Способ изготовления полых цилиндрических изделий



Способ изготовления полых цилиндрических изделий
Способ изготовления полых цилиндрических изделий
Способ изготовления полых цилиндрических изделий
Способ изготовления полых цилиндрических изделий
Способ изготовления полых цилиндрических изделий

 


Владельцы патента RU 2491144:

Ухабов Сергей Сергеевич (RU)
Горященко Андрей Борисович (RU)
Васильев Михаил Геннадьевич (RU)
Бровман Татьяна Васильевна (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления штамповкой из листа цилиндрических тонкостенных изделий. На фланцевой части круглой листовой заготовки равномерно по окружности формуют локальные радиальные углубления, переворачивают полученную заготовку углублениями вверх и осуществляют вытяжку, в процессе которой получают цилиндрический стакан. После чего на цилиндрической поверхности стакана выдавливают дополнительные углубления, равномерно ориентированные вдоль оси цилиндрической поверхности, далее осуществляют окончательную вытяжку стакана с перемещением радиальных углублений фланцевой части на цилиндрическую часть изделия и с сохранением дополнительных углублений на изделии. Причем упомянутые локальные углубления выполняют глубиной, равной 0,4-0,6 начальной толщины листа, и числом 12-24. Предотвращается образование фестонов при вытяжке деталей из анизотропных материалов, потеря устойчивости и искажение формы изделия. 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления штамповкой из листа цилиндрических тонкостенных изделий.

Известны способы изготовления штамповкой полых цилиндрических изделий, например вытяжкой при давлении в полости матрицы цилиндрического пуансона, см. Е.А. Попов «Основы теории листовой штамповки» Москва, Машиностроение. 1977. С.278. Эти способы имеют тот недостаток, что точность размеров низкая, а длина заготовок ограничена.

Известен также способ изготовления полых изделий штамповкой по авторскому свидетельству №472722, МПК В21Д 22/02. Из нагретой заготовки формируют центральную часть изделия, оставляя под прижимом фланец шириной, равной двум-трем толщинам листа, из которого формируется заготовка изделия.

Однако, если диаметр полученного изделия в 1,7-2,0 раза меньше диаметра исходной листовой заготовки, то в процессе деформации происходит потеря устойчивости и образование складок по краям листа, что искажает форму изделия и приводит к браку.

Известен также способ изготовления изделий вытяжкой с удержанием деформируемой заготовки кольцом, расположенным вокруг пуансона, см. патент Японии 57-168730, 821018 (заявка 62-5690) МКИ В21Д 26/04 от 1987 г. По боковым поверхностям листовой заготовки предусмотрено сжатие ее в направлении к оси заготовки. Однако, для тонкостенных листовых заготовок, используемых при вытяжке, такое воздействие по боковой поверхности неэффективно.

Известен способ по авторскому свидетельству СССР №545406, МПК В21 Д/22,02 «Способ штамповки сферических, эллиптических и других куполообразных днищ (Бюллетень изобретений 1977, №5). Способ предусматривает выполнение на свободных участках заготовки углублений и ребер жесткости с кривизной, уменьшающейся от периметра заготовки к центру.

Однако углубления выполняют кольцевой формы, и они не повышают устойчивости деформируемой заготовки в процессе ее штамповки по отношению к искажению ее формы и образованию складок, что снижает точность размеров изделия и его допустимую длину.

Ближайшим аналогом технического решения, принятым за прототип, является изобретение по патенту RU (11) 2217257 (13) С2 (51) МПК7 B21D 22/20 «Способ вытяжки полых изделий из листовых заготовок». Формообразование осуществляется с одновременным образованием гофров во фланцевой части с последующим их разглаживанием. Предварительное нанесение гофров уменьшает анизотропию механических свойств заготовки, но не обеспечивается устойчивость заготовки в процессе вытяжки, увеличивается металлоемкость, сложность штамповой оснастки. После разглаживания гофров в металле заготовки возникают высокие остаточные напряжения сжатия.

Предлагаемый способ направлен на решение технической задачи - обеспечить возможность выдавливания из листовых заготовок в форме диска полых изделий цилиндрической формы широкого диапазона диаметров и длины без потери устойчивости и образования складок у краев заготовки. Данная техническая задача решается тем, что на фланцевой части круглой листовой заготовки формируют равномерно по окружности локальные углубления, ориентированные вдоль радиусов указанной заготовки, глубиной равной 0,4-0,6 начальной толщины листовой заготовки и числом 12-24, затем переворачивают заготовку углублениями вверх осуществляют вытяжку ее цилиндрической части, после чего выдавливают дополнительные углубления на ее цилиндрической поверхности, а далее осуществляют окончательную вытяжку изделия с сохранением на нем указанных углублений.

