Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению плоских фланцев на трубных заготовках при осуществлении процесса равномерной раздачи. Штамп содержит пуансон для раздачи трубной заготовки, расположенный между верхней и нижней плитами. Толкающий пуансон установлен на верхней плите. Матрица для предварительного обжима функционально формирует цилиндрическую часть заготовки. Узел формообразования плоского фланца изделия образован из концентрично расположенных относительно друг друга основания, секционной матрицы и клинового механизма, состоящего из клиньев, жестко зафиксированных на секторах секционной матрицы, и нажимного кольца, с возможностью формообразования плоского фланца изделия посредством истечения металла в процессе штамповки в полость между секторами секционной матрицы и основанием. Верхняя плита, матрица для предварительного обжима и узел формообразования плоского фланца изделия выполнены подпружиненными относительно друг друга посредством пружин сжатия с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и формообразования заготовки. Техническим результатом изобретения является обеспечение получения плоских фланцев на трубных заготовках и повышение ресурса материала заготовки. 4 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению плоских фланцев на трубных заготовках при осуществлении процесса равномерной раздачи.

Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются известные из уровня техники штампы для раздачи трубных заготовок, состоящие из верхней и нижней плит и пуансона для раздачи (атлас «Ковка и Штамповка» (4 тома) // М.: Машиностроение. - 1985 г. Т.4 «Листовая штамповка». - с.223).

К недостаткам данных известных из уровня техники устройств следует отнести отсутствие подпора кромки получаемого фланца, что приводит к загибанию кромки фланца кверху и, следовательно, отклонению его формы от плоской, что приводит к необходимости проведения дополнительной операции калибровки фланца.

В основу заявленного изобретения положена задача создания такого штампа совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, конструкция которого позволяет получать плоские фланцы на трубных заготовках за один переход при деформировании в холодном состоянии с возможностью повышения ресурса пластичности материала трубной заготовки за счет использования эффекта Баушингера.

Поставленная задача решается посредством того, что штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, содержащий пуансон для раздачи трубной заготовки, который расположен между верхней и нижней плитами, согласно изобретению дополнительно снабжен толкающим пуансоном, установленным на верхней плите; матрицей для предварительного обжима, функционально формирующей цилиндрическую часть заготовки; узлом формообразования плоского фланца изделия, организованным концентрически расположенными основанием, жестко зафиксированным на нижней плите, секционной матрицей и клиновым механизмом, функционально обеспечивающим радиальное возвратно-поступательное перемещение секторов секционной матрицы и состоящим из клиньев, жестко зафиксированных на секторах секционной матрицы, и нажимного кольца, с возможностью формообразования плоского фланца изделия посредством истечения металла в процессе штамповки в полость между секторами секционной матрицы и основанием, при этом верхняя плита, матрица для предварительного обжима и узел формообразования плоского фланца изделия выполнены подпружиненными относительно друг друга посредством пружин сжатия с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и формообразования заготовки в три этапа: на первом этапе при осевом перемещении верхней плиты в направлении к нижней плите осуществляется перемещение секторов секционной матрицы в направлении к продольной оси штампа до взаимодействия друг с другом, с возможностью образования полости под формообразование плоского фланца; на втором этапе матрица для предварительного обжима заготовки, функционально обеспечивающая предварительный обжим заготовки при прямом ходе и окончательный обжим при обратном ходе, перемещается в осевом направлении к нижней плите до взаимодействия с клиновым механизмом; на третьем этапе происходит осевое перемещение толкающего пуансона в направлении к нижней плите, функционально обеспечивающее процесс деформирования трубной заготовки.

Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем поясняется графическими материалами, где

- на фиг.1 изображен штамп в крайнем верхнем положении;

- на фиг.2 изображен штамп в промежуточном положении, занимаемом им после первого этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите;

- на фиг.3 изображен штамп в промежуточном положении, занимаемом им после второго этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите;

- на фиг.4 изображен штамп в крайнем нижнем положении, занимаемом им после третьего этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите.

Заявленный штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем состоит из нижней плиты 1, на которой с помощью винтов 2 монтируется основание 3, фиксирующее пуансон для раздачи трубной заготовки 4. В пазах, выполненных в основании 3, установлены секторы секционной матрицы 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении с помощью установленных на них клиньев 6, преобразующих в радиальные перемещения секторов секционной матрицы 5 возвратно-поступательные перемещения нажимного кольца 7, имеющего возможность перемещаться вдоль продольной оси штампа благодаря трем винтам 8 скольжения и пружинам 9 сжатия, с помощью которых оно подвижно соединено с матрицей 10 для предварительного обжима, взаимодействующей с пружинами 11 сжатия и винтами 12 скольжения, позволяющими ей совершать поступательные перемещения в осевом направлении относительно верхней плиты 13 и проходящими сквозь промежуточную плиту 14, закрепленную на верхней плите 13 с помощью винтов 15 и фиксирующую толкающий пуансон 16, который служит для проталкивания трубной заготовки 17 через рабочее отверстие матрицы для предварительного обжима 10 и наталкивания ее на пуансон 4 для раздачи трубной заготовки. Пружины 18 сжатия служат для перемещения в радиальном направлении от центра основания 3 секторов секционной матрицы 5, перемещение которых снаружи ограничено штифтами 19.

Заявленный штамп для равномерной раздачи плоского фланца на трубной заготовке работает следующим образом.

В крайнем верхнем положении трубная заготовка 17 находится внутри матрицы для предварительного обжима 10, секторы секционной матрицы 5 разведены под действием пружин 18 сжатия и упираются в штифты 19 (фиг.1). Когда верхняя плита 13 начинает движение вниз (рабочий ход) из крайнего верхнего положения, заодно с ней как единое целое перемещаются жестко с ней связанные промежуточная плита 14 и толкающий пуансон 16, а также нежестко связанные с ней при помощи винтов 12 скольжения и пружин 11 сжатия матрица 10 для предварительного обжима и связанное с ней при помощи винтов 8 скольжения и пружин 9 сжатия нажимное кольцо 7. После этого происходит контакт нажимного кольца 7 с клиньями 6, установленными на секторах секционной матрицы 5, что при продолжении рабочего хода приводит к сжиманию пружин 18 сжатия и перемещению секторов секционной матрицы 5 в радиальном направлении к центру основания 3 до взаимодействия друг с другом, после чего дальнейшее их перемещение станет невозможным; взаимные перемещения нажимного кольца 7, матрицы 10 для предварительного обжима и верхней плиты 13 на данном этапе исключаются за счет пружин 9 и 11 сжатия. После смыкания секторов секционной матрицы 5 начинают сжиматься пружины 9 сжатия, и матрица 10 для предварительного обжима начинает приближаться к секционной матрице 5 до взаимодействия с клиньями 6, после чего дальнейшее ее перемещение станет невозможным. После этого начинают сжиматься пружины 11 сжатия, толкающий пуансон 16 входит в матрицу 10 для предварительного обжима и проталкивает через ее рабочее отверстие трубную заготовку 17, в результате чего происходит уменьшение ее диаметра, после чего она наталкивается на пуансон 4 для раздачи трубной заготовки, что приводит к образованию плоского фланца при перемещении деформируемого конца трубной заготовки 17 внутри полости, образованной основанием 3 и секционной матрицей 5, осуществляющей подпор кромки трубной заготовки 17 и предотвращающей ее выворот. Таким образом, при деформировании трубной заготовки 17 путем последовательного проведения операций обжима и раздачи на одной позиции реализуется эффект Баушингера, заключающийся в увеличении ресурса пластичности и снижении механических характеристик материала заготовки. Сжимание пружин 11 сжатия и формоизменение трубной заготовки 17 продолжаются вплоть до завершения рабочего хода пресса и достижения крайнего нижнего положения верхней плиты 13. В конце рабочего хода на трубной заготовке 17 получен необходимый плоский фланец, верхняя ее часть осталась необжатой и находится внутри матрицы 10 для предварительного обжима. После этого начинается обратный ход пресса, и вся кинематика процесса работы штампа повторяется в обратном порядке: верхняя плита 13 начинает подниматься, при этом разжимаются пружины 11 сжатия и толкающий пуансон 16 выходит из матрицы 10 для предварительного обжима, после чего начинают разжиматься пружины 9 сжатия, матрица 10 для предварительного обжима начинает движение в направлении от нижней плиты, в результате чего происходит увеличение расстояния между секционной матрицей 5 и матрицей 10 для предварительного обжима, при этом верхняя необжатая часть трубной заготовки 17 протягивается сквозь рабочее отверстие матрицы 10 для предварительного обжима, формируя полую цилиндрическую часть готового изделия 20; это происходит по той причине, что плоский фланец, образованный на трубной заготовке 17, по окончании рабочего хода оказался зафиксирован в полости между основанием 3 и секционной матрицей 5. После того как кромка готового изделия выйдет из рабочего отверстия матрицы 10 для предварительного обжима, нажимное кольцо 7 начинает движение вверх, пружины 18 сжатия начинают перемещать секторы секционной матрицы 5 в радиальном направлении кнаружи до тех пор, пока они не упрутся в упоры 19, после чего верхняя плита 13, промежуточная плита 14, толкающий пуансон 16, матрица 10 для предварительного обжима и нажимное кольцо 7 перемещаются как единое целое до достижения верхней плитой 13 ее крайнего верхнего положения. Обратный ход завершен, готовое изделие 20 можно извлечь из штампа.

Таким образом, в конструкции предлагаемого штампа реализован механизм, позволяющий осуществить последовательное совмещение операций обжима трубной заготовки по всей длине и раздачу плоского фланца на трубной заготовке с подпором деформируемой кромки с помощью плоской матрицы с целью реализации эффекта Баушингера, проявляющегося в увеличении ресурса пластичности и снижении механических характеристик материала заготовки, таких как предел прочности и предел текучести.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого сверхсуммарного технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном техническом решении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования при обработке металлов давлением и может быть реализован, например, для равномерной раздачи плоских фланцев на трубных заготовках при совмещении процессов обжима и раздачи с целью использования эффекта Баушингера для увеличения ресурса пластичности материала заготовки;

- для заявленного штампа в том виде, в котором он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект, штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, содержащий пуансон для раздачи трубной заготовки, который расположен между верхней и нижней плитами, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен: толкающим пуансоном, установленным на верхней плите; матрицей для предварительного обжима, функционально формирующей цилиндрическую часть заготовки; узлом формообразования плоского фланца изделия, организованным из концентрично расположенных относительно друг друга основания, жестко зафиксированного на нижней плите, секционной матрицы и клинового механизма, функционально обеспечивающим радиальное возвратно-поступательное перемещение секторов секционной матрицы и состоящим из клиньев, жестко зафиксированных на секторах секционной матрицы, и нажимного кольца, с возможностью формообразования плоского фланца изделия посредством истечения металла в процессе штамповки в полость между секторами секционной матрицы и основанием, при этом верхняя плита, матрица для предварительного обжима и узел формообразования плоского фланца изделия выполнены подпружиненными относительно друг друга посредством пружин сжатия с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и формообразования заготовки в три этапа: на первом этапе - с возможностью образования полости для формообразования плоского фланца посредством осевого перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите, вследствие чего осуществляется перемещение секторов секционной матрицы в направлении к продольной оси штампа до взаимодействия друг с другом; на втором этапе матрица для предварительного обжима заготовки, функционально обеспечивающая предварительный обжим заготовки при прямом ходе и окончательный обжим при обратном ходе, перемещается в осевом направлении к нижней плите до взаимодействия с клиновым механизмом; на третьем этапе происходит осевое перемещение толкающего пуансона в направлении к нижней плите, функционально обеспечивающее процесс деформирования трубной заготовки.