Способ формообразования сложнопрофильных деталей



Способ формообразования сложнопрофильных деталей
Способ формообразования сложнопрофильных деталей
Способ формообразования сложнопрофильных деталей
Способ формообразования сложнопрофильных деталей

 


Владельцы патента RU 2429928:

Открытое акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве сложнопрофильных деталей, в частности гофрированных панелей, обшивок и переборок. Формообразование деталей осуществляют нажимным и опорными элементами в виде пуансона и матрицы с созданием пластичного контакта в местах взаимодействия инструмента с заготовкой. Создают давление, обеспечивающее на участках детали с одинарной кривизной достижение предела текучести материала заготовки, за счет неплотного контакта рабочих поверхностей нажимного и опорного элементов. На участках детали с двоякой кривизной за счет полного облегания нажимного и опорного элементов создают превышение давления до получения требуемого утонения этих участков. Повышается интенсификация процесса деформирования. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве сложнопрофильных деталей, в частности гофрированных панелей, обшивок и переборок.

Известны способы и штампы для гибки и объемной штамповки обшивок и переборок методами холодной гибки и горячей штамповки для получения открытых и закрытых гофр и рифтов с использованием гидропрессов большой мощности, в частности для формообразования элементов обшивок железнодорожных вагонов на Тверском вагоностроительном заводе используется пресс усилием 20000 кН, а в авиастроении используются прессы усилием 630000 и 750000 кН (Шавров И.А. Специальные методы штамповки при изготовлении листовых деталей судов. Л.: Судостроение, 1981 г.).

В настоящее время имеется много технических решений, в которых используются ресурсосберегающие методы локального давления для изготовления сложнопрофильных деталей, например патенты РФ №2129929, 2194587 и 2194588, 2200639, 2243842, 2259248 и др. Эти решения позволяют существенно уменьшить требуемые усилия и снизить фондо-, материало- и энергоемкость процессов формообразования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ формообразования листовых деталей по патенту РФ №2259249, принятый за прототип, включающий последовательно- или ротационно-локальное деформирование заготовки на опорном деформирующем элементе с одновременным перемещением заготовки или формообразующего инструмента относительно друг друга. При этом в пятне пластического контакта инструмента с заготовкой создают контактные сжимающие напряжения, достигающие предела текучести материала заготовки детали.

Задачей настоящего изобретения является интенсификация процесса деформирования за счет уменьшения количества переходов при формообразовании сложнопрофильных деталей, имеющих, например, глубокие гофры, рифты и выступы. Техническим результатом, за счет которого решается указанная задача, является увеличение контактных сжимающих усилий, превышающих в 2-3 раза предел текучести материала, а в частном случае, добиваясь его максимально допустимого уменьшения за счет локального нагрева.

Поставленная задача решается следующим образом.

По предлагаемому способу формообразование деталей осуществляют нажимным и опорными элементами в виде пуансона и матрицы, имеющими неплотный контакт (зазоры) их рабочих поверхностей на участках детали с одинарной кривизной и плотный контакт их рабочих поверхностей на участках детали с двоякой кривизной для создания соответствующих утонений в этих местах.

Установив заготовку между пуансоном и матрицей, создают давление, обеспечивающее на участках детали с одинарной кривизной достижение предела текучести материала заготовки, а на участках детали с двоякой кривизной за счет полного облегания нажимного и опорного элементов - его превышение до получения требуемого утонения этих участков.

В частном случае требуемое утонение достигается локальным нагревом до максимально допустимого уменьшения температурного предела текучести материала заготовки, не ухудшающего ее механические свойства, что облегчает условия деформирования заготовок, требующих значительную вытяжку, неприемлемую для формообразования в холодном состоянии.

В другом частном случае деформирующий нажимной и опорный элементы нагревают перед или в процессе формообразования, что обеспечивает поддержание требуемой температуры деформирования заготовки с обеспечением минимизации ее температурного предела текучести.

Согласно справочным данным за счет повышения температуры предел текучести может быть снижен у различных металлов и сплавов до 40-60 МПа по сравнению с пределом текучести в холодном состоянии в 600-1000 МПа, что существенно увеличивает возможности предлагаемого способа для любых сложнопрофильных заготовок (см. Теория пластических деформаций металлов. Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983 г.).

Сущность предлагаемого способа формообразования сложнопрофильных деталей поясняется прилагаемыми чертежами на примере обшивки с замкнутыми гофрами:

на фиг.1 изображено поперечное сечение формообразуемой детали;

на фиг.2 - вид сверху на формообразуемую деталь;

на фиг.3 - продольное сечение формообразуемой детали;

на фиг.4 - деталь, имеющая разрезы на концевых участках. Формообразование листовой заготовки (фиг.1-3) детали 1 длиной l1, шириной в1 и высотой h с закрытыми гофрами длиной lк, суммарной шириной вк, шагом t и высотой h1 осуществляется в штампе с нажимным элементом (пуансоном) 2 и опорным элементом (матрицей) 3. При этом за счет плотного облегания между пуансоном 2 и матрицей 3 на заготовке 1 на участках с двойной кривизной размерами l×в обеспечивается требуемое утонение Δs от начальной толщины s листовой заготовки. Согласно общепринятому условию несжимаемости твердого тела (заготовки) ее утонение Δs должно определяться кривизной заготовки в поперечном направлении , в продольном направлении плюс вытяжки от линейного удлинения на каждом выступе (гофре) заготовки Δl2, которое определяется по общепринятым зависимостям в обработке металлов давлением (см. вышеуказанную монографию, например, с.480-498).

.

В то же время на участках заготовки, имеющих одинарную кривизну, например, в средней части гофр вне участков в контактные напряжения будут достигать только предела текучести за счет того, что на этих участках опорный элемент 3 неплотно прилегает к заготовке 1 (фиг.3).

Для большей интенсификации процесса деформирования и обеспечения реализации применяемого способа в случае значительной величины вытяжки и, соответственно, утонения сверх допустимых значений для формообразования в холодном состоянии на участках деталей с двойной кривизной размером l×в(фиг.1, 3) или на всей заготовке применяют локальный нагрев, например, газовым или электродуговым способом. При этом температура нагрева назначается из условия сохранения физико-механических свойств заготовки и составляет, например, для заготовок из малоуглеродистых и низколегированных сталей 800°С и для алюминиевых сплавов - 400°С.

С этой же целью вместо нагрева заготовки можно нагревать перед или в процессе формообразования нажимной и опорный элементы в местах, соответствующих участкам двоякой кривизны детали l×в (фиг.2, 3).

Наибольшая интенсификация процесса формообразования сложнопрофильных деталей будет достигаться следующим образом: гофры получают методом гибки на универсальных штампах открытыми, т.е. по всей длине l1 заготовки, что позволяет в несколько раз уменьшить усилие формообразования и выполнить процесс без применения нагрева и утонения гофрированного участка заготовки. Для этого на концевых участках открытых гофр по их продольной оси делаются надрезы 4 (фиг.4), которые после окончания процесса формообразования заваривают.

Предлагаемый способ формообразования апробирован во ФГУП «ЦНИИТС» на деталях из алюминиевого сплава АМг5М-2 (АМц) для обшивок станции систем управления современных кораблей, имеющих толщину s=2 мм и линейные размеры от 303×(249÷1783) мм, а также закрытые гофры (фиг.1-4) длиной l2=215÷1015 мм, высотой гофр h=16 мм и с шагом t=28 мм.

Способ по варианту, соответствующему п.4 формулы изобретения, апробирован на СФ «Алмаз» (г. Санкт-Петербург) при изготовлении обшивок с закрываемыми сваркой гофрами для кораблей типа «Зубр».

1. Способ формообразования сложнопрофильных деталей с закрытыми гофрами, включающий локальное деформирование заготовки нажимным и опорным элементами в виде пуансона и матрицы с созданием пластичного контакта инструмента с заготовкой, отличающийся тем, что при локальном деформировании заготовки осуществляют неплотный контакт рабочих поверхностей нажимного и опорного элементов на участках заготовки получаемой детали с одинарной кривизной и плотный контакт - на участках с двоякой кривизной для создания соответствующих утонений в этих местах, при этом создают давление, обеспечивающее на участках заготовки, соответствующих участкам с одинарной кривизной получаемой детали, достижение предела текучести материала заготовки, а на участках с двоякой кривизной - его превышение до получения требуемого утонения этих участков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участки заготовки, соответствующие участкам с двоякой кривизной получаемой детали, локально нагревают из условия сохранения ее механических свойств.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирующие нажимной и опорный элементы нагревают на участках, соответствующих участкам с двоякой кривизной получаемой детали, перед или в процессе формообразования.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первоначально гибкой получают открытые гофры по длине или ширине заготовки, после чего на концевых участках открытых гофр выполняют надрезы, которые после окончания формообразования детали соединяют сваркой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек двоякой кривизны. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении листовых конструкций двоякой кривизны. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности при сгибании труб. .

Изобретение относится к формообразованию ребристых панелей и деталей из прессованных профилей для получения деталей двойной и знакопеременной кривизны. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению деталей одинарной и двойной кривизны типа окантовки пассажирских, грузовых и сервисных дверей самолета.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению конструкций обтяжных пуансонов для формообразования длинномерных самолетных обшивок одинарной и двойной кривизны методом продольной обтяжки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии формообразования металлических сферотороидальных или эллиптических оболочек двоякой кривизны или их элементов из листовых заготовок.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к сгибанию листовых материалов, имеющих способствующие изгибанию структуры. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам гибки и доводки гнутых листовых деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве коробчатых и трубчатых деталей.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве профилей прокатом. .

Изобретение относится к формообразованию металлических деталей давлением

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлических конструкций типа модуль-панель, состоящих из листов и ребер или профилей, а также прессованных или сварных панелей

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может применяться при формообразовании листовых материалов, в том числе обшивок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в самолетостроении при изготовлении крупногабаритных листовых и объемных деталей

Изобретение относится к обработке листовых металлов гибкой-прокаткой в роликах и может быть использовано для изготовления авиационных деталей из гнутых профилей. Листовая заготовка проходит через клети гибочно-прокатного станка с осадкой предварительно согнутых стенок и/или полок профиля в последней формообразующей клети и созданием в ней пластического шарнира. Осуществляют приложение к профилю на входе и на выходе в последней формообразующей клети изгибающих усилий и придают профилю заданную продольную кривизну. При этом дополнительные направляющие усилия на полки и стенки профиля на выходе из последней формообразующей клети обеспечивают сохранение формы поперечного сечения профиля. Изменяют место приложения изгибающих усилий на выходе из последней формообразующей клети для изменения радиуса продольной кривизны профиля. При этом в последней формообразующей клети гибочный модуль и гибочно-прокатная клеть, из которой профиль перемещается в последнюю формообразующую клеть, расположены со смещением от последней по направлению продольной гибки. Направляющие элементы гибочного модуля взаимодействуют с поверхностями стенок профиля, располагающихся в плоскости продольного изгиба. Повышается производительность и качество гнутых профилей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металла давлением, в частности к изготовлению оболочек с двоякой кривизной поверхности выпуклой формы, основанной на применении методов последовательного или ротационно-локального деформирования. Формообразование последовательным или ротационно-локальным деформированием листовых деталей двоякой кривизны типа сферических, торосферических и парусовидных оболочек осуществляют вдоль кромок заготовки по направлению к ее центру тяжести по спиралевидным траекториям. В результате использования предлагаемого способа снижается трудоемкость процесса формообразования и уменьшаются величины неизбежного деформационного утонения и наклепа, что улучшает качество и работоспособность получаемых конструкций. 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению деталей оболочек двойной кривизны двояковыпуклой формы для летательного аппарата на существующих обтяжных прессах с программным управлением. Способ включает применение двух этапов формообразования обтяжкой: предварительную обтяжку прямолинейной листовой заготовки после ее обвертки до полного угла охвата обтяжного пуансона, равного 90°, и последующую обтяжку детали оболочки в ее новом положении с угла разгибания за счет растяжения боковых свободных от зажимов участков отформованной заготовки. Между этими этапами формообразования выполняют разгрузку и разгибание с разверткой поверхности оболочки на определенный угол, приводящий к получению изометрической формы ее поверхности по отношении к форме поверхности обтяжного пуансона. После второго этапа формообразования выполняют обратную обвертку детали оболочки на полный угол охвата обтяжного пуансона, равный 90°, до прилегания ее к поверхности обтяжного пуансона за счет придания изначальной изометрической формы, соответствующей поверхности обтяжного пуансона. Уменьшается неравномерность деформации растяжения как в продольном, так и в поперечном направлении листовой заготовки. 14 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к средствам выполнения формообразующих поверхностей двойной кривизны литейной, модельной или штамповой оснастки. При установке стержней в заданные положения их перемещают как минимум в двух направлениях, для чего применяют как минимум одно направляющее стержни устройство, связанное с системой координатных перемещений и соответствующий данному направляющему устройству дозирующий механизм. Расширяются технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх