40

50 изобретения

О

1-1» м»»»» б где n — " — — — "- число рифтов (5)

4R+a

Э позволяющую связать геометрию рифта с геометрией детали.

Алгоритм расчета геометрии j-го рифта в каждом i-м сечении следующий.

Рассчитывают по формуле (5) число рифтов.

По формуле (1) рассчитывают для сечения i 1 с минимальной длиной продольного волокна детали S "„, разбивая с равным шагом g контур этого сечения на равные участки S, .., Каждому S находят соответствую)1 щий угол охвата пуансона Ц .

Определяют по формуле (2} величины я длин дуг j-х рифтов в i-х се1» чениях.

По формуле (3) методом итераций находят соответствующий угол

j-го рифта в i-м сечении.

По формуле (4) рассчитывают Н "

Jt высоту j-го рифта в i-м сечении.

Для рассматриваемого примера параметры рифтов рассчитаны по предлагаемому алгоритму (радиус-вектор в данном случае изменяется только по координате Е) r=r(z), n=6 а40 мм и представлены в таблице.

Эффект изобретения иллюстрируют сравнительные эпюры деформаций, представленные на фиг.7, где 5 — условная энюра деформаций, которая имела бы мЕсто при идеальных условиях обтяжки, т.е. при полном отсутствии трения; 6 — эпюра деформаций„ возникающих в заготовке при обтяжке по пуансону предварительно отрифтованной заготовки; 7 — суммарная эпюра деформаций, соответствующая предлагаемому способу изготовления деталей двойной кривизны (деформации, необходимые для получения деталей заданной геометрии, сообщаемые заготовке путем формования рифтов, плюс деформации, возникающие при расправлении рифтов}; 8 — эпюра деформаций,. соответствующ»ая обтяжке известными способами.

При обтяжке по пуансону заготовки с предварительно отформованными рифтами переменной высоты двойная кривизна детали получается уже за счет. расправления рифтов. Максимальная деформация, необходимая для полного

10 расправления рифтов на гребне пуансона соответствует пределу текучести для большинства материалов 0 =0,002--0,005),что обеспечивает перевод материала в пластическое состояние по

15 всей площади заготовки и гарантирует полное расправление рифтов. Таким образом, максимальная величина деформаций, обусловленная трением, равна 02 <э7

Fq = 0,005 ° е = 0,018. усялия, прикладываемые к заготовке, в данном случае существенно меньше; а следовательно, меньше силы трения, 25 оказыва щие вредное ия е на распределение деформаций по площади заготовки. Суммарная эпюра деформаций от предварительного формования рифтов и от действия трения во время

30 расправления рифтов по пуансону близка к равномерной, причем, как видно, на рассматриваемом примере, максимальная деформация, необходимая для полного формообразования детали двойной кривизны, существенно меньше и равна E> = 0,078, Проведенные эксперименты по изготовлению деталей предлагаемым способом показали, что благодаря уменьшению вредного влияния трения на распределение деформаций по площади заготовки формообразование осуществляется при равномерном распределении деформаций при меньшей их абсолютной величине. Детали, приведенные в рассматриваемом примере геометрии, удалось получить с одним отжигом, что позволило снизить трудоемкость изготовления.

Ф о р м у л а

Способ изготовления детапей двойной кривизны, заключающийся в предварительном наборе материала, закреплении в зажнмных губках и обтяжке по пуансону, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения коли1606230 мин число риф4R+a т мИН ч

1,, (— .10 r r

dp/

«(1 — cos oc>, ), 20 гце S с °

Н ° !!

25 с

О 0

40,88 13

4l,67 18

42,5 23

43,3 27

43,8 29

О

8,27

10,95

13,51

15,46 ! 6,43

О

0,02

0,04

0,06

0,08

0,09

О

4,449

6,16

7,815

9,08

9,696

О

31,817

29,661

27,475

24,512

23,562

О

4,54

6,28

8,029

9,425

10,1?3

805,6

2

4

6 чества переходов, предварительный набор материала осуществляют путем создания на плоской листовой заготовке. рифтов переменной высоты, которую определяют, решая для каждого j-го рифта в i-м сечении следующую систему уравнений:

2 S n + à (n+l)=1 jiмин j

j(Чíi

1 — sin M", S "; = 2R (g, + — — — — -! — ) °

1 сов М ;

H" = (S" — 2Rg ) sing, + 2R >

J4 1! 1 — длина дуги j-го рифта в первом сечении с минимальной длиной продольного волокна детали; Лет,! .1 ) J тов, длина прямолинейного участка между рифтами; минимальная длина продольного волокна детали; углы охвата детали; радиусы-векторы, описывающие контур детали в i-м сечении; длина дуги j-ro рифта в

i-м сечении; радиус закругления рифта, h

2(я толщина заготовки; допустимая изгибная деформация; угол j-го рифта в i-м сечении; высота 3-го рифта в 1-м сечении.

I 606230

Составитель Е.Чистякова

Редактор М,Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор B.Ãèðíÿê

Заказ 3513 Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101