Способ изготовления полых деталей из трубчатой заготовки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке эластичной средой, и может быть использовано в авиационной и смежной с ней отраслях машиностроения Сущность изобретения трубчатую заготовку размещают в полости матрицы 3, устанавливая предварительно в ее полость наполнитель 2. Матрица 3 имеет крышку 4 Коышка 4 выполнена с выемкой 1Q ел С 2 ю J о Ф(,гЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ы 1741949 А1 (si>s B 21 С 37 /29, В 21 D 26 /02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

«4

О .фь

/7 (21) 4766646/27 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕ(22) 11,12.89 ТАЛЕЙ ИЗ ТРУБЧАТОЙ ЗАГОТОВКИ И УС(46) 23,06.92. Бюл. М 23 ТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (71) Харьковский авиационный институт (57) Изобретение относится к обработке меим.Н.Е.Жуковского таллов давлением, в частности к штамповке (72) В.И,Маляковский, Э.АЛимберг, В,И,До- эластичной средой, и может быть использовабрынин и И.Ф.Типков но в авиационной и смежной с ней отраслях (53) 621.774.72 (088,8) машиностроения, Сущность изобретения: (56) Авторское свидетельство СССР трубчатую заготовку размещают в полости

N 916026, кл. В 21 D 41/02, 1980, матрицы 3, устанавливая предварительно в ее

Авторское свидетельство СССР полость наполнитель 2. Матрица 3 имеет

N 871987, кл. В 21 J 13/02, 1979. крышку 4, Коышка 4 выполнена с выемкой.

/ +-- 7(7 ." — — -У вЂ”

2 q Л

1741949 имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров рабочего конического участка матрицы 3. Воздействуют на наполнитель 2 динамической нагрузкой. Торец трубчатой заготовки в процессе раздачи взаимодействует с поверхностью выемки. ВозИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной, машиностроительной и других отраслях промышленности для изготовления полых деталей с коническим патрубком на конце.

Известны способы раздачи конца трубы в штампе развальцовкой. По этим способам раздачу осуществляют твердым инструментом — коническим пуансоном. При раздаче в штампе заготовку фиксируют, а пуансон перемещают в осевом направлении. При развальцовке дополнительно вращают пуансон. Эти способы широко используются в промышленности благодаря простоте оснастки и оборудования.

Однако технологические возможности их ограничены относительно небольшими степенями деформации из-за разрыва кромки заготовки, подвергающейся максимальному растяжению в окружном направлении. Качество деталей невысоко из-за значительного утонения стенки заготовки, Известен также способ раздачи труб коническим пуансоном, при котором на csoбодной кромке заготовки в процессе раздачи создают противодавление. Этот способ позволяет исключить утонение стенки заготовки и повысить допустимую степень деформации в холодном состоянии на

10 — 15 /. Однако практически осуществление противодавления на кромке заготовки при раздаче затруднительно, Противодавление осуществляют обычно путем установки перед кромкой трубы кольца из более прочного материала, который деформируется совместно с заготовкой, что связано с дополнительной трудоемкостью и расходом металла.

Производительность способа невысока, возможности механизации и автоматизации ограничены.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ раздачи конца трубы эластичной средой, включающий локальное приложение усилия с перемещением очага деформации от торца трубчатой заготовки по направлению образующей уча5

45 никает усилие, осевая составляющая которого обеспечивает торцовый подпор, Расширяются технологические возможности путем получения полой детали с коническим патрубком на ее конце, 2 с.п. и 1 з. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. стка раздачи с одновременным торцевым подпаром заготовки.

При осуществлении известного способа из трубы вырезают заготовку, размещают в полости заготовки эластичный пуансон переменной жесткости, создают на конце заготовки зону максимальной деформации путем приложения к пуансону осевого усилия и перемещают эту зону вдоль оси заготовки. При перемещении зоны максимальной деформации появляется осевая составляющая, создающая противодавление на кромке, что позволяет уменьшить утонение стенки заготовки.

