Способ выдавливания полых изделий

 

Сущность изобретения: исходную штучную заготовку устанавливают в полость матрицы и формообразуют пуансоном . Заготовка имеет диаметр, больший диаметра отверстия матрицы/гоэтому пуансон проталкивает заготовку в полость матрицы и центрирует. Затем пуансон центрируется и выдавливает полое изделие с минимальной разностенностью В процессе заталкйвзний исходной заготовки в матрицу деформации в зоне контакта заготовки с пуансоном не должно происходить. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51) 5 В 21 J 13/02

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

CCP

СР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ отн аи (21) I4728237/27 (22) I08;08.89 . (46) 07.02.93, Бюл. М 5 .(71),Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова и Научно-производст.вен ое обьединение "Алтайский научно-иссле овательский институт технологии ма иностроения "АНИТИМ" (72) М.И. Поксеваткин, А.И.Осколков.

В.Н Перетятько и Р.Я.Шмидт (56) Ковка и штамповка: Справочник. Под ред. E.M.Cåìåíoâà. M.: Машиностроение, 198, с. 190, 191.!

Способ выдавливания полых изделий ится к обработке металлов давлением, нно к штамповке выдавливанием. звестен способ выдавливания полых ий, включающий подачу заготовки э сть матрицы с зазором и формообразое поковки с центрированием пуансона трице с помощью направляющего повыполненного у входной кромки мать(Справочник)..I азванный способ выдавливания полых изд лий наиболее близок по технической сущности к предлагаемому техническому решению и принят за прототип;

Однако известный способ не позволяет получать полые изделия с низкой разностенностью, что обусловлено возможностью смещения заготовки s полости матрицы на величину зазора, „„ДЦ „„1792784 А1

2 (54) СПОСОБ ВЫДАВЛИВАНИЯ ПОЛЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения: исходную штучную заготовку устанавливают в полость матрицы и формообразуют пуансоном. Заготовка имеет диаметр, больший диаметра отверстия матрицы,поэтому пуансон проталкивает заготовку в полость матрицы и центрирует. Затем пуансон центрируется и выдавливает полое изделие с мйнимальной разностенностью В процессе заталкивания исходной заготовки в матрицу деформации в зоне контакта заготовки с пуансоном не должно происходить, 2 ил.

Цель изобретения — повышение качества изделий путем уменьшения величины их разностенности., °

- Этэ цель достигается тем, что в предлагаемом способе выдавливания полых изделий, включающем установку исходной О заготовки в полость матрицы и формообразование полости изделия подвижным вдоль 4 оси давления пуансоном при центрировэ- QO нии последнего в матрице, получают исход- ф, ную заготовку с наружйым диаметром, превышающим диаметр полости матрицы, установку исходной заготовки в.полость матрицы осуществляют путем заталкивания первой в последнюю вплоть до начала цейтрирования пуансона по матрице, при этом формообразование полости изделия начинают после окончания установки заготовки в матрице.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает одновременное центрирова1792784 пряжения под пуансоном в процессе гд эаталкивания не превышают пределы упругости материала заготовки, т.е. отсутствует внедрение деформирующей части пуансона ри в торец заготовки. то ори оовмецгеиии цеи3 ние заготовки путем заталкивания ее в полость матрицы и самоцентрирование торца .пуансона относительно заготовки и матрицы в момент совмещения центрирующих поверхностей пуансона и матрицы, так как деформирующая часть пуансона в момент совмещения центрирующих поверхностей не внедрена в торцовую поверхность заготовки.и свободно смещается в поперечном направлении. Строго коаксиальное формообразование полости изделия способствует повышению качества изделий путем уменьшения величины их разностенности.

В предлагаемом способе выдавливания полых изделий использован известный принцип уменьшения величины разностейности изделий путем применения различных приемов центрирования пуансойа и матрицы или заготовки и матрицы. Так, известны приемы центрирования пуансона и 20 матрицы с помощью установочной втулки или центрирующего кольца путем центрирования пуансона по направляющему пояску матрицы до момента контакта пуансона с заготовкой.: . .: . 25

Н6выми существеннымй признаками предлагаемого способа выдавливания по- . лых изделий являются выполнение исходной заготовки с наружйым диаметром, большим диаметра полости матрицы, и фор- 30 мообразование полости изделия после установки заготовки в матрице.

