Способ формообразования деталей двойной крутизны и устройство для его осуществления

 

1. Способ формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести , включающий многоточечную фиксацию заготовки с помощью соосно расположенных подвижных щтоков, нагрев до заданной температуры и деформирование перемещением штоков с постоянным двусторонним зажатием заготовки в течение всего процесса формообразования, отличающий с я .тем, что, с целью повыщения качества деталей путем Исключения пластических изломов, деформирование ведут с индивидуальной для каждой фиксированной точки заготоВМ скоростью ее перемещения, которую определяют по зависимости .4. где Vj - скорость перемещения каждой фиксированной точки заготовки; {, - прогиб детали в заданной точке; Т - время деформирования в состоянии ползучести. 2. Устройство для формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, содержащее термокамеру с соосно расположенными в ней (Л верхними и нижними подвижными штоками , электродвигатель и индивидуальные приводные элементы каждого из упомянутых штоков, отличающееся тем, что упомянутые подвижные штоки снабжены поворотныни накладками с криволинейными 1 абочими поверхностями, выполненными по форме отдельных частей контура готовой 4аь детали, а индивидуальные приводнме J элементы каждого из йтоков выполнены в виде винтовых пар, связанных неж-J ду собой посредством паразитных шес .терен.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„114 471

4(g)) В 21 Р 11/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ скоростью ее перемещения, которую определяют по зависимости

1;

Ч

Т где V.

2 ° Устройство для формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, содержащее термокамеру с соосно расположенными .в ней верхними и нижними подвижными штока= ми, электродвигатель и индивидуальные приводные элементы каждого из упомянутых. штоков, о т л и ч а ющ е е с я тем, что упомянутые под вижные штоки снабжены поворотными накладками с криволинейными рабочими поверхностями, выполненными по форме отдельных частей контура готовой детали, а индивидуальные приводные элементы каждого из штоков выполнены в виде винтовых пар, связанных меж- ду собой посредством паразитных mecтерен.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3593076/25-27 (22) 20.05.83 (46) 30.03.85 ° Бюл. № 12 (72) О.В.Соснин, И.А.Шубин, Б.В.Горев и Г.А.Раевская (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт гндродинамики им. М.А.Лаврентьева (53) 621. 981. 1 (088. 8) (56) i. Авторское свидетельство СССР № 986542, кл. В 21 3 11/20, 16.07.81 (прототип). (54) СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ДВОЙНОЙ КРУТИЗНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, включающий многоточечную фиксацию заготовки с помощью соосно расположенных подвижных штоков, нагрев до заданной температуры и деформирование перемещением штоков с постоянным двусторонним зажатием заготовки в течение всего процесса формообразования, о т л и ч а ю— щ и.й с я тем, что, с целью повышения качества деталей путем исключения пластических изломов, деформирование ведут с индивидуальной для каждой фиксированной точки заготовь скорость перемещения каждой фиксированной точки заготовки; прогиб детали в заданной точке время деформирования в состоянии ползучести.

11474

71. где

1

Изобретение относится к обработке ,металлов давлением и может быть использовано, в частности, в авиационной, автомобильной и судостроительной промышленности для изготовления из листов и панелей деталей с фасонными поверхностями.

Известен способ формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, включающий многоточеч- 10 ную фиксацию заготовки соосно расположенными подвижными штоками, нагрев до заданной температуры и деформирование перемещением штоков с постоянным двусторонним зажатием эа- 15 готовки в течение всего процесса формообразования

Способ реализуется в известном устройстве, содержащем термокамеру с соосно расположенньин в ней под-, 20 вижн ии штоками, снабженными съемными поворотными опорными поверхностями, электродвигатель и индивидуальные приводные элементы каждого из упомянутых штоков Pf). 25

Недостатком известного устройства и способа, реализуемого в нем, является низкое качество изготовляемых деталей вследствие появления пластичных изломов из-за возникнове- 30 ния в заготовке напряжений, превышающих предел упругости. !

Цель изобретения — повышение качества деталей путем исключения пластических изломов. 35

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, включающему многоточечную фиксацию заготовки с помощью соосно расположенных подвижных штоков, нагрев до заданной температуры и деформирование перемещением штоков с постоянным двусторонним зажатием заготовки в течение всего процесса формообразования, дефориирование ведут с индивидуальной для каждой фиксированной точки заготовки скоростью ее перемещения, которую определяют по зависимости

- скорость перемещения каж-. дой фиксированной точки заготовки;

- прогиб готовой детали в заданной точке, Т вЂ” время деформирования в состоянии полэучести.

Для достижения поставленнои цели в устройстве для формообразования деталей двойной кривизны в режиме ползучести, содержащем термокамеру с соосно расположенными в нем верхними и нижними подвижными штоками, электродвигатель и индивидуальные приводные элементы каждого иэ упомянутых штоков, упомянутые подвижные штоки снабжены поворотными накладками с криволинейными рабочими поверхностями, выполненными по форме отдельных частей контура готовой детали, а индивидуальные приводные элементы каждого из штоков выполнены в виде винтовых пар, связанных между собой посредством параэитных шестерен.

На фиг. 1 изображена схема известного способа формообразования деталей, на фиг. 2 — схема предлагаемого способа формообразования деталей на фиг. 3 — принципиальная схема предлагаемого устройства для осуществления способа формообразования де-. талей двойной кривизны; на фиг. 4— сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5— диаграмма b — 6 для титанового сплава ВТ-20.

Предлагаемый способ реализуется в устройстве, состоящем иэ системы прижимных 1 и поддерживающих 2 штоков, установленных соосно друг про- . тив друга и выполненных подвижными в вертикальном направлении. Прижимные 1 и поддерживающие 2 штоки снабжены съемными опорными поверхностями

3, которые крепятся на штоках 2 посредством сферических шарниров 4.

Опорные поверхности 3 поддерживающих штоков представляют собой съемные участки теоретического контура для изготовления детали 5..Поддерживающие штоки 2 перемещаются по направляющим в плите- 6 и имеют на своей поверхности упорную резьбу, которая вместе с шестернями 7 образует винтовые пары 8. Шестерни 7 опираются на опорные подшипники 9, а .каждый поддерживающий шток 2 имеет длинную шпоночную канавку 10 которая посредством шпонки 11 препятствует его вращению.

Прижимные штоки 1, установленные в направляющих термокамеры 12 осуществляют постоянный поджим эаготов3 ки 5 к опорным поверхностям 4 поддерживающих штоков 2 посредством гру-. зов 12 (или заневоленных пружин, что эквивалентно грузам).

Плита 6 и корпус термокамеры 12 жестко соединенные между собой тягами 14. Винтовые пары 8 всех поддерживающих штоков 2 соединены между собой паразитными шестернями 15, закрепленными на плите 16, Шестерни

15 вместе с плитой 16 имеют возмож- ность перемещаться вдоль тяг 14 и в заданном месте стопориться, например, с помощью гаек 17.

Вращение паразитных шестерен 15 и винтовых пар 8 осуществлено от одного привода 18.

Устройство работает следующим образом.

Перемещая плиту 16 с паразитными шестернями 15 вдоль тяг 14, выводят их из зацепления с винтовыми парами

8, после чего всем винтовым парам

8 обеспечивается независимое друг, от друга вращение.

С помощью шаблона и вращения винтовых пар 8 поддерживающие штоки

2 выставляют на необходимую высоту, при этом с помощью опорных поверхностей 4 точно воспроизводится соч- . леняющая поверхность теоретического контура. По окончании установки винтовых пар 8 плиту 16 вместе с расположенными на ней паразитными шес-: тернями 15 перемещают вдоль тяг 14 и вводят паразитные шестерни в зацеп:ление с винтовыми парами 8. I

Вращением привода 18 в обратном направлении поднимают все опорные поверхности 4 вверх до положения пока они .не достигнут приблизительно одного уровня. После этого на опорные поверхности 4 устанавливают заготовку 5, опускают прижимные штоки 1 с грузами 13, нагревают заготовку до необходимой температуры и включают привод 18 для осуществления формообразования детали. Все винтовые пары 8 опускаются пропорционально своему максимальному ходу и одновременно приходят в ранее установленное положение, соответствующее теоретическому контуру для изготовления детали, и фиксируются.

При этом каждая пара соосно расположенных поддерживающих штоков перемещается со своей индивидуально заданной скоростью, которую опре47471

4 деляют расчетным путем (по чертежу изделия) как отношение теоретического прогиба в точке установки пары соосно расположенных подвижных штоков ко времени формообразования в режиме ползучести.

Исходя из геометрии конечного (теоретического) контура, считая, что исходная форма представляет плоскую заготовку, определяется мес- тонахождение в заготовке, где в процессе формообразования будут реализовываться максимальные общие деформации 6 „„ . Снимая диаграммы

6 — 6 с разными постоянными скоростями деформирования в условиях пол10

15 зучести до величины Е „„,х определя ют.: время формообразования обеспечивающего процесс деформирования напряжениями, не превосходящими предела упругости.

На диаграмме в качестве иллюстрации приведена серия Ь вЂ” диаграмм титанового сплава ВТ-20 при

700 С до величины деформация С „,д„, 0,02, снятых с постоянной скоростью деформации 6 cense за время 1 ч;

3а контрольный шток но отношению к которому ведется расчет перемещения всех других поддерживакщих штоков 2, может быть принят любой, 0,25 ч и мгновенно за 10 с. Из пред.ставленных диаграмм видно, что если

30 вести процесс формообразования в течении ф = 1 ч, то при формовке деталей с 6 „„„„ 0,02 реализуются . напряжения, не превосходящие 0,2 6„„

: Предел упругости сплава равен 6 дд

35 . 350 ИПа.

Описанные новые признаки позволя ют вести процесс формообразования с исключением пластических изломов и локальных дефектов в изделиях.

0 Расчет передаточных отношений между штоками 2 производится следующим образом. Если обозначить шаг контрольной винтовой пары через и число зубьев шестерни этой пары

45 чеРез Ях, а любой ДРУгой винтовой пары соответственно через Ф и

Z;, то перемещение любого штока 5„ по.отношению к перемещению контрольного штока 5< может быть выражейо следующей зависимостью

1147471 однако, для того, что ы н и 4 не достигнут конечного положет передаточных отношении про ния соответствующего теоретическоУ ных знаков, таким ким штоком должен му контуру для изготовления детали. быть шток с максим мальным или мини- При этом прижимные штоки 1 под дейстмальным ходом. Ри сво

П ем движении 5 вием грузов 13 следуют за заготовподдерживающие штоки о кой 5 без зазора до конечного контумежуточные криволинейны е поверхнос- ра детали после .чего осуществляют

У ти заготовки, но с меньш ими проги- выдержку детали в зажатом состоянии бами, пока не достигну с целью дальнейшей релаксации напконтура, на кот на котором деталь заневоли- 10 ряжений в де а вают. При этом под д " ействием грузов Время формообразования детали

13 прижимные штоки сл .ду Т за за назначается из соображений отсутстготовкои ез з

5 б азора вплоть до вия напряжений, превосходящих преконечного контура детал али. дел упругости, по заданной геометПример. по

Способ опробуется 15 рии детали. так, например, для форна формообразовании ор ебренных па- мообразования деталей из указанных нелей из сплава 1201 при температуре сплавов с высотой ребер, не превыстарения и пл

180 С . иты толщиной шающих 30 мм, и теоретических конту-, -г

24 мм из сплава ВТ-20 при 700 С в ров с кривизной не более 0,3 10 1/мм время формообразования должно быть режиме лолзучести.

В термокамере 12 с помощью шабло- не менее одного часа. на, вращая зу чаты б е шестерни 7 вин- Время выдержки в заневоленном товых пар, выст

8, авляют каждый из состоянии определяют временем уско.1поддерживающих ш токов 2 с установ- ренной стадии процесса релаксации ленными на них опор ными поверхностя- 25 напряжений для данных материалов ми 4 на необходимую высоту (расчет- при указанной температуре. ную), образуя. таким о образом теорети- Осущестьление наиболее благоприятческий контур для з и готовления де- ной схемы деформирования заготовки тали. Затем вводят в зацепление с во все время процесса формообразовинтовыми парами 8 паразитные шестер- ЗО вания позволяет проводить процесс ни 15 и, включая пр ривод 18 в обрат- без возникновения больших пиковых ном направлении по от ношению к ра- напряжений и связанных с ними лобочему, выставляют в се поддерживаю- кальных дефектов в элементах детащие штоки вверх, 2 на горизонтальную лей, а также совместить процесс плоскость, устанавливают на них загс-г5 формоизменения с термоо работкой товку 5, опускают прижимные штоки 1 материала. При этом существенно снис грузами 13, нагревают заготовку,жаются усилия деформирования. так до заданной температуры затем фор-,как для сплава ВТ-20 при формообрамуют ее в течение одного часа, при зовании в режиме ползучести в течеэтом формообразование заготовки 4О ние 1 ч .требуются усилия на порядок ведут в разл ч зличных ее точках с пос- меньше чем при мгновенном деформиЭ тоянной индивидуально заданной (с ровании. Универсальность устройствапомощью вин

Ю винтовых пар 8 с Различными замена только опорных поверхностей, передаточным аточными отношениями между соответствующих участкам теоретиними) для каждой точки скоростью 45 ческого контура, при изменении теоперемещения. При своем движении под- рии детали — дает экономический эфдержиьающие штоки 2 образуют проме фект при изготовлении даже небольших жуточные поверхности с меньшими партий деталей, несмотря на увелипроги а гибами но пропорциональными ко- чение длительности технологического ординатами, пока опорные поверхиос >О процесса формования.

1147471! 147471

2,0

Составитель Л.Самохвалова

Редактор Т.Парфенова Техред М.Йадь: Корректор А. Зимокосов

Заказ 1452/11 Тираж 775 . Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская йаб., д. 4/5 и филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4