Способ изготовления изделий и инструмент для осуществления способа изготовления изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >94094!

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.09.80 (21) 2978732/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (51) М.Кл.з В 21 D 37/12

Государственный квинтет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 62 1.979.06 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. А. Корякин, Я. Н. Дука, В. П. Глухов, А. Б. Крылов и 1О. Ф. Волков (71) Заявитель

Ижевский механический институт (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ

И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к обрабоже металлов давлением, в частности, к производству тонкостенных корпусных деталей и труб.

Известны способ получения тонкостенных деталей, штамповкой обкатыванием, который основан на том, что заготовку деформируют в обкатывающем инструменте вытяжкой с утонением стенки, а та кже инструмент для осуществления этого способа 1,1).

Наиболее близки к предлагаемым способ изготовления изделий, заключающийся в прессовании с обкаткой трубчатых,заготовок, и инструмент для осуществления способа изготовления изделий, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон (2).

Используемые раздельно способы вытяжки с утонением и прессования обкатыванием и инструмент для осуществления этих способов не позволяют протягивать ступенчатые изнутри изделия, так как уже при незначительном перепаде диаметров на пуансоне происходит обрыв изделий; получать изделия с переменными по длине механическими свойствами, так как получение тонкостенного корпуса или трубы идет в обкатывающем инструменте за один переход; получать изделия качественйыми в случае прессования в обкатывающем инструменте, несмотря на большие по сравнению с вытяжкой с утонением стенки разовые деформации за переход, поскольку не исключается искривление выпрессовываемой части изделий при сходеегосоправки.

Целью изобретения является расширение номенклатуры получаемых изделий и повьлшение их качества.

Указанная цель достигается за счет того, что при изготовлении изделий способом, заключающимся в деформировании с обкаткой трубчатых заготовок, деформирование заготовки на длину не менее ее на15 ружного диаметра ведут вытяжкой с утонением стенки, а последующее деформирование осуществляют одновременно вытяжкой с утонением стенки и прессованием в торец заготовки.

Перед вытяжкой с утонением стенки у свободного торца заготовки формируют внутренний бурт.

Вытяжку с утонением стенки ведут со скоростью вдоль оси заготовки переменной и превышающей скорость прессования в торец заготовки.

Инструмент для изготовления изделий предлагаемым способом, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон, снабжен механизмом для изменения

949941 усилия прессования, выполненным, например, в виде установленного соосно с пуансоном поршневого силового цилиндра, и механизмом для настройки длины вытяжки с утонением стенки, выполненным в виде цилиндра — компенсатора переменного объема, у которого полость соединена со штоковой полостью поршневого силового цилиндра.

На фиг. 1 изображены схема и инструмент,для получекия изделия с внутренней конической поверхностью; на фиг. 2 — схема и инструмент для получения изделия с внутренней ступенчатой поверхностью; на фиг, 3 — схема и инструмент для получения изделия из трубной заготовки; на фиг.

4 — схема и инструмент для получения изделия на пуансоне, перемещающемся с переменной скоростью, большей, чем скорость ползуна пресса.

Способ изготовления изделий осуществляется следующим образом.

Заготовку 1 подают в матрицу 2, получающую движение кругового обжатывания от специального привода, с помощью пуансона 3, рабочая часть которого имеет коническую или ступенчатую форму. В начальный момент деформирования заготовки усилие от ползуна пресса 4 передается через пуансон на дно заготовки. При этом происходит вытяжка с утонением стенки на длину не менее наружного диаметра изделия. Возможность вытяжки с утонением стенки на определенной длине для изделий с внутренней конической или ступенчатой поверхностью определяется тем, что вблизи донной части изделия степень деформации заготовки обычно мала. В процессе вытяжки с утонением стенки край заготовки перемещается относительно пуансона вверх навстречу его движению до упора в торец поршневого силового цилиндра 5, после чего начинается прессование заготовки. При этом изменяется схема напряженно деформированного состояния металла в зоне очага деформации. Из схемы с наличием растягивающих напряжений она превращается в схему со всесторонними неравномерными сжимающими напряжениями. В результате появляется возможность достижения весьма значительных степеней деформации металла за переход, что и определяет осуществимость процесса дальнейшего изготовления изделий.

Поскольку на стадии преимущественного прессования заготовки скорость выхода металла из обматывающего инструмента превышает скорость движения заготовки и пуансона, становится возможным сход изделия с пуансона. При этом искривления изделия не происходит, поскольку оно при своем сходе направляется по части пуансона, вышедшей ранее на стадии вытяжки с утонением стенки из матрицы. После окончания деформирования заготовки ползун

25 зо

50 г

65 пресса 4 поднимается вместе с пуансоном

3. Во время хода ползуна пресса вверх включается подача жидкости в цилиндр 5.

