Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки



Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки
Способ и устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки

 


Владельцы патента RU 2445181:

ЛАЙФЕЛЬД МЕТАЛЬ ШПИННИНГ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению ротационным выдавливанием или ротационной вытяжкой полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки. Устройство содержит оправку, расположенную с возможностью вращения, прижимной элемент, расположенный на станине станка также с возможностью вращения и возможностью перемещения в осевом направлении относительно оправки для прижимания обрабатываемой детали, и по меньшей мере один обкатной ролик, выполненный с возможностью его подачи к оправке в осевом и/или в радиальном направлении. На прижимном элементе расположена по меньшей мере одна матрица, внутрь которой в осевом направлении может входить оправка для формования обрабатываемой детали, которая может перемещаться относительно прижимного элемента в осевом направлении. Устройство предназначено для осуществления способа изготовления полого тела, в котором наружный участок приводимой во вращение обрабатываемой детали формуют в цилиндрическую форму путем подачи по меньшей мере одного обкатного ролика, путем глубокой вытяжки или прессования центрального участка обрабатываемой детали, формуют участок основания полого тела, и подают путем перемещения в осевом направлении матрицы и/или оправки обрабатываемую деталь внутрь матрицы для формования указанной детали. Повышается прочность полого тела. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 46 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки, в частности токарно-давильному станку и/или (раскатному) станку для ротационной вытяжки, содержащему (давильную) оправку, расположенную с возможностью вращения вокруг оси вращения, прижимной элемент, расположенный с возможностью вращения вокруг оси вращения и с возможностью перемещения в осевом направлении относительно оправки для прижимания обрабатываемой детали, и по меньшей мере один обкатной (давильный) ролик, выполненный с возможностью его подачи к оправке в осевом и/или радиальном направлении.

Кроме того, изобретение относится к способу изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки.

Уровень техники

Полые тела такого вида могут применяться, например, в качестве сосудов высокого давления. Сосуды высокого давления, которые должны выдерживать внутреннее давление до нескольких сотен бар, применяются для сжимаемых или сжиженных газов, таких как сжатый природный газ, сжиженный природный газ или находящийся под высоким давлением газообразный водород. Сосуды высокого давления применяются, например, в коммерческих транспортных средствах в качестве напорных баллонов для баков с природным газом, а также для подачи водорода к топливным элементам.

Из уровня техники известны различные способы и устройства для изготовления сосудов высокого давления.

Например, в документе DE 2517971 раскрыто изготовление газовых баллонов из слитков. Данный слиток подвергают перфорации на прессе таким образом, что участок основания остается неподвижным и, таким образом, заготовка деформируется в полый цилиндр, имеющий основание с одной стороны. Затем указанный полый цилиндр формуют в заготовку для газового баллона и впоследствии подвергают процессу холодной вытяжки в конечную форму на раскатном станке.

В документе DE 3910192 А1 предлагается формование замкнутого сосуда из участков трубы, полученных путем разрезания горячекатаных труб на отрезки, с помощью их горячей обработки давлением (горячего формования). При формировании основания в центре основания на его внутренней стороне образуется (облойный) носик, который удаляется механическим способом с помощью дополнительной операции. Далее предусматривается, что толщина стенки среднего цилиндрического участка утончается путем холодной обработки давлением. Поскольку при данном способе различные операции должны, как правило, выполняться на различных обрабатывающих установках, данный известный способ может являться также достаточно трудоемким.

В документе DE 19711844 В4 раскрыт еще один способ изготовления сосудов высокого давления. В соответствии с данным способом соответствующую котлообразную деталь изготавливают из двух круглых заготовок способом ротационной вытяжки, после чего котлообразные детали сваривают вместе для получения сосуда. Процесс сварки может оказывать негативное воздействие на прочностные и коррозионные характеристики материала.

Из документа DE 1652630 С известен способ изготовления котлов для приготовления пищи с цилиндрической стенкой. Данный способ предусматривает, что края круглой заготовки сначала формуются в цилиндр путем ротационной вытяжки, после чего они вытягиваются.

В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения может быть рассмотрено решение, раскрытое в источнике (Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение, 1971). В данном источнике описано формирование участка основания в круглой заготовке, осуществляемое, например, посредством глубокой вытяжки, а также формирование цилиндрического участка стенки посредством, например, ротационной вытяжки или ротационного выдавливания. В частности, центральная часть днища штампуется матрицей, расположенной на плунжере гидроцилиндра прижима давильно-обкатной машины. Затем при вращении заготовки, зажатой между матрицей и пуансоном, неподвижным бортовальным и подвижным давильным валками производится обкатка борта днища. Окончательная формовка сферической части днища выполняется при обкатке при совместном действии усилия гидравлического цилиндра прижима и давильного валка.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство и способ для изготовления полого тела, в частности сосуда высокого давления из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки, при помощи которых могут быть изготовлены особо прочные и герметичные полые тела простым и экономичным образом.

В соответствии с настоящим изобретением данная цель достигается с помощью устройства, имеющего отличительные признаки согласно п.1 формулы изобретения, а также способа, имеющего отличительные признаки согласно п.5 формулы изобретения. В соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения указаны предпочтительные варианты осуществления.

