Способ формообразования деталей двоякой кривизны

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению элементов штампосварных оболочек. Формообразование на первом и втором переходах осуществляют последовательными нажатиями, начиная от широкой торцевой кромки торовой части заготовок. На первом переходе получают сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в широтном направлении. На втором переходе получают торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении. Формообразование на первом и втором переходах производится на одном и том же универсальном штампе со сферическими матрицей и пуансоном. Снижается трудоемкость и улучшается качество изделий. 2 ил.

Изобретение относится к обработке деталей давлением, в частности к изготовлению элементов штампосварных оболочек двоякой кривизны.

Известны способы формообразования деталей двоякой кривизны, основанные на применении методов последовательных местных нажатий с использованием универсальных или специальных штампов (Мошнин Е.Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах, М., МашГиз, 1959, Куклин О.С., Брук М.Б. Технология и оборудование для формообразования толстостенных оболочек и их элементов, Л., ЦНИИ "Румб", 1986).

Известен способ формообразования листовых заготовок двоякой кривизны путем последовательных нажатий с перемещением заготовки (а.с. 1574316, кл. В 21 D 11/00), при котором одновременно создают кривизну в обоих направлениях. Формообразование по этому способу осуществляют в два этапа, на первом из которых формуют сферическую поверхность с кривизной, равной меньшей из заданных, а на втором этапе осуществляют окончательное формообразование с увеличением кривизны до требуемой в соответствующем направлении при сохранении полученной ранее кривизны во взаимно-перпендикулярных направлениях.

Кроме того, с целью снижения усилия формовки и предотвращения гофрообразования по кромкам, формообразование заготовки начинают от торцевой короткой кромки, причем формование на первом этапе совмещают с правкой коробоватости, а на втором этапе - с правкой волнистости.

При использовании указанного способа формование производят таким образом, что после получения радиуса в радиальном направлении его переформовывают в меридиональном направлении, одновременно сохраняя ранее полученный радиус в меридиональном направлении. Традиционно такое формообразование проводят на горячей заготовке, а при применении холодного формообразования необходима термообработка готовой детали и большое количество оснастки. Кроме того, допуски по размерам у заготовок не отвечают современным требованиям.

Известен способ формообразования изделий двойной кривизны из листа (а.с. 1616746 от 18.07.88 г. , В 21 D 11/20), включающий формообразование в два перехода, на первом из которых придают кривизну в одном направлении, а на втором - окончательную форму, причем формообразование на первом переходе осуществляют в направлении наибольшей кривизны изделия, обеспечивая кривизну, равную разности между наибольшей и наименьшей кривизной изделия, а на втором переходе получают окончательную форму. Формообразование производят сферическим инструментом, имеющим кривизну, соответствующую наименьшей кривизне изделия. Однако для использования вышеназванного способа формообразования необходимо иметь много крупногабаритной штамповой оснастки, а в отдельных случаях применять операцию горячей гибки.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ формообразования деталей двойной кривизны, преимущественно элемента сферической или тороидальной оболочки (а. с. 1299656 от 19.08.85 г., кл. 4 В 21 D 11/20), при котором заготовку формообразуют в два перехода, на первом из которых придают кривизну в одном направлении, а на втором - окончательную форму, причем на первом переходе образуют коническую поверхность, у которой, по меньшей мере, один радиус поперечного сечения равен радиусу оболочки в широтном направлении.

В результате использования этого способа формообразования, деталь, приобретая заданную форму, имеет высокий уровень остаточных деформаций и утонений, что требует термообработки после гибки.

Задачей настоящего изобретения является создание такого способа формообразования деталей двоякой кривизны, который позволяет получить готовое изделие высокого качества при одновременном упрощении процесса формообразования детали и снижении трудоемкости, энергоемкости и металлоемкости ее изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в соответствии с предложенным способом формообразования деталей двоякой кривизны у элементов торосферической оболочки заготовку формуют методом последовательных нажатий за два перехода. Однако в отличие от ранее применявшихся способов гибки, на первом переходе получают сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в широтном направлении, на втором переходе - торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении, при этом на обоих переходах формообразование начинают от широкой торцевой кромки заготовки.

Таким образом, в предлагаемом способе большая часть заготовки получает заданный радиус уже на первом переходе и не требует дальнейшей переформовки. На втором переходе доводят до заданного радиуса лишь торовую часть в меридиональном направлении, т.е. осуществляют гибку по кривизне одного направления. Это значительно снижает трудоемкость процесса, а осуществление формообразования последовательными нажатиями, начиная от широкой торцевой кромки торовой части заготовки дает возможность уменьшить возникающие деформации и утонение заготовки. Начало нажатий от торцевой широкой кромки торовой части заготовки уменьшает деформацию в месте перехода тора в сферу, где радиальные деформации имеют наибольшие значения.

Таким образом, в результате применения предложенного способа формообразования деталей двоякой кривизны решается задача упрощения этого процесса и снижения его трудоемкости при одновременном улучшении качества готового изделия.

Кроме того, весь процесс гибки реализуется на одном универсальном штампе, что позволяет решить задачу снижения трудоемкости процесса и металлоемкости оснастки.

Использование предлагаемого способа дает следующий технический результат: снижается трудоемкость процесса формообразования детали двойной кривизны, уменьшаются возникающие радиальные деформации готовой детали и ее утонения, уменьшается цикл работ, необходимый для изготовления детали двоякой кривизны.

Сущность изобретения поясняется схемами: фиг. 1 - схема формообразования торосферической детали на первом переходе; фиг. 2 - поперечное сечение формообразуемой торосферической детали (лепестка оболочки).

Заготовка 1 имеет широкую торцевую кромку 2 в торовой части с заданными радиусами: R_т.ш - в широтном направлении и R_т.м. - в меридиональном направлении, которые по линии 3 переходят в сферическую часть с радиусами R_сф.

Формообразование на первом переходе осуществляется в универсальном штампе, имеющем матрицу 4 и пуансон 5 со сферической поверхностью, радиусы закруглений которых в местах контакта с заготовкой имеют сферическую поверхность, меньшую чем у заданного радиуса сферы заготовки R_сф на величину пружинения материала заготовки.

На втором переходе, как правило, на специальном штампе, который повторяет форму торовой части с учетом пружинения, осуществляют последовательными нажатиями доводку торовой части заготовки до заданного радиуса в меридиональном направлении R_т.м.

При этом формообразование на первом и втором переходе начинают от широкой торцевой кромки 2, которая находится в торовой части заготовки.

Формообразование на втором этапе можно производить на том же универсальном штампе со сферическими матрицей и пуансоном, но с укладкой технологических прокладок перпендикулярно поперечному сечению детали (фиг.2).

Опытная проверка предложенного способа формообразования завершена на штатных торосферических лепестках в ГУП "Адмиралтейские верфи".

Заготовку формообразовывали в холодном состоянии за два перехода, на первом из которых придали промежуточную кривизну в одном направлении, а на втором проходе - окончательную форму, причем на первом переходе получили сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в широтном направлении, на втором переходе - торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении. Формообразование на обоих переходах осуществлялось последовательными нажатиями, начиная от широкой торцевой кромки заготовок. Предложенный способ осуществлен на прессе "Карбокс" в одном универсальном штампе. Марка штампа тип I НТД.Т. 043-99, используемого для сферических деталей. По сравнению с другим возможным способом изготовления - горячей штамповкой, предложенный способ позволяет снизить в 3-4 раза трудоемкость и цикл изготовления деталей. Замеренные значения деформаций составляют до 4,4% и утонений до 3%, что в 2-2,5 раза ниже, чем при горячем формообразовании, что снижает металлоемкость процесса.

Формула изобретения

Способ формообразования деталей двоякой кривизны у элементов торосферической оболочки, включающий формообразование заготовки последовательными нажатиями за два перехода, отличающийся тем, что на первом переходе получают сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в широтном направлении, а на втором - торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении, при этом на обоих переходах формообразование начинают от широкой торцевой кромки заготовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2