Углубления выдавливают и в начале процесса изготовления на плоских участках заготовки, ориентируя эти углубления в направлении радиусов круглых листовых заготовок, и на цилиндрической поверхности.

Данные углубления снижают жесткость заготовок, уменьшают тангенциальные напряжения при сжатии, и предотвращают возможность потери устойчивости и возникновения углублений (складок) больших размеров. Фактически в деформируемой заготовке специально формируют локальные углубления (т.е. складки), но столь малых размеров, (намного меньше тех, которые возникают «естественно» при потере устойчивости), что эти складки не ухудшают свойств полученного изделия в процессе его эксплуатации.

Известно, что при вытяжке листовых заготовок максимальные изменения толщины без потери устойчивости достигают 40% от первоначальной толщины листа, что подтверждается большим количеством опытных данных, см. например, Л.А. Шофман «Теория и расчеты процессов холодной штамповки». М.: Машиностроение. 1964, стр.144.

С некоторым запасом на заготовке искусственно формируют углубления в пределах 0,40-0,50 от ее начальной толщины, что предотвращает появление значительных искажений формы изделия.

Именно указанные отличительные признаки обеспечивают решение технической задачи. Имеется прямая причинно-следственная связь между отличительными признаками способа и результатами решения технической задачи. Выполнение на заготовке углублений, ориентированных вдоль ее радиусов предотвращает возможность потери устойчивости и искажения формы изделий.

Устройство для реализации способа иллюстрируется чертежами фиг.1, 2, 3, 4, 5, при этом на фиг.1 показано выдавливание в заготовке в начале процесса углублений, на фиг.2 промежуточная стадия вытяжки, на фиг.3 вид сверху деформируемой заготовки, на фиг.4 форма изделия, полученного при высадке и на фиг.5 - его разрез (по плоскости АА).

Приняты обозначения - 1 - исходная заготовка в форме диска, 2 - штамп для выдавливания радиальных углублений. 3 - матрица, 4 - углубления, ориентированные по радиусам заготовки. Цилиндрическая часть изделия - 5 формируется при вытяжке пуансоном 6. Углубления второго ряда обозначены позицией 7.

Приведем пооперационное описание способа.

Первой операцией технологии изготовления полых цилиндрических деталей является операция вырубки из листового проката круглых заготовок в форме диска 1, а во время второй операции осуществляют деформацию заготовки 1 штампом 2 на матрице 3, см. фиг.1 и при этом формируются на фланцевой части заготовки 1 радиальные углубления 4.

Число этих углублений принимают равным 12-18, что обеспечивает существенное снижение жесткости заготовки на сжатие в тангенциальном направлении и предотвращает появление складок больших по размеру. Углубления выполнены шириной «b» и глубину «δ», см. фиг.1, 2, 3.

Следующая операция - подача заготовки 1 к прессу, при этом ее переворачивают на 180° так, что радиальные углубления будут расположены сверху, см. фиг.2.

Четвертая операция - это вытяжка из листа цилиндрического стакана 5 пуансоном 6, фиг.2, 3.

Пятая операция состоит в выдавливании на цилиндрической поверхности заготовки 5 дополнительного ряда углублений - 7, ориентированных вдоль оси заготовки. Это осуществляется специальными пуансонами попарно давлением двумя пуансонами, при их перемещении навстречу друг другу. Выдавливание ряда углублений 7 обеспечивает уменьшение тангенциальных напряжений сжатия и исключает искажение формы изделия.

Если форму углубления (и в ряду 4, и в ряду 7) можно описать в виде дуги окружности радиусом «r», то увеличение длины этого участка заготовки

Δ l 1 = r α 2 r sin α 2

где α = 2 arccos ( r δ r ) угол, соответствующий одному углублению шириной «b», см. фиг.3. Можно записать

Δ l 1 = r [ 2 arcsin 1 ( 1 δ r ) 2 2 1 ( 1 δ r ) 2

или

Δ l 1 = r [ arcsin 2 δ r δ 2 r 2 2 ( 2 δ r δ 2 r 2 ) ] ( 1 )

Если по окружности радиусом R выполнить «n» углублений, то полное увеличение длины: n·Δl1 и длина уменьшиться от 2π·R до 2πR-n·l1, при этом r ( 1 cos α 2 ) = δ , r sin α 2 = b 2 ; sin α 2 = b 2 r ; r ( 1 1 b 2 4 r 2 ) = δ .

Решив относительно «r», получим из формулы (1)

δ r = 8 δ 2 b 2 + 4 δ 2

Δ l 1 b 2 4 δ [ arcsin 16 δ 2 b 2 + 4 δ 2 16 δ 2 b 2 + 4 δ 2 ] ( 2 )

а при малых величинах δ b

Δ l 1 b 2 4 δ [ arcsin ( 4 δ b ) ( 4 δ b )

Δ l = 2 π R b 2 n 4 δ [ arcsin ( 4 δ b ) ( 4 δ b ) ( 3 )

Если использовать ряд

arcsin u = u + U З 6 + З 40 u 5 + ,

где u = 4 δ b , и ограничиться двумя членами ряда, то получим уменьшение длины окружности на

Δ l = b 2 n 4 δ 64 δ 3 b 3 = 16 n δ 2 b ( 4 )

и, следовательно, нанесение «n» углублений шириной «b» и глубиной δ, вдоль окружности радиусом R эквивалентно увеличению длины на Δl и уменьшению деформации сжатия на величину

ε = Δ l 2 π R = 8 n δ 2 π b R = 2,55 n δ 2 b R ( 5 )

Например, при n=18, δ=0,5 мм, b=10 мм и R=100 мм

ε = 2,55 18 0,25 10 1000 = 1,15 10 3

а величина отношения предела текучести σт к модулю упругости например для углеродистых сталей σ т E = 350 2 10 5 = 1,75 10 3

σт=350 МН/м2, Е=2·105 МН/м2), следовательно будет обеспечена разгрузка на 1,15 1,75 = 0,63 9,66 величины σ т Е .

При ε = σ т Е произойдет полная разгрузка материала, а при ε=1,15·10-3 существенное уменьшение напряжений - более, чем в два раза.

Обычно при высадке, если отношение диаметров начальной заготовки и стакана превышает 1,8…2,0, происходит потеря устойчивости формы диска у поверхности наружного диаметра с образованием 4-6 фестонов (складок), см. например Р. Хилл «Математическая теория пластичности. Гостехтеориздат. 1956. С.407. Для уменьшения размеров углублений (складок) при реализации данного способа - их создают искусственно, до начала деформации высадки и в самом процессе высадки. А чтобы размеры углублений были существенно уменьшены, их число увеличивают в 3-4 раза, т.е. до 12-24 при величине углублений δ=(0,4…0,5)h, т.е. 0,4…0,5 от начальной толщины деформируемого листа.

При глубине 6 создаваемых углублений менее 0,4 толщины листа, не будет обеспечена возможность разгрузки деформируемого листа от действия высоких напряжений сжатия и предотвращения увеличения их размеров. Если же глубина превысит 0,6 толщины листа, то это будет бесполезным и только увеличит работу, затраченную на пластическую деформацию.

При числе углублений менее 12 не будет обеспечена разгрузка от действия напряжений сжатия, а при увеличении их числа свыше 24 не будет достигнут дополнительный положительный эффект, но увеличиться работа деформации и излишне усложнится деформирующий инструмент.

Указанное подтверждает оптимальность предложенных интервалов глубины и числа создаваемых на заготовке углублений.

Оптимальная величина ширины углублений соответствует 10-20 величин толщины заготовки.

Приведем конкретный пример реализации способа.

Была изготовлена партия изделий корпус фильтра диаметром 110 мм. Из листа толщиной 0,5 мм стали 45 (ГОСТ 19903-74) вырезают на листовых ножницах ГН-473 сначала пластины 680х1250 мм, а из них вырубают заготовки в форме дисков диаметром 210 мм. На прессе усилием 50МН сжатием формируют 18 углублений ориентированных по радиусам диска, шириной 10 мм и глубиной 0,6-0,5=0,3 мм.

После этого переворачивают заготовку (диск с радиальными углублениями сверху) и на прессе КЕ2330 осуществляют вытяжку изделия диаметром ≈ 80 мм до высоты 90 мм. После этого наносят вдоль кольца на расстоянии 90 мм от днища на двухстороннем прессе дополнительный ряд углублений (их число равно 18, глубина 0,3 мм).

После этого продолжают вытяжку до достижения длины изделия стакана 150 мм на прессе КЕ2330.

Деформацию осуществляют при смазке поверхности заготовки трансмиссионным маслом.

После вытяжки осуществляют зачистку его краевых участков заготовки.

Углубления остаются на изделии, не ухудшая в данном случае его эксплуатационных качеств.

Способ позволяет значительно расширить сортамент изделий за счет увеличения глубины цилиндрических изделий, которые можно получить вытяжкой из листовых заготовок за счет уменьшения их жесткости при радиальном течении металла и особенно тангенциальных напряжений.

Способ изготовления полых цилиндрических изделий, включающий формирование на фланцевой части круглой листовой заготовки локальных углублений и вытяжку из данной заготовки цилиндрического изделия на прессе, отличающийся тем, что локальные углубления ориентируют вдоль радиусов круглой заготовки и выдавливают глубиной, равной 0,4-0,6 ее начальной толщины и располагают равномерно по окружности при их числе, равном 12-24, после чего переворачивают заготовку углублениями вверх и осуществляют вытяжку ее цилиндрической поверхности, затем выдавливают дополнительные углубления на ее цилиндрической поверхности и осуществляют окончательную вытяжку цилиндрического изделия с сохранением на нем указанных углублений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения для вытяжки деталей из листовых материалов на прессах простого и двойного действия.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при вытяжке полуфабриката из листовой заготовки. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, точнее, к определению возможности возникновения трещин в процессе штампования различных материалов из металла.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности при глубокой вытяжке деталей из тонколистовых заготовок. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к глубокой вытяжке деталей с широким фланцем. .

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для вытяжки различных деталей из листовых материалов, преимущественно для вытяжки кузовных деталей автомобилей.

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано в прессовых производствах для штамповки крупногабаритных деталей из листовых материалов, преимущественно для вытяжки крупногабаритных кузовных деталей.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности позволит изготавливать сложные крупногабаритные цельноштампованные кузовные детали с вогнутыми или выпуклыми внутренними полостями на стенке детали.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к штамповке крупногабаритных деталей сложной формы для транспортных средств. Штамп содержит пуансон, матрицу с перетяжными ребрами, прижим с выемками под перетяжные ребра, подъемники и механизм удаления деталей из штампа. При этом подъемники расположены в пазах, выполненных в выемках прижима под перетяжные ребра, и имеют определенный ход, зависящий от высоты перетяжного ребра. Подъемники детали опускаются в пазы, выполненные в выемках прижима под перетяжные ребра при формовке в заготовке элементов торможения перетяжными ребрами. Повышается производительность и надежность. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в машиностроении при обработке металлов давлением. Вытяжку листовой заготовки производят с упругими прижимом и матрицей, прилегающими по всей поверхности фланца в течение всего процесса. Прижим и матрица выполнены в виде металлических колец, которые обеспечивают упругие перемещения, позволяющие прижать фланец заготовки с необходимым давлением по всей его поверхности. При этом матрица установлена на неподвижное опорное кольцо. Повышается качество поверхности изделия, его точность, устраняется интенсивное гофрообразоваиие фланца, снижается усилие прижима, повышается предельный коэффициент вытяжки. 3 ил.

Изобретение относится к горячей листовой штамповке (вытяжке) и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для установления технологических параметров деформирования листовых материалов из титановых сплавов. Производятся несколько циклов испытаний на максимальную вытяжку в изотермических условиях с последующим построением графика «максимальная вытяжка - температура испытания» и определением параметров технологического процесса или пригодности испытанного листового материала, из которого был изготовлен образец. Устройство содержит камеру с нагревательными элементами, в камере на одной оси установлены верхний термошток, к которому жестко крепится матричный корпус с пазом, в корпус устанавливается испытуемый образец и термовставка, пуансон со сферической поверхностью размещен на нижнем термоштоке и имеет возможность перемещения в осевом направлении с помощью привода. Технический результат - повышение точности деталей, снижение трудоемкости контроля качества листовых полуфабрикатов в процессе изготовления изделий из них, а также универсальность применения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для вытяжки полуфабриката из листовой заготовки па прессе. Один вариант штампа предназначен для использования на прессе двойного или тройного действия. При этом матрица выполнена с отверстиями на прижимной поверхности и снабжена распределителями с трубками для подвода сжатого воздуха в упомянутые отверстия прижимной поверхности матрицы. Причем распределители выполнены с возможностью подачи сжатого воздуха через отверстия в прижимной поверхности матрицы на краевую часть вытянутого полуфабриката после окончания процесса вытяжки полуфабриката в момент начала подъема выталкивателя для выталкивания полуфабриката из матрицы. Другой вариант штампа предназначен для использования на прессе простого действия или многопозиционном прессе-автомате. В этом варианте штампа матрица выполнена аналогично первому варианту, а распределители выполнены с возможностью подачи сжатого воздуха через отверстия в прижимной поверхности матрицы на краевую часть вытянутого полуфабриката после окончания процесса вытяжки полуфабриката в момент начала отсоединения матрицы от прижимной плиты. Повышается точность и качество вытягиваемого полуфабриката. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для изготовления корпусов консервных банок на прессе одинарного действия. Устройство содержит верхний фиксатор, поддерживающий вытяжной и вырубной штампы, содержащие внешнюю нажимную втулку и внутреннюю нажимную втулку, окружающие центральный поршень штампа, причем все они имеют исполнительные поршни. Указанный центральный поршень штампа имеет резервуар воздуха, соединенный посредством воздушных каналов, которые образуют пневмопружины для внешней нажимной втулки, а внешняя нажимная втулка получает такой же регулируемый воздух, как указанный резервуар или установка подачи воздуха низкого давления. Указанная внутренняя нажимная втулка имеет выступающую носовую часть. При движении указанного пресса вверх пробойник нижней панели формирует центральную панель, панельную стенку и фаску. Повышается производительность. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листовой стали для горячего штампования, используемой для изготовления горячештампованных деталей, обладающих высокой стойкостью к коррозии. На поверхность стальной основы нанесено последовательно два слоя: плакирующий слой I, содержащий 60 мас.% и более Ni и остальное Zn и неизбежные примеси, при этом масса покрытия находится в диапазоне от 0,01 до 5 г/м2; и плакирующий слой II, содержащий от 10 до 25 мас.% Ni и остальное Zn и неизбежные примеси, при этом масса покрытия находится в диапазоне от 10 до 90 г/м2. Достигается высокая стойкость к перфорирующей коррозии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Гибка в штампе осуществляется воздействием пуансона на заготовку, уложенную на кольцевую матрицу, с рабочей поверхностью, выполненной по параболе. Радиус пуансона подбирается с учетом пружинения материала заготовки. В центральной части отверстия матрицы размещена дополнительная опора, высота которой регулируется набором сменных листовых прокладок. При этом радиус кривизны рабочей поверхности дополнительной опоры превышает минимальный радиус кривизны получаемых деталей с учетом их толщины. Расширяются технологические возможности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу штамповки нижней области стойки стороны пассажирского отделения рамы автомобиля с двумя поверхностями, разграниченными между собой двумя уступами, расположенными в поперечном направлении друг относительно друга и соединенными вместе, при этом первая поверхность металлического листа соединена с верхним краем каждого из двух уступов, а вторая поверхность металлического листа соединена с нижним краем каждого из указанных двух уступов. Осуществляют первую штамповку, а затем вторую калибровочную штамповку для уменьшения радиуса закругления между каждым из двух уступов и второй поверхностью металлического листа. Причем в области соединения между двумя уступами в процессе первой штамповки штампуют выпуклость для локального уменьшения глубины штамповки на второй поверхности. Устраняются разрывы металлического листа в области соединения двух уступов. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Заявленная группа изобретений относится к обработке металлов давлением, конкретно к формованию металлических изделий горячей вытяжкой. Электрически изолированную заготовку размещают в кожухе вблизи к рабочей поверхности матрицы, зажимают ее противоположные концы. Далее осуществляют резисторный нагрев заготовки и ее формовку. При этом осуществляют подведение лучистого тепла к одному или более участкам заготовки и последующее охлаждение в матрице. Повышается пластичность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к изготовлению деталей горячей штамповкой из стального листа с гальваническим покрытием. Стальной лист для горячей штамповки включает основной стальной лист, слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа с массой покрытия 10-90 г/м2 и содержащий 10-25 мас.% Ni и остальное Zn с неизбежными примесями, причем содержание η фазы в слое гальванического покрытия составляет 5 мас.% или менее. Способ изготовления деталей горячей штамповкой включает нагрев упомянутого стального листа до температуры от точки превращения Ac3 до 1000 °C и горячую штамповку нагретого стального листа. Технический результат: лист обладает отличной адгезией и отличной стойкостью к окислению с подавленим формирования окалины или ZnO при горячей штамповке. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 15 табл., 2 пр.
Наверх