Изобретение иллюстрируется фиг, 1 и 2.

На фиг. 1 слева показано исходное положение пуансона 1 и заготовки 2 (сплошной 35 линией показан контур шаровидной (оса>кенной) заготовки, пунктиром — шаровой заготовки). Заготовка размещена над полостью матрицы 3, в которой установлен выталкиватель 4. На фиг. 1 справа показан "0 процесс заталкивания заготовки 2 в полость матрицы 3. На фиг. 2 слева изображен момент посадки заготовки 2 на дно матрицы 3 (торец выталкивателя 4}. На фиг. 2 справа показан процесс формирования полости и 45 внешнего контура детали 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку 2 подают во входной конус матрицы 3 и удерживают над полостью мат-. 60 рицы за счет превышения наружного диаметра заготовки 2 над соответствующим размером полости матрицы. Под действием пуансона 1 заготовку 2 заталкивают в полость матрицы 3. Поскольку нормальные натрирующих поверхностей пуансона 1 и матрицы 3 (фиг. 2, слева) деформирующая часть пуансона 1 самоцентрируется относительно матрицы 3 и заготовки 2 путем поперечного смещения торца пуансона по контактной поверхности заготовки 2. Образование коаксиальной системы заготовка-матрица-деформирующая часть пуансона заканчивается к моменту посадки заготовки 2 на торец выталкивателя 4 (фиг.

2, слева). При дальнейшем перемещении пуансона 1 формируется полость и внешний контур детали 5 (фиг. 2, справа).

При реализации способа можно использовать любого вида осесимметричные заготовки: шаровидные, шаровые, чечевицеобразные, цилиндрические.

При использовании заготовок с выпуклой со стороны торца пуансона поверхностью в процессе проталкивания заготовки в полость матрицы выпуклая часть поверхности может пластически деформироваться йод пуансоном до тех пор, пока вся торцовая поверхность пуансона не войдет в контакт с металлом заготовки. В дальнейшем; согласно условию реализации способа, удельное усилие, действующее под пуансоном при проталкивании заготовки в матрицу, не должно превышать предел упругости деформируемого материала. В этом случае формообразование полости изделия начнется после окончания установки заготовки s матрице. Пример. Из шаровой заготовки диаметром 28,5 мм (сталь

30ХНЗА) обратным выдавливанием получены стаканы диаметром 30 см с полостью диаметром 25 мм и высотой 34 мм при температуре 870-950ОC. Штамповку осуществляли на кривошипном прессе марки К 21 30 усилием 1 MH в экспериментальном штампе с центрированием пуансона по матрице с помощью центрирующих поверхностей, зазор между которыми составлял 0,07 мм на сторону. Разностенность в партии поковок

20 шт. колебалась в пределах 0,4„,0,6, разновысотность составляла 1-2 мм. . Вторую партию поковок отштамповали в тех же условиях иэ предварительно осаженных до диаметра 31,2 мм шаровых заготовок с исходным размером 28,5 мм. При этом диаметр осаженной заготовки Оз определяли из соотношений

Оз = Ои+ ЬО < Ок, т. е, 0 Ь 0 < 2 h» tg а. е Ом — диаметр полостИ матрицы; и» вЂ” длина входного конуса матрицы;

a — угол входного конуса полости матцы;

1792784!

Ок — диаметр большего основания входной конуса:

Л D — величина натяга при вдавливании заготовки в полость матрицы.

При горячей штамповке диаметр холо ной заготовки можно принимать равны диаметру полости матрицы, тогда ми имальный натяг ЬD обеспечивают за сч т теплового расширения заготовки, пол- 10 уч нного в процессе нагрева ее до ковочной температуры.

При холодной штамповке допустимо ми имальное значение Л0 - 2R, где Rz— па аметр шероховатости поверхности заго- 15 то ки до проталкивания ее в полость матрицы (Максимальное значение диаметра заготовки должно быть меньше большего ос ования входного конуса (0з < D„) с 20 це ью предотвращения образования за иров или наплыва металла на поверхнрсти заготовки при входе в полость ма г ри цы. . В рассматриваемом примере значе- 25 ние двойного угла входного конуса матI ри цы принято 2 а = 25, так как при углах

2 < 25...30О величина кольцевого выступа, об азующегося на поверхности заготовки пр ее проталкивании, незначительна и 30 выступ имеет плавные очертания, что искл чает образование дефектов в виде заж мов, складок на внешней поверхности из елия в процессе формирования полости (Деордиев Н.Т. Обработка деталей ре- 35 дуцированием. M.: Машгиз, 1960, с. 66, Ф1т. 281.

При h» = 4 мм с использованием (1) опре 1епяем соотношение 2h, tg a= 2x4x0,22 =

=1,76 мм; принимаем ЬD = 1,2 мм, тогда 40

О. =312 мм.

Определяем допустимое значение

1 нормальных напряжений на торцевой пове рхности пуансона в процессе проталкива ния заготовки (формула (36) по 45 справочнику "Ковка и штамповка" /Под ред. Г.А.Навроцкого. M.: Машиностроение, 1987, с. 286):

50 и„.= тв а з я — 1 1 +

+4пз P М / Рз ч — 1 (2)

DM Р. t 55 где

0,4. + 0,22

- з,з:

F3 и FM — соответственно площади поперечного сечения заготовки и полости матрицы;

0> =P 0> — приведенное напряжение течения (по Е,П.Унксову);

Р = 1,0...1,15 — коэффициент Лодэ; о8 — истинное напряжение течения, равное при незначительной степени деформации, которая имеет место при калибровке редуцированием, пределу текучести (02); при 900"С cd = 6,5 кг/мм2; ,и = 0,4 — коэффициент трения (Ковка и штамповка: Справочник/Под ред. Е.И.Семенова, М;, Машиностроение, с. 153, табл..

9) йе - 2 Вт — R - 8,4 MM — высота контактной боковой поверхности заготовки в процессе проталкивания, определяют из геометрического построения с использованием теоремы Пифагора (см. фиг. 1 описания заявки):

081 — диаметр полости матрицы.

По формуле (2)

11 6,5 3,3 Г/ 31,2 2.з „+

+ 4 1. 1 0.4 8 4 т 31,22 те,в

30 х 0,19+.3,2.1,19 = 5,2 кгс/мм . . Полученное значение ок = 5,2 кг/мм <

< о1= 6,5 кг/мм2, т.е. удовлетворяет условию реализации способа, так как + -OT .

Разностенность стаканов во второй партии составила 0,08...0,12 мм, раэновысотность 0,4.. 1,2 мм, т.е. разностенность поковок соизмерима с величиной зазора между центрирующими поверхностями пуансона и матрицы с учетом влияния анизотропии механических свойств штампуемого материала.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа выдавливания полых изделий осуществляют строго коаксиальное формообразование полости детали, обеспечивающее повышение качества изделий путем уменьшения величины разностенности.

1792784

Составитель. М. Поксеваткин .

Редактор Л. Волкова Техред М. Моргентал Корректор П. Гереши

Заказ 472 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Способ выдавливания полых. изделий. включающий устайовку исходной заготовки в полость матрицы и формообразование полости изделия подвижным вдоль оси давления пуансоном при центрировании последнего в матрице, отл ича ющи и с я тем, что, е целью повышения качества изделий путем уменьшения величины их разностенности, получают исходную заготовку с наружным диаметром, превышающим диаметр полости матрицы, установку исходной заготовки в полость матрицы осуществляют путем заталкивания первой в последнюю вплоть до начала центрирования пуансона по матрице. при этом формообразование полости изделия начинают после окончания установки заготовки в матрице.