Предлагаемое в соответствии с настоящим изобретением устройство отличается тем, что на прижимном элементе расположена по меньшей мере одна матрица, выполненная с возможностью перемещения в осевом направлении относительно оправки для формования обрабатываемой детали, и тем, что матрица может перемещаться в осевом направлении относительно прижимного элемента.

Первая фундаментальная идея изобретения состоит в том, что на токарно-давильном и/или станке для ротационной вытяжки размещена матрица таким образом, что с помощью осевого перемещения матрицы и/или оправки обрабатываемая деталь может втягиваться в матрицу и тем самым формоваться. Это позволяет выполнять формование зажатой в станке обрабатываемой детали за одно ее закрепление в станке (при одном и том же закреплении) с выполнением как операций глубокой вытяжки или прессования, так и операций ротационного выдавливания и/или ротационной вытяжки. Например, путем глубокой вытяжки или прессования в матрице может быть сформован участок основания полого тела, а путем последующей ротационной вытяжки может быть окончательно сформован цилиндрический участок стенки и/или горловины полого тела.

Другая фундаментальная идея изобретения состоит в том, что матрица выполнена на прижимном элементе с возможностью перемещения в осевом направлении. Это позволяет после операций глубокой вытяжки или прессования отводить матрицу назад от торцевой поверхности прижимного элемента, а также обрабатываемой детали таким образом, что указанная матрица не оказывает препятствий для подачи по меньшей мере одного обкатного ролика. В результате этого, в том числе те участки обрабатываемой детали, которые были предварительно подвергнуты формованию глубокой вытяжкой или прессованием, могут быть подвергнуты дальнейшей обработке с помощью ротационного выдавливания или ротационной вытяжки без необходимости повторно зажимать обрабатываемую деталь трудоемким способом.

Таким образом, предлагаемое в соответствии с изобретением устройство позволяет изготовить полое тело более простым, быстрым и, следовательно, экономичным способом. В сравнении с другими способами обработки давлением, некоторые из операций могут быть сокращены, например такие, как промежуточный отжиг и обязательное травление, а также фосфатирование для удаления окалины.

По сравнению со способом изготовления из труб, способ, предлагаемый в соответствии с изобретением, является значительно более дешевым. Кроме того, требуемый в качестве сырья плоский листовой металл может быть не только приобретен по более низкой цене, но и также имеется в наличии большой выбор толщин листового металла. Ограничение, накладываемое на диаметр сосуда в случае его зависимости от предлагаемых диаметров труб, отсутствует. В соответствии с предложенным способом могут выбираться любые соотношения между диаметром и толщиной стенок сосуда, и, таким образом, может обеспечиваться высокая степень гибкости. Для отдельных частей сосуда толщина стенки может также свободно регулироваться. По сравнению с горячей обработкой давлением методом ковки, предложенный способ связан с существенно более низкими инвестиционными затратами. В отличие от технологии, требующей применения ковочных штампов, предлагаемое устройство может быть применено с высокой степенью гибкости для широкого разнообразия обрабатываемых деталей.

Для наилучшего применения матрица кольцеобразно охватывает прижимной элемент. Преимущественно, матрица имеет внутренний контур, который сужается по мере увеличения осевого расстояния от выдвинутой оправки. Прижимной элемент предпочтительно расположен в вершине (самом узком месте) внутреннего контура матрицы. В зависимости от требуемой формы основания полого тела прижимной элемент может иметь, например, выпуклую, вогнутую или плоскую торцевую поверхность.

Матрица предпочтительно может перемещаться таким образом, что при нахождении ее в рабочем положении она выступает в осевом направлении от торцевой поверхности прижимного элемента, направленной к оправке, а в отведенном назад положении она сдвинута вдоль оси назад относительно данной торцевой поверхности. Для наилучшего применения, при нахождении матрицы в положении формования, контур торцевой поверхности прижимного элемента полностью примыкает к внутреннему контуру матрицы.

Универсальность и скорость обработки предлагаемого устройства может быть увеличена с помощью размещения в оправке и/или в прижимном элементе пуансона, который для осуществления операции формования может выдвигаться со стороны торца, соответственно, оправки или прижимного элемента. Такой пуансон может использоваться, например, для формирования горловины сосуда. Пуансон предпочтительно может перемещаться в осевом направлении, т.е. в направлении оси вращения, причем, для наилучшего применения, ось вращения проходит по центру через пуансон.

Универсальность предлагаемого устройства может быть дополнительно увеличена за счет того, что матрица состоит из нескольких элементов матрицы, которые могут перемещаться друг относительно друга в осевом направлении. В результате этого существует возможность последовательного выполнения нескольких различных операций обработки давлением за одно закрепление детали. Для наилучшего применения элементы матрицы располагаются соосно и/или кольцеобразно окружают друг друга.

В предложенном способе изготовления полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки предусматривается, что участок основания полого тела получают путем глубокой вытяжки или прессования центрального участка обрабатываемой детали, а наружному участку обрабатываемой детали, которая приводится во вращение, придается цилиндрическая форма, в частности, методом ротационной вытяжки путем подачи по меньшей мере одного обкатного ролика. При этом, сначала может быть изготовлена коническая или воронкообразная промежуточная заготовка. Данную промежуточную заготовку затем подвергают формованию в цилиндрическую форму за одну или несколько операций.

Способ может быть осуществлен, в особенности, с помощью устройства в соответствии с настоящим изобретением, при этом могут быть достигнуты все соответствующие описанные выше преимущества.

Другая фундаментальная идея изобретения состоит в том, что для изготовления полого тела обрабатываемая деталь в виде круглой заготовки сначала обрабатывается в ее центре путем подачи детали внутрь матрицы. Наружный участок обрабатываемой детали может при этом не подвергаться формованию или может быть также, например, подвергнут формованию в промежуточную заготовку, предпочтительно, в форме усеченного конуса. При последующей обработке методом ротационного выдавливания или ротационной вытяжки наружный участок формуется после этого в цилиндрическую форму.

Предлагаемый способ позволяет изготавливать полые изделия, в частности сосуды высокого давления, имеющие особо малый вес, высокую прочность и минимальное загрязнение внутренней поверхности сосуда, особо энергосберегающим и экономичным образом.

Экономичность предложенного способа заключается, среди прочего, в применении круглых заготовок с высоким качеством поверхности и минимальными допусками, доступных по низкой цене и с широким выбором толщин с малым шагом изменения толщины.

Глубокая вытяжка или прессование согласно изобретению могут состоять из одной или нескольких операций формования. В соответствии с изобретением данные операции могут осуществляться как при неподвижной детали, так и, предпочтительно, при вращении обрабатываемой детали.

Скорость обработки по предлагаемому способу может быть дополнительно увеличена за счет того, что глубокая вытяжка или прессование центрального участка и обкатка наружного участка осуществляются за одно закрепление детали. Для этого, с целью наилучшего применения, применяется токарно-давильный станок и/или станок для ротационной вытяжки, в котором матрицу размещают перед оправкой со стороны ее торца. При этом предпочтительно применение предлагаемого в соответствии с изобретением устройства.

Экономичность способа может быть дополнительно улучшена за счет того, что в процессе глубокой вытяжки или прессования наружный участок подвергается формованию, в частности, с приданием ему воронкообразной формы. При выполнении данной формы наружный участок формуют в промежуточную заготовку в процессе глубокой вытяжки или прессования, после чего его формуют в цилиндрическую форму с помощью обкатного ролика. Как правило, перед глубокой вытяжкой или прессованием обрабатываемую деталь подвергают нагреву. В этом случае наружный участок поддается формованию особенно легко. Под воронкообразной формой может пониматься, в частности, симметричная относительно оси форма с сужающимся сечением, причем стенка в продольном сечении может иметь выпуклую, вогнутую или прямую форму таким образом, что, в частном случае, она может представлять собой конус.

В качестве альтернативы может быть предусмотрено, что в процессе глубокой вытяжки или прессования наружный участок не подвергается формованию. В частности, такой вариант может быть предпочтительным в случае труднообрабатываемых материалов обрабатываемой детали или в случае больших размеров выступающей части круглой заготовки для сосудов или резервуаров высокого давления, имеющих большой диаметр и значительную длину.

Наиболее высокое качество полого тела может быть достигнуто в случае, когда в процессе глубокой вытяжки или прессования обеспечивается опора для наружного участка детали. Для этого может быть использован, например, прижим (листодержатель), предпочтительно, кольцеобразной формы, который подводится к обрабатываемой детали с противоположной от матрицы стороны. В дополнение или вместо этого может быть предусмотрен, по меньшей мере, один опорный ролик. В качестве варианта, может быть предусмотрена, по меньшей мере, одна пара опорных роликов, причем в этом случае обрабатываемую деталь, для наилучшего применения, на наружном участке помещают между двумя соседними опорными роликами, составляющими пару опорных роликов. Для поддерживания обрабатываемой детали может также подаваться по меньшей мере один обкатной ролик. Поскольку для поддерживания детали применяются ролики, в процессе глубокой вытяжки или прессования обрабатываемая деталь, для наилучшего применения, вращается с низкой скоростью.

В соответствии с изобретением, наиболее точно заданные значения толщины стенки получаются благодаря тому, что обрабатываемая деталь на участке цилиндрической формы в процессе обкатки или, по меньшей мере, при последующей прокатке роликом вытягивается. Таким образом, может быть обеспечена заданная толщина стенки или заданное упрочнение материала.

Дополнительное преимущество может состоять в том, что в процессе вытяжки на концевом участке цилиндрической формы, в частности, с помощью регулирования зазора, образуется переход толщины стенки. Незначительное уменьшение толщины стенки может применяться для изготовления горловины сосуда и/или присоединяемой детали для его наполнения. Толщина торцевой кромки выполняется, преимущественно, многоступенчатой. Такой вариант предусматривается, преимущественно, в случае, когда толщина стенки цилиндрического участка мала и/или существенно утончена по сравнению с исходной толщиной обрабатываемой детали.

Наиболее универсальный способ обеспечивается благодаря тому, что в процессе глубокой вытяжки или прессования толщина стенки на центральном участке имеет переменное значение. Это может быть достигнуто с помощью соответствующего исполнения прижимного элемента и/или матрицы, или оправки, а также соответствующего выбора скоростей выдавливания и/или усилия выдавливания. Также возможно увеличение толщины стенки.

Особенно в том случае, когда в области основания полого тела должно предусматриваться место для присоединения сосуда, преимущественным является использование в процессе глубокой вытяжки или прессования промежуточной заготовки в виде перфорированной круглой детали со сформированным на ней носиком. По существу могут применяться, например, промежуточные заготовки, представляющие собой тисненые круглые заготовки с центральным отверстием или без него, с носиком или без, со сформированным основанием сосуда или без него, и/или конические либо чашеобразные промежуточные заготовки.

Благодаря уменьшению толщины стенки может быть, предпочтительно, сэкономлен материал, который формуется в утолщенный носик.

Для изготовления сосуда с местом для присоединения со стороны основания, вместо этого или дополнительно может быть, например, предусмотрено, что, в частности, после глубокой вытяжки или прессования на участке основания при помощи по меньшей мере одного ролика удаляют материал и формуют его во фланец. Данный шаг способа, который для наилучшего применения осуществляется за одно и то же закрепление детали совместно с глубокой вытяжкой, прессованием и/или обкаткой, может быть также выполнен перед глубокой вытяжкой или прессованием. Материал предпочтительно отделяется с помощью по меньшей мере одного отрезного ролика, после чего материал может формоваться, в частности, с помощью по меньшей мере одного выполненного с полостью обкатного ролика для формирования, например, места присоединения сосуда, соединительной детали или горловины сосуда.

Кроме того, особое преимущество заключается в том, что перед глубокой вытяжкой или прессованием обрабатываемую деталь подвергают нагреву, в частности, до температуры формования, превышающей температуру рекристаллизации. Дополнительно или вместо этого может быть предусмотрен нагрев перед обкаткой, вытяжкой и/или закаткой цилиндрической формы, а также после указанных операций. Это может быть осуществлено с помощью известных устройств нагрева, таких как газовые горелки или установки индукционного нагрева. Оправка и/или матрица, предпочтительно, также могут нагреваться с помощью устройства внутреннего нагрева.

Кроме того, согласно изобретению предусматривается, что после обкатки и, в частности, после вытяжки цилиндрической формы концевой участок цилиндрической формы закатывается путем подачи по меньшей мере одного закатного ролика и закрывается, в частности, при формировании горловины сосуда.

Благодаря этому может быть выполнено полое тело, такое как сосуд для газа, экономичным и быстрым способом.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится более подробное описание изобретения с помощью предпочтительных вариантов осуществления, которые схематически изображены на чертежах, на которых:

На фиг.1-5 изображены шаги осуществлениия предлагаемого способа с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.6 изображен шаг способа, показанный на фиг.3, выполняемый с помощью предлагаемого устройства с отличающейся конструкцией;

На фиг.7-10 изображены шаги способа в соответствии с первым вариантом предлагаемого способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.11 изображен шаг способа, показанный на фиг.7, выполняемый с помощью предлагаемого устройства с отличающейся конструкцией;

На фиг.12-17 изображены шаги способа в соответствии со вторым вариантом предлагаемого способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.18-19 изображены шаги способа в соответствии с третьим вариантом предлагаемого способа, выполняемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.20-21 изображены шаги способа в соответствии с четвертым вариантом предлагаемого способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.22-26 изображены шаги способа в соответствии с пятым вариантом предлагаемого способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.27-29 изображен еще один вариант предлагаемого способа;

На фиг.30-32 изображен другой вариант предлагаемого способа;

На фиг.33-35 изображен еще один вариант исполнения согласно изобретению для формования наплыва материала на сосуде;

На фиг.36-38 изображены шаги способа в соответствии с еще одним вариантом предлагаемого способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства;

На фиг.39-42 изображены шаги способа в соответствии с еще одним вариантом предлагаемого способа;

На фиг.43 изображены шаги предлагаемого способа в соответствии с еще одним вариантом;

На фиг.44-45 изображены шаги способа при осуществлении предлагаемого способа с помощью предлагаемого устройства в соответствии с еще одним вариантом выполнения;

На фиг.46 изображены завершающие шаги способа изготовления сосуда для газа.

Осуществление изобретения

Одинаковые или схожие по действию элементы во всех вариантах осуществления обозначены одинаковыми номерами позиций. По существу, различные варианты способа могут свободно комбинироваться.

На фиг.1-5 изображены шаги осуществления предлагаемого способа с помощью устройства согласно изобретению в соответствии с первым вариантом осуществления. В соответствии с представленным способом обрабатываемая деталь 1 в виде круглой заготовки сначала нагревается в подающем устройстве 51 с держателем до температуры формования (фиг.1). С этой целью подающее устройство 51 может иметь, например, печь, устройство генерации пламени и/или индукционное устройство.

После этого обрабатываемая деталь 1 зажимается в предлагаемом устройстве, представляющем собой токарно-давильный станок и/или станок для ротационной вытяжки (фиг.2). Токарно-давильный станок и/или станок для ротационной вытяжки имеет оправку 11, а также прижимной элемент 18, расположенный напротив оправки 11 со стороны ее торца. Оправка 11 и прижимной элемент 18 расположены на станине станка (не показана) с возможностью вращения вокруг оси 10 вращения и возможностью перемещения друг относительно друга в осевом направлении.

Прижимной элемент 18 окружен кольцеобразной матрицей 40, имеющей возможность перемещения относительно прижимного элемента 18 между положением формования, показанным на фиг.2 и 3, и отведенным назад положением, показанным на фиг.4 и 5. В положении формования матрица 40 выступает в осевом направлении за прижимной элемент 18 в направлении оправки 11. Прижимной элемент 18 и матрица 40 могут быть выполнены, в частности, как пресс-форма с гидравлическим приводом.

Как показано на фиг.2, обрабатываемая деталь 1 зажимается между оправкой 11, которая имеет форму внутреннего контура изготавливаемого полого тела, по меньшей мере, его основания, и матрицей 40, которая вместе с прижимным элементом 18 имеет форму наружного контура изготавливаемого полого тела, по меньшей мере, на участке основания сосуда. В зависимости от необходимой формы основания полого тела, передняя торцевая поверхность прижимного элемента 18 может быть выполнена вогнутой (фиг.3), выпуклой (фиг.6) или плоской (не показана). В частности, может быть выполнен дугообразный или круглый профиль.

Как показано на фиг.3, оправка 11 затем перемещается в осевом направлении внутрь матрицы 40, при этом данное относительное перемещение предпочтительно выполняют путем одновременного передвижения прижимного элемента 18 и матрицы 40 на станине станка, в то время как оправка 11 остается неподвижной.

При вхождении оправки 11 внутрь, на центральном участке 4 обрабатываемой детали 1 происходит формование участка основания полого тела в процессе операции формования. Одновременно с этим происходит формование наружного участка 5, расположенного радиально по направлению наружу, в оболочку конической формы (фиг.3).

После этого (фиг.4) матрица 40 на прижимном элементе 18 отводится назад в осевом направлении от оправки 11 и, тем самым, выводится из области обработки. Прижимной элемент 18, расположенный по центру матрицы 40 и имеющий на своей передней торцевой поверхности прижимной диск меньшего диаметра по сравнению с матрицей 40, продолжает оказывать давление на обрабатываемую деталь 1 на участке основания с упором в оправку 11.

Затем оправка 11, прижимной элемент 18 и зажатая между ними обрабатываемая деталь 1 приводятся во вращение вокруг оси 10 вращения, и к обрабатываемой детали 1 подается по меньшей мере один обкатной ролик 31, выполненный в виде ролика для ротационной вытяжки. За по меньшей мере один проход (оборот) указанного ролика наружный участок 5 обкатывается в цилиндрическую форму 8 вокруг оправки 11, вытягивается (фиг.5), и при помощи съемного устройства (не показано) снимается с оправки 11. Данный способ может быть применен, в частности, в случае средней толщины круглой заготовки и материала, который легко подвергается формованию, и в случае круглых заготовок, имеющих средний размер выступающей в радиальном направлении части.

Для улучшения формования в процессе обработки с помощью по меньшей мере одного обкатного ролика 31 может быть предусмотрен дополнительный нагрев.

На фиг.7-10 приведено объяснение одного из вариантов предлагаемого способа. В отличие от ранее описанного варианта исполнения, при котором в процессе прессования и/или глубокой вытяжки формованию подвергается вся обрабатываемая деталь 1, при операции формования, показанной на фиг.7, варианта осуществления, изображенного на фиг.7-10, наружный участок 5 обрабатываемой детали 1 остается недеформированным, т.е. формованию подвергается только часть обрабатываемой детали.

Только на следующем шаге (фиг.8 и 9) наружный участок 5 сначала обкатывается в цилиндрическую форму с помощью по меньшей мере одного обкатного ролика 31, выполненного в виде ролика для ротационной вытяжки, и затем вытягивается до окончательных размеров за по меньшей мере один проход (оборот) ролика (фиг.10) путем ротационной вытяжки.

Данный вариант способа особенно применим для круглых заготовок, имеющих меньший размер выступающей над оправкой части и, следовательно, для меньших сосудов.

Также в этом случае, в зависимости от необходимой формы основания, прижимной элемент 18 может иметь выпуклую (фиг.11) или вогнутую (фиг.7) форму.

Еще один вариант способа, который, в частности, применим для обрабатываемых деталей большой толщины и/или труднообрабатываемых материалов, показан на фиг.12-17.

При данном варианте способа обрабатываемая деталь 1 при начальной операции формования также подвергается формованию только на центральном участке 4, в то время как наружный участок 5, расположенный радиально по направлению наружу, остается недеформированным (фиг.12 и 13).

После этого путем ротационного выдавливания получают воронкообразную промежуточную заготовку (фиг.14 и 15), оболочка которой расширяется по направлению к ее открытой стороне. Воронкообразная промежуточная заготовка может иметь как постоянную, так и переменную толщину стенки.

С помощью дальнейшего ротационного выдавливания (фиг.16) наружный участок 5 обрабатываемой детали 1 обкатывается вокруг оправки 11, и, таким образом, формуется в цилиндрическую форму 8. При этом может обеспечиваться доступность достаточного количества материала, необходимого для последующего формирования второго основания сосуда или выполняемой на нем присоединительной детали.

После этого (фиг.17) цилиндрическая форма 8 вытягивается до окончательных размеров путем ротационной вытяжки за по меньшей мере один проход ролика.

Еще один вариант способа показан на фиг.18 и 19. При данном варианте способа сначала также в процессе прессования или глубокой вытяжки формуется только центральный участок 4 обрабатываемой детали 1. Для предотвращения образования складок на наружном участке 5 обрабатываемой детали 1 в процессе формования согласно этому варианту способа предусматривается, что в течение операции формования обрабатываемая деталь 1 вращается с малой скоростью, а наружный участок 5 поддерживается с помощью опорных роликов 61, 62. Опорные ролики 61, 62 образуют пару опорных роликов, причем один опорный ролик 61 поддерживает обрабатываемую деталь 1 на стороне прижимного элемента 18, а соседний опорный ролик 62 поддерживает ее на стороне оправки 11. Оси вращения поддерживающих роликов 61, 62 проходят при этом перпендикулярно к оси 10 вращения обрабатываемой детали 1.

Еще один вариант способа, предполагающий поддержку обрабатываемой детали 1 в процессе операции формования, представлен на фиг.20 и 21. При данном варианте способа для поддержки наружного участка 5 обрабатываемой детали 1 при первой операции формования к наружному участку 5 обрабатываемой детали 1 со стороны прижимного элемента 18 подается обкатной ролик 31, а обрабатываемая деталь 1 вращается с малой скоростью.

Для изображенного на фиг.22-24 варианта способа применяется устройство, в котором по центру внутри оправки 11 выполнен пуансон 13, имеющий возможность перемещения в осевом направлении относительно оправки 11. В прижимном элементе 18 выполнена выемка 14, соответствующая форме пуансона 13.

В показанном на фиг.22-26 варианте способа перед ротационной вытяжкой выполняют две операции формования. Как и в ранее описанных вариантах осуществления, при первой операции формования (фиг.23) прижимной элемент 18 перемещают вперед в осевом направлении на станине станка вместе с окружающей его матрицей 40, и при этом расположенная напротив оправка 11 входит в матрицу 40, в результате чего обрабатываемая деталь 1 подвергается формованию.

При следующей за ней второй операции формования (фиг.24) пуансон 13 перемещается со стороны торца из оправки 11 наружу и входит в выемку 14. При данной операции формования, включающей движение пуансона из оправки 11 в направлении к прижимному элементу 18, может быть сформирован носик сосуда. Далее, если требуется, данному носику сосуда могут быть приданы необходимые размеры при помощи обкатного ролика.

Как видно из фиг.25, матрица отводится назад для того, чтобы образовать свободное пространство для последующей подачи обкатного ролика 31. В соответствии с фиг.26, требуемый переход 28 толщины стенки выполняется с помощью регулирования зазора обкатного ролика 31 в процессе вытяжки.

Описанный на фиг.22-26 способ используется, для наилучшего применения, при изготовлении изделий из перфорированной по центру круглой заготовки.

В качестве альтернативы предыдущему шагу способа, изображенному на фиг.26, в соответствии с фиг.27-29, наружному краю обрабатываемой детали 1 может быть придана коническая форма с помощью обкатного ролика 31 путем формования в осевом направлении, как показано на фиг.28. Предварительно сформованная таким образом обрабатываемая деталь может быть затем обкатана вокруг оправки 11 и вытянута по толщине стенки для получения окончательной цилиндрической формы 8 при помощи обкатного ролика 31, как показано на фиг.29.

Следующий альтернативный вариант представлен на фиг.30-32. В отличие от описанных ранее вариантов способа, формование обрабатываемой детали 1 осуществляется с помощью обкатного ролика 31 в промежуточную заготовку колоколообразной или воронкообразной формы за один или несколько проходов ролика, как можно видеть на фиг.31. В завершение, так же, как и при предшествующем способе, выполняется обкатка и окончательное формование в цилиндрическую форму 8 с помощью обкатного ролика 31.

В соответствии с фиг.33-35 показан вариант способа, при котором по центру обрабатываемой детали 1 посредством формующего ролика 31 может быть образован наплыв 3 материала, который может быть использован, например, для присоединения сосуда. На наружном участке обрабатываемой детали обкатной ролик 31 подается с надавливанием на стенку обрабатываемой детали и перемещается в направлении к прижимному элементу 18. В результате этого, вытесненный или частично отделенный материал смещается от прижимного элемента 18, который, в соответствии с изобретением, может отодвигаться в осевом направлении и, тем самым, образовывать свободное пространство для наплыва 3 материала. В наплыве 3 материала может быть, например, выполнено отверстие с резьбой для размещения вентильного элемента.

В соответствии с вариантом способа, изображенным на фиг.36-38, в качестве обрабатываемой детали для глубокой вытяжки или прессования используется промежуточная заготовка в форме перфорированной круглой заготовки со сформированным на ней носиком 2. Данную промежуточную заготовку нагревают в подающем устройстве 51 (фиг.36), после чего с помощью операции формования получают основание сосуда (фиг.37 и 38).

В данном варианте исполнения прижимной элемент 18 также имеет на торцевой поверхности выемку 14, в которую при операции формования входит носик 2. В готовом полом теле носик 2 может служить местом присоединения сосуда.

При варианте способа, показанном на фиг.39-42, глубокая вытяжка или прессование для формования участка основания полого тела (фиг.40) и последующая обкатка наружного участка 5 (фиг.42) выполняются при различных закреплениях детали. При этом как перед глубокой вытяжкой или прессованием, так и перед ротационной вытяжкой может быть предусмотрена соответствующая операция нагрева (фиг.39 и фиг.41 соответственно).

В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг.43, в подающем устройстве 51 расположены нагревающее устройство с держателем, а также формообразующий инструмент.

В показанном на фиг.44 и 45 варианте осуществления применяется устройство в соответствии с изобретением, в котором матрица 40 имеет два соосно расположенных элемента 41, 42 матрицы, имеющих возможность перемещения в осевом направлении друг относительно друга.

В течение первой операции формования, изображенной на фиг.44, наружный элемент 42 матрицы располагают таким образом, чтобы его торцевая поверхность находилась на одной линии с внутренним элементом 41 матрицы. Таким образом, обрабатываемая деталь 1 на своем наружном участке 5 поддерживается элементом 42 матрицы. При этом для формирования центрального участка 4 внутрь первого элемента 41 матрицы вводится оправка 11.

При следующей операции формования, изображенной на фиг.45, первый, внутренний элемент 41 матрицы отводится назад от оправки 11, а второй, наружный элемент 42 матрицы выдвигается вперед. В результате этого оправка 11 также входит в коническое отверстие второго элемента 42 матрицы, в результате чего наружный участок 5 обрабатываемой детали 1 подвергается выдавливанию, принимая воронкообразную форму.

На завершающем шаге, наружный элемент 42 матрицы также может быть отведен назад от оправки 11, а наружный участок 5 может быть обкатан в цилиндрическую форму путем ротационной вытяжки.

На фиг.46 показан следующий шаг способа, который может быть предусмотрен для закатки (обжима) полого тела после формирования цилиндрической формы 8. На данном шаге способа обрабатываемую деталь 1 нагревают до температуры формования, зажимают ее на участке основания в патрон ротационно-обжимного станка и приводят во вращение. Затем производится закатка концевого участка 7 обрабатываемой детали 1, в случае необходимости, при дополнительной подаче тепла, с помощью поворотного закатного ролика 38 за по меньшей мере один проход с формированием горловины сосуда с носиком (фиг.46, справа) или без носика (фиг.46, в центре). При этом, толщина стенки горловины сосуда может быть выбрана более тонкой, равной по толщине или более толстой, чем исходная толщина обрабатываемой детали.

1. Устройство для изготовления полого тела из обрабатываемой детали (1) в виде круглой заготовки, в частности токарно-давильный станок или станок для ротационной вытяжки, содержащее оправку (11), расположенную с возможностью вращения вокруг оси (10) вращения, по меньшей мере один обкатной ролик (31), подаваемый к оправке (11) в осевом и/или радиальном направлении, по меньшей мере одну матрицу (40) для формования центрального участка основания указанной детали (1), выполненную с возможностью перемещения в осевом направлении относительно оправки (11), причем матрица (40) и/или оправка (11) выполнены с возможностью перемещения в осевом направлении для подачи обрабатываемой детали (1) внутрь матрицы (40) для формования центрального участка основания указанной детали, отличающееся тем, что оно снабжено прижимным элементом (18), расположенным с возможностью вращения вокруг оси вращения и перемещения в осевом направлении относительно оправки (11) для прижимания обрабатываемой детали (1), а указанная по меньшей мере одна матрица (40) расположена на прижимном элементе (18) и выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении относительно него для отведения от торцевой поверхности прижима после операции глубокой вытяжки или прессования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что матрица (40) охватывает прижимной элемент (18) кольцеобразным образом.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в оправке (11) и/или в прижимном элементе (18) размещен пуансон (13), который может выдвигаться со стороны торца, соответственно, оправки (11) или прижимного элемента (18) для осуществления операции формования.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что матрица (40) состоит из нескольких элементов (41, 42) матрицы, которые могут перемещаться в осевом направлении относительно друг друга.

5. Способ изготовления полого тела из обрабатываемой детали (1) в виде круглой заготовки при помощи устройства по любому из пп.1-4, в котором наружный участок (5) приводимой во вращение обрабатываемой детали (1) формуют в цилиндрическую форму (8), в частности, формованием ротационным выдавливанием или ротационной вытяжкой путем подачи по меньшей мере одного обкатного ролика (31), путем глубокой вытяжки или прессования центрального участка (4) обрабатываемой детали (1), формуют участок основания полого тела и подают путем перемещения в осевом направлении матрицы (40) и/или оправки (11) обрабатываемую деталь (1) внутрь матрицы (40) для формования указанной детали.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что глубокую вытяжку или прессование центрального участка (4), а также обкатку наружного участка (5) осуществляют при одном и том же закреплении детали.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в процессе глубокой вытяжки или прессования наружный участок (5) оставляют недеформированным или придают ему воронкообразную форму.

8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в процессе глубокой вытяжки или прессования обеспечивают поддержку наружного участка (5), в частности, при помощи по меньшей мере одного опорного ролика (61, 62).

9. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что участок цилиндрической формы (8) обрабатываемой детали (1) вытягивают за по меньшей мере один проход ролика.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе вытяжки на концевом участке (7) цилиндрической формы (8) получают требуемый переход (28) толщины стенки, в частности, при помощи по меньшей мере одного многоступенчатого раскатного ролика и/или путем регулирования зазора.

11. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что после формования и, в частности, после вытяжки концевой участок цилиндрической формы (8) закатывают путем подачи по меньшей мере одного закатного ролика (38) и закрывают, в частности, при формировании горловины сосуда.

12. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в процессе глубокой вытяжки или прессования на центральном участке (4) изменяют толщину стенки.

13. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что на обрабатываемой детали (1) в виде круглой заготовки выполняют носик (2) с отверстием.

14. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что, в частности, после глубокой вытяжки или прессования материал на участке основания удаляют и формуют его во фланец при помощи по меньшей мере одного ролика.

15. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что перед глубокой вытяжкой или прессованием обрабатываемую деталь (1) нагревают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек большого диаметра, имеющих периодический профиль.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных высокопрочных оболочек из конструкционных легированных сталей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных деталей сложного профиля ротационной вытяжкой из трубной заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к ротационной вытяжке и давильной обработке оболочек. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к давильной статико-импульсной обработке оболочек. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам давильной обработки оболочек и полых изделий. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением

Изобретение относится к механической обработке металлов, в частности к обработке давлением листового материала комбинированным способом, и может быть использовано при изготовлении деталей типа днищ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных оболочек несимметричной формы двойной кривизны с фланцем, и находит применение в строительстве и производстве сантехники

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к обработке металлов ротационным способом

Изобретение относится к раскатке фланцев трубчатых заготовок. Осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25°<β1<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса. Деформируют участок усеченного конуса, прилегающий к его основанию, путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 8°<β2<12° к оси заготовки, с формированием предварительного фланца на заготовке. Деформируют предварительный фланец и недеформированный участок усеченного конуса заготовки путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 50°<α<70° к оси заготовки. В результате расширяются технологические возможности. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, для изготовления тонкостенных крупногабаритных обечаек специальной техники, работающих под высоким давлением. Изготавливают заготовки с наружными диаметрами от 278 мм до 409 мм из прутка диаметром 250 мм. Осуществляют его резку на отрезки, нагрев, осадку на молоте, прошивку с двух сторон и раскатку полученного кольца на оправке, механическую обработку раскатанных колец с выполнением на конце фаски 2×30° и заходной цилиндрической части с торцевым упором. Подготовленную заготовку подвергают ротационной вытяжкой роликами, которую проводят на начальных переходах «на проход» с увеличением продольной подачи на 15-20% к выходу ролика с заготовки. Улучшается качество и надежность обечаек, сокращаются трудозатраты и снижается себестоимость обечаек. 7 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам осуществления процесса ротационного выдавливания, и может быть использовано для формообразования из листовых заготовок цельных тонкостенных оболочек осесимметричной формы, имеющих постоянную толщину по образующей, которая описывается кривой второго порядка. Предлагаемое изобретение направлено на получение методом ротационного выдавливания тонкостенных оболочек с равномерной толщиной стенки и предотвращение появления местных дефектов формы по всей обрабатываемой поверхности в процессе формообразования. Это достигается тем, что ротационная раскатка и вытяжка тонкостенных оболочек из нержавеющих жаропрочных сталей и сплавов с сопряжениями сложного профиля производится путем многопереходной давильной обработки листовой заготовки, давильного инструмента, установленного с зазором относительно последней, а именно двух давильных роликов, чернового и чистового, причем черновой ролик настраивается с опережением движения относительно чистового, а траектории движения роликов, исключающие разнотолщинность оболочки за пределами допуска при формообразовании сложного профиля, задаются отдельно для каждого ролика управляющей программой для раскатного стана с учетом температурных деформаций от нагрева оправы на предыдущем переходе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов пластической деформацией для получения полых оболочек из листового металла, например заготовок для спутниковых тарелок. На основании установлены подвижный механизм с отбортовочным роликом, оправка с приводом и стойки с установленной на них траверсой. Также имеется инструментальный ролик с двумя независимыми приводами, обеспечивающими его перемещение вдоль оправки, и установленный на упомянутой траверсе гидроцилиндр с газовой полостью, создающей постоянное усилие инструментального ролика на заготовку. Причем один из упомянутых независимых приводов инструментального ролика выполнен с возможностью управления траверсой, а другой - поворота стоек. Повышается точность формы получаемых изделий за счет постоянства усилий, воздействующих в процессе пластической деформации заготовки. 5 ил.
Наверх