Трудоемкость способа ниже, чем в описанном ранее способе, отсутствует дополнительный расход металла. Однако качество раздачи ниже, так как при использовании пуансона переменной жесткости, например из шайб эластомера различной твердости, в местах сопряжения шайб на поверхности заготовки возможно образование волнистости, т.е. ухудшаются геометрические параметры точности. Кроме того, поскольку на кромке заготовки возможно наличие микротрещин и прочих дефектов, то создание максимальной начальной деформации на кромке может привести к ее разрыву, что снижает допустимую с епень раздачи и ограничивает технологические возможности процесса, Известно устройство для деформирования заготовок в разъемной матрице, содержащее подвижную пластину с закрепленным на ней пуансоном, неподвижное основание с полостью, на котором установлена матрица, имеющая формообразующий конический участок и крышку, размещенный в полости основания выталкиватель, закрепленные на крь шке матрицы и имеющие средство возвратно-поступательного перемещения толкатели, нерабочие концы которых также размещены в полости основания, а также установленный с возможностью взаимодеиствия с выталкивателем приводной шток с буртом.

Недостаток известного уст. ойства заключается в том, что практичес:;-::,евоз ложно удаление из полости штамга высоких полых деталей с коническим патрубком на

1741949 конце на прессах с относительно малым ходом выталкивателя, так как ход толкателей при этом должен быть меньше хода выталкивателя на высоту детали, что ограничивает технологические возможности и ухудшает условия эксплуатации, Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем получения полых деталей с коническим патрубком на конце и улучшение условий эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что локальное приложение усилия производят путем динамического нагружения, осуществляют двусторонний торцевой подпор трубчатой заготовки, а последнюю выполняют длиной, большей длины детали на величину, равную полуразности большего и меньшего. диаметров конического патрубка.

В устройстве для осуществления способа крышка матрицы выполнена с выемкой, сочлененной с формообразующим коническим участком матрицы и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров упомянутого участка матрицы, Кроме того, в устройстве средство воз. вратно-поступательного перемещения толкателей выполнено в виде втулки с радиальными пазами, установленной на приводном штоке с возможностью относительного осевого перемещения и взаимодействия с буртом штока и боковой поверхностью полости основания, а также шариков, размещенных в радиальных пазах втулки, при этом толкатели неподвижно связаны с упомянутой втулкой, на штоке и боковой поверхности полости основания выполнены кольцевые канавки, а шарики размещены с возможностью поочередного взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок.

На фиг.1 изображены исходная заготовка, вырезанная из трубы, и готовая деталь. полученная после раздачи конца заготовки на конус; на фиг.2 — схема устройства для реализации способа; на фиг.3 — то же, с элементами механизации.

Пример. Основные данные: длина детали L,. 250 мм. длина конической части

150 мм, диаметр большего основания конуса D„=48 мм. Материал заготовки — алюминиевый сплав АМг6М.

Из прессованной трубы 38 х 1,5 вырезают заготовку длиной L=i +H =L +0,5 (0л—

d>) =. 250 + 5 = 255 мм, В полости заготовки

1 (фиг.2) помещают эластичный пуансон 2, например, из полиуретана. Заготовку размещают в матрице 3, снабженной крышкой

4 с выемкой 5, сочлененной с формообразующим коническим участком матрицы и

10

40 стью относительного осевого перемещения

55

35 имеющий вид четверти тора, образованного радиусом Н=0,5 (D — сЦ=5 мм. Бабка высокоскоростного молота при помощи нажимного штока (не показан) воздействует на пуансон

2 . Торец заготовки в процессе раздачи взаимодействует со сферической поверхностью выемки, в результате чего возникает усилие, воздействующее на торцы заготовки, осевая составляющая которого обеспечивает ее двусторонний торцевой подпор, После завершения процесса формообразо/ вания крышка 4 отделяется от матрицы 3 и готовая деталь извлекается выталкивателем

6 .

Динамический характер нагружения эластичного пуансона со стороны большего диаметра конуса позволяет локализовать деформацию в верхней части пуансона, что снижает энергозатраты на деформирование, улучшает условия формообразования и исключает потерю устойчивости на цилиндрической части детали.

Устройство для изготовления полых деталей из трубчатой заготовки (фиг,3) состоит из подвижной плиты 1 с закрепленным на ней пуансоном 2, плиты 3 с неподвижным основанием 4, на котором установлена обойма 5 с матрицей 6, имеющей формообразующий конический участок и разьемную крышку 7, Обойма с матрицей закреплена на основании 4 кольцом 8, В полости основания размещен выталкиватель 9, а; а крышке 7 матрицы закреплены толкатели

10, нерабочие концы которых также размещены в полости основания 4 и связаны со средством возвратно-поступательного перемещения, выполненным в виде жестко связанной с толкателями втулки 11, установленной на приводном штоке 12 с возможнои взаимодействия с буртом.13 штока и боковой поверхностью полости основания 4, На штоке 12 и боковой поверхности основания

4 выполнены кольцевые канавки 14 и 15

Шарики 16 размещены в радиальных пазах

17 втулки 11 с возможностью поочередного взаимодействия с поверхностями канавок

14 и 15, Крышка 7 матрицы выполнена с выемкой 18, сочлененной с формообразующим коническим участком матрицы и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразнос.ги большего и меньшего диаметров упомянутого участка матрицы, Устройство работает следующим образом, В исходном перед ударом положении изображенном на левой части фиг.3, в полости матрицы 6 установлена заготовка 19 с эластичным пуансоном 20. Крышка 7 фикси1741949

55 руется относительно обоймы 5 механизмом фиксации (не показан ). Шток 12 находится в крайнем нижнем положении, При рабочем ходе пуансон 2 взаимодействует с эластичным пуансоном 20. Верхняя кромка заготовки скользит по сферической поверхности выемки 18, Под действием радиального усилия от эластичного пуансона 20 и двустороннего торцевого подпора заготовки путем взаимодействия с выемкой 18 осуществляется раздача конца трубы. После завершения процесса деформирования механизм фиксации освобождает крышку 7, подвижная плита 1 с пуансоном 2 перемещается вверх. Шток 12 от привода возвратно-поступательного перемещения движется вверх совместно с втулкой 11, усилие на которую передается через шарики 16, При этом толкатели 10 взаимодействуют с частями разьемной крышки 7, перемещая их вверх, Под действием пружин, установленных враспор в вертикальной плоскости разъема крышки (не показаны) части крышки расходятся, освобождая проход для большего диаметра патрубка, При достижении канавки 15 шарики 16 выходят из зацепления со штоком

12 и движение втулки 11 и крышки 7 прекращается. При дальнейшем ходе штока 12 его торец взаимодействует с выталкивателем 9, который извлекает готовую деталь из полости матрицы. После сьема детали шток 12 перемещается вниз. Бурт 13 штока взаимодействует с торцом втулки 11, шарики утапливаются в канавку 14 штока и через толкатели 10 усилие штока передается на крышку 7, перемещая ее в крайнее нижнее положение. После установки новой заготовки цикл повторяется.

Использование изобретения позволит расширить технологические возможности путем получения полых деталей с коническим патрубком на конце, При этом повышается степень раздачи и обеспечивается улучшение условий эксплуатации, Формула изобретения

1. Способ изготовления полых деталей из трубчатой заготовки путем раздачи ее конца эластичной средой, включающий локальное приложение усилия с перемещением очага деформации от торца трубчатой заготовки по направлению образующей участка раздачи с одновременным торцевым

50 подпором трубчатой заготовки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем получения полой детали с коническим патрубком на ее конце, локальное приложение усилия производят путем динамического на гружения, осуществляют двусторонний торцевой подпор трубчатой заготовки, а последнюю выполняют длиной, большей длины детали на величину, равную полуразности большего и меньшего диаметров конического патрубка.

2. Устройство для изготовления полых деталей из трубчатой заготовки, содержащее подвижную плиту с закрепленным на ней пуансоном, неподвижное основание с полостью, на котором установлена матрица, имеющая формообразующий конический участок и крышку, размещенный в полости основания выталкиватель, закрепленные на крышке матрицы и имеющие средство возвратно-поступательного перемещения толкатели, нерабочие концы которых также размещены в полости основания, а также установленный с возможностью взаимодействия с выталкивателем приводной шток с буртом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем получения полой детали с коническим патрубком на ее конце, крышка матрицы выполнена с выемкой, сочлененной с формообразующим коническим участ- . ком последней и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров упомянутого участка матрицы, 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации, средство возвратно-поступательного перемещения толкателей выполнено в виде втулки с радиальными пазами, установленной на приводном штоке с возможностью относительного осевого перемещения и взаимодействия с буртом штока и боковой поверхностью полости основания, а также шариков. размещенных в радиальных пазах втулки, при этом толкатели неподвижно связаны с упомянутой втулкой, на штоке и боковой поверхности полости осн-вания выполнены кольцевые канавки, а шарики размещены с возможностью поочередного взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок, 1741949

4п c

cy ãò - — -1 с„Р У с 50

Составитель В.И.Маляковский

Редактор Н,Лазаренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В, Гирняк

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5