Под давлением жидкости цилиндр перемещается вниз, торец его воздействует на заготов ку, и она снимается с пуансона. После этого подача жидкости в цилиндр прекращается. Возвращение цилиндра в исходное положение осуществляется при очередном цикле деформирования заготовки ее торцом.

В случае изготовления изделия из трубной заготовки без дна процесс ведут в такой последовательности (фиг. 3). Вначале в гидросистеме цилиндра создают давление жидкости, достаточное для прота. кивания заготовки 1 в колеблющуюся матрицу 2 торцом цилиндра с целью формирования внутреннего бурта на конце трубной заготовки. Жидкость в,цилиндр подают через запорный клапан 6, нужную величину давления жидкости в цилиндре настраивают с помощью регулировочного клапана 7, контроль давления жидкости в гидросистеме осуществляют с помощью манометра 8.

В заготовку 1 вводят выступающий из цилиндра 5 пуансон 3 до упора торца цилиндра в верхний край заготовки. При этом нижний край заготовки должен располагаться несколько ниже торца пуансона. Необходимую величину вылета заготовки относительно торца пуансона, который определяет размеры внутреннего уступа ка трубной заготовке, настраивают с помощью прокладных колец 9, на которые опирается гайка 10 цилиндра. При движении ползуна 4 пресса вниз заготовка 1, посаженная на пуансон 3, вначале, подается торцом цилиндра в колеблющуюся матрицу 2. При этом выступающий конец трубной заготовки свободно обжимается, и в ней образуется внутренний уступ, в который будет упираться торец пуансона. После этого давление в гидросистеме цилиндра доводится до атмосферного. Поэтому при дальнейшем движении ползуна пресса вниз усилие на заготовку в начальный момент передается пуансоном преимущественно через образовавшийся на заготовке внутренний уступ.

Деформация заготовки осуществляется вытяжкой с утонением стенки. В То же время при продвижении заготовки в матрицу край ее перемещаясь вверх навстречу движению пуансона, воздействует на торец цилиндра 5. Последний начинает смещаться относительно пуансона. При этом жидкость, находящаяся в гидросистеме, включая и цилиндр-компенсатор 11, сжимается. Под действием этого в ней развивается определенное давление, величина которого определяется настройкой регулировочного клапана 7. Под действием этого давления торец цилиндра начинает воздействовать с определенным усилием на

940941

Зо

65 торец заготовки, и процесс вытяжки с утонением постепенно переходит в процесс преимущественного прессования заготовки.

Цилиндр- компенсатор 11 необходим для создания переменного объема жидкости в гидросистеме. Для изменения объема жид кости служит резьбовой поршень 12. 3а счет изменения объема жидкости в гидросистеме появляется возможность настраивать необходимую длину вытяжки с утонением стенки, поскольку разные объемы жидкости обладают различной сжимаемостью. В процессе прессования заготовки давление жидкости в гидросистеме может поддерживаться постоянным за счет сброса части жидкости через регулировочный клапан 7. В верхнем положении ползуна пресса в гидросистему дополнительно подается определенное количество жидкости, Под ее действием цилиндр 5 перемещается вниз и осуществляет съем изделия с пуансона.

Другой вариант осуществления способа (фиг. 4) предполагает, что корпус цилиндра 5, прикрепленный неподвижно к ползуну 4 пресса, служит для направления пуансона 3 при его движении. Перемещение пуансона относительно корпуса цилиндра может происходить под действием жидкости. При движении ползуна пресса вниз заготовщика 1 подается в колеблющуюся матрицу 2 пуансоном 3, который упирается в дно корпуса цилиндра. Усилие на заготовку передается пуансоном через ее дно. При этом осуществляется вытяжка с утонением.

Одновременно край заготовки перемещается вверх и упирается в торец цилиндра.

Процесс вытяжки с утонением переходит в процесс прессования. С этого момента начинается подача жидкости в верхнюю полость цилиндра. Поскольку скорость истечения металла на выходе из матрицы по мере деформации заготовки возрастает, скорость перемещения пуансона изменяется, и дно изделия не от одит от торца пуансона. Вследствие этого исключается искривление оси получаемого изделия. Изделие снимается торцом цилиндра 5 в верхнем положении ползуна пресса при подаче жидкости в нижнюю полость цилиндра.

При этом пуансон перемещается вверх, торец цилиндра воздействует на заготовку, осу цествляя съем ее с пуансона.

Инструмент для деформации заготовщики

1 (фиг. 1, 2, 4) содержит матрицу 2, наклоненную под углом О к оси обработки и получающую движение кругового обкатывания от ее привода, пуансон 3, получающий движение от ползуна 4 пресса, и цилиндр 5, служащий для торцового воздействия на заготовку на стадии прессования, а также при съеме ее с пуа нсона. В гидросистему цилиндра в одят также (фиг. 3) запорный клапан б, предотвращающий обратный выход жидкости из цилиндра, регулировочный клапан 7, обеспечивающий

55 возможность поддержания определенного давления в цилиндре, манометр 8 для контроля давления в гидросистеме. В цилиндре на пуансоне размещены кольца 9, служащие для регулировки длины части пуансона, выступающей из цилиндра. Сверху цилиндр закрыт гайкой 1О, Цилиндр 5 сообщается с цилиндром-компенсатором 11, снабженным регулировочной пробкой 12.

Цилиндр-компенсатор служит для создания переменного объема жидкости в гидросистеме, что необходимо при обработке заготовок различных размеров.

Экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается за счет того, что способ позволяет изготавливать тонкостенные корпусные изделия как с одинаковой, так и с переменной толщиной стенки по высоте, в частности ступенчатые и конические изнутри, с различными по высоте изделия механическими свойствами материала. Возможность получения различных свойств по высоте изделия определяется прежде всего изменением схемы напряженно-деформированного состояния металла заготовки в зоне очага деформации в процессе ее деформирования. При вытяжке с утоненпем имеет место схема с наличием растягивающих напряжений, которая на стадн прессования г.ереходит в схемх с неравномерными сжимаю.цими напряжениями. Сжимающие напряжения, в отличие от растягивающих, способствуют уменьшению местных дополнительнhlx напряжений, возникающих у дислокацпонных скоплений, которые являются концентраторами напряжения. А это, в свою очередь, приводит к повышению механических «арактеристик металла, например, таких, как относительное сужение и ударная вязкость.

Дополнительно при переходе от схемы вытяжки с утонением к с«еме прессования изменяется роль трения по пуансону. Трение из активного при вытяжке с утонением становится равным нулю (в случае перемещения пуансона со скоростью, равной скорости истечения металла из матрицы) или реактивным (как, например, в случае перемещения пуансона со скоростью, меньшей скорости истечения металла пз матрицы).

При этом изменяется «арактер течения металла в слоях заготовки, прилегающи«к инструменту, что приводит к различию в величине остаточных напряжений по высоте изделия. Это также способствует полученшо переменных механических свойств по высоте изделия.

Возможность получения изделий с переменными механическими свойствами по высоте, в свою очередь, определяет также возможность расширения номенклатуры изделий, штампуемых с применением обкатывающего инструмента.

940941

Повышение качества изделия в предлагаемом способе определяется тем, что гарантируется прямолинейность оси изделия при сходе его в процессе прессования с пуансона вследствие того, что изделие с самого начала процесса прессования имеет направление по той части пуансона, которая вышла из оокатываемой матрицы на стадии вытяжки с утонением.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий, заключающийся в деформировании с обкаткой трубчатых заготовок, отличающийся тем, что, с целью расширения номеклатуры получаемых изделий и повышения их качества, деформирование заготовки на длину не менее ее наружного диаметра ведут вытяжкой с утонением стенки, а последую,щее деформирование осуществляют одновременно вытяжкой с утонением стенки и прессованием в торец заготовки.

2. Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что перед вытяжкой с утонением стенки у свободного торца заготовки формируют внутренний бурт.

3. Спосоо по п. 1, отличающийся тем, что вытяжку с утонением стенки ведут вдоль оси заготовки со скоростью переменной и большей, чем скорость прессования в торец заготовки.

4. Инструмент для осуществления способа изготовления изделий, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон, отлич а ющийся тем, что он снабжен механизмом для изменения усилия прессования, выполненным, например, в виде установленного соосно с пуансоном поршневого силового цилиндра и механизмом для настройки длины вытяжки с утопением стенки, выполненным в виде цилиндра,компенсатора переменного объема, у

15 которого, полость соединена со штоковои полостью поршневого силового цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Корякин Н. А. и др. Вытяжка и волочение трубных изделий в проходном качающемся инструменте. Журн. «Кузнечноштамповочное производство» ¹ 1, 1979, с. 22 — 24.

2. Авторское свидетельство СССР № 621427, кл. В 21 D 36/12, 1977 (прототип) .

940941

Риг..7

Составитель И. Белоусов

Техред Н. Герасименко

Корректор С. Файн

Редактор Б. Федотов

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент»

Заказ 719/629 Изд. № 190 Тираж 842 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5