Способ вытяжки тонкостенных изделий сложной формы

Изобретение относится к области обработки листовых металлов давлением и может быть использовано для изготовления тонкостенных изделий сложной формы многопереходной давильной обработкой. Используют технологические пластины с отверстиями размерами, не меньшими размеров заготовки, и толщиной, зависимой от пластичности материала заготовки и радиуса сопряжения рабочих поверхностей давильной головки. Технологические пластины устанавливают на профильной оправке, соответствующей сложной форме тонкостенного изделия, пакетом высотой, равной глубине вытяжки изделия. При этом на периферии заготовки разглаживают гофры и образуют круговой участок движениями давильной головки вдоль оправки. Прерывают процесс вытяжки между переходами для удаления из пакета очередной технологической пластины и выполняют следующий переход вытяжки изделия. Причем на первом переходе получают частично деформированную заготовку изделия с заданной глубиной вытяжки и плоским периферийным участком, а на каждом последующем переходе выполняют вытяжку заготовки на глубину, равную толщине ранее удаленной технологической пластины, с разглаживанием гофров на периферийном участке. Расширяются технологические возможности вытяжки тонкостенных изделий сложной формы при мелкосерийном и единичном производстве. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области обработки листовых металлов давлением и может быть использовано для изготовления тонкостенных изделий сложной формы при мелкосерийном и единичном производстве.

Известен способ вытяжки оболочек сложного профиля, при котором исходную заготовку устанавливают на профильную оправку и воздействуют на заготовку деформирующими роликами с разделением деформации между роликами на несколько очагов путем их радиального смