Способ изготовления полых тонкостенных деталей
Владельцы патента RU 2313416:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Завод им. Серго" (RU)
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления полых тонкостенных деталей. Получают исходную заготовку рубкой прутка и подвергают ее калибровке. Затем производят выдавливание и вытяжку. Осуществляют формирование придонной цилиндрической части стенки и донной части в матрице. Диаметр указанной матрицы меньше диаметра детали на величину упругой деформации стенки придонной части детали. В результате обеспечивается повышение качества готовой детали. 4 ил.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии холодной объемной штамповки, и может быть использовано, например, при изготовлении корпусов телескопических стоек подвесок транспортных средств (резервуаров амортизаторов).
Известен способ изготовления полых деталей имеющих стенку и дно, включающий рубку заготовок, калибровку, выдавливание, вытяжку и формирование придонной цилиндрической части стенки и донной части (см. патент SU 1807914 A3, B21K 21/04. 07.04.1993 г.).
По указанному способу исходную заготовку, полученную рубкой прутка, подвергают калибровке в матрице воздействием пуансона. На следующей операции формообразования полуфабрикат подвергают выдавливанию и затем производят операцию вытяжки с утонением стенки.
Недостатком данного способа является пониженное качество изготовления деталей, что обусловлено нестабильностью выполнения геометрических размеров придонной части при деформировании заготовки из-за вытеснения металла в дно детали с образованием выступа.
Другим недостатком является необеспечение прямолинейности стенки и придонной части детали на участке деформации при выдавливании дна с формированием внутреннего профиля из-за сжато-растянутого объемного напряженного состояния придонной части детали при ее деформировании (фиг.1).
Отклонение от прямолинейности наружной поверхности придонной части на участке деформации при выдавливании дна с формированием внутреннего профиля обусловлено наличием технологического зазора Z между внутренним диаметром матрицы выдавливания и наружным диаметром заготовки для свободного вхождения последней в матрицу, что приводит при выдавливании к образованию на наружной поверхности придонной части выпуклости «А» (фиг.2).
Такое выполнение детали с выпуклостью в придонной части недопустимо из-за условий применения детали, например при сборке ее только со стороны донной части с ответной деталью, например с кронштейном телескопической стойки амортизатора, поэтому для обеспечения прямолинейности наружной поверхности стенки детали и обеспечения формы дна согласно конструкторской документации ее (деталь) подвергают дополнительной обработке резанием, что сужает технологические возможности способа.
Задачей изобретения при изготовлении полых тонкостенных деталей, имеющих стенку и дно, является повышение качества за счет обеспечения у готовой детали по всей высоте прямолинейного наружного контура одного диаметра, а также расширение технологических возможностей способа за счет исключения дополнительной доводочной операции.
Для этого в способе изготовления полых тонкостенных деталей, имеющих стенку и дно, включающем рубку заготовок, калибровку, выдавливание, вытяжку и формирование придонной части стенки и донной части, формирование придонной цилиндрической части стенки и донной части производят в матрице, имеющей диаметр меньше диаметра детали на величину упругой деформации стенки придонной части детали.
Признак «формирование придонной цилиндрической части стенки и донной части производят в матрице, имеющей диаметр меньше диаметра детали на величину упругой деформации стенки придонной части детали» является существенным, так как позволяет получить у готовой детали по всей высоте качественный прямолинейный наружный контур одного диаметра за счет исключения выпуклости на наружной поверхности придонной части детали.
На фиг.1 показана деталь, изготовленная известным способом, имеющая отклонение от прямолинейности наружной поверхности придонной части «А», и зона доводочной операции.
На фиг.2 представлена схема выдавливания дна детали с формированием внутреннего профиля и наружной придонной части известным способом.
На фиг.3 представлена технологическая схема процесса изготовления полой тонкостенной детали.
На фиг.4 представлена схема выдавливания дна с формированием внутреннего профиля и наружной придонной части «А» предлагаемым способом.
Способ осуществляют следующим способом.
Исходную заготовку, полученную рубкой прутка (фиг.3 «а»), подвергают калибровке (фиг.3 «б»). Затем производят 1-ое и 2-ое выдавливания (фиг.3 «в» и «г») и две вытяжки (фиг.3 «д» и «е»).
Полую тонкостенную заготовку (фиг.3 «е»), имеющую стенку 2 и дно 3, устанавливают на пуансон 4 (фиг.4 - левая часть), далее матрица 5 опускается заходной частью 6 на заготовку 1 и при движении вниз пуансон-выталкиватель 7 деформирует дно, при этом заполняются пустоты 8 и 9 и в конечный момент деформации формируется внутренний профиль детали.
Поскольку процесс деформации идет в условиях сжато-растянутого объемного напряженного состояния и ввиду резкого изменения сечения - резкого перехода от тонкой стенки к толстой, то присутствует явление упругой деформации, поэтому формирование стенки придонной части «А» детали осуществляют в матрице 5, имеющей диаметр D меньшим диаметра наружной стенки 10 на величину упругой деформации «h».
При снятии нагрузки и извлечении детали 1 из матрицы 5 наружная придонная поверхность «А» распружинивается и деталь 1 приобретает прямолинейную наружную поверхность (фиг.3 «ж»).
Пример осуществления способа изготовления полых тонкостенных деталей при изготовлении корпуса телескопической стойки для автомобиля «ОКА».
Из прутка (сталь 11ЮА) диаметром 46 мм на первой операции рубкой получают заготовку длиной 72 мм.
На второй операции заготовку подвергают калибровке, получая полуфабрикат в виде сплошного стержня высотой 59,1 мм, имеющий в верхней части цилиндр диаметром 56,9 мм высотой 37,2 мм, переходящей в нижний конический участок с углом конусности 30° и с диаметром нижнего основания 46,4 мм.
На третьей и четвертой операциях полученную заготовку подвергают холодному обратному выдавливанию, в результате получают полуфабрикат типа стакана с толщиной дна 4,2 мм и высотой 113 мм, имеющий диаметр полости 44,5 мм и ступенчатую наружную поверхность в виде верхнего цилиндра диаметром 57,1 мм, высотой 99 мм, переходящего в коническую поверхность с углом конусности 30°, с диаметром нижнего основания 46,8 мм.
Полуфабрикат, полученный обратным выдавливанием, подвергают вытяжкам с утонением, получая тонкостенную заготовку типа стакана длиной 345±1 мм с внутренним диаметром 46,55 мм и наружным диаметром 47,85 мм.
На последней операции путем выдавливания производят оформление наружной придонной части стенки и донной части детали в матрице диаметром 47,75 мм. В результате после снятия усилия деформирования, по причине увеличения наружного диаметра придонной части на величину упругой деформации, получают деталь с наружным диаметром 47,85 мм и во внутренней придонной части ступенчатую поверхность в виде цилиндра 043,3 мм, переходящего в нижний участок с углом конусности 30° с диаметром нижнего основания 13,7 мм.
Предлагаемый способ изготовления полых тонкостенных деталей позволяет получить у детали качественный прямолинейный наружный контур одного диаметра. Это позволяет расширить технологические возможности способа за счет исключения дополнительной доводочной операции придонной части резанием, которая необходима была для приведения наружного диаметра детали к одному диаметру.
По сравнению с базовым объектом (фиг.1), в качестве которого принят прототип, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемых деталей за счет исключения отклонения от прямолинейности наружной придонной части относительно стенки детали и расширить технологические возможности путем выдавливания дна и наружной придонной поверхности, исключающим необходимость выполнения дополнительной доводочной операции.
Изобретение промышленно применимо.
Подтверждением является факт изготовления полых тонкостенных деталей (корпусов телескопических стоек подвесок транспортных средств, например, для автомобиля «Ока») на ФГУП «ПО «Завод им.Серго».
Способ изготовления полых тонкостенных деталей, имеющих стенку и дно, включающий рубку заготовок, калибровку, выдавливание, вытяжку и формирование придонной части стенки и донной части, отличающийся тем, что формирование придонной цилиндрической части стенки и донной части производят в матрице, имеющей диаметр меньше диаметра детали на величину упругой деформации стенки придонной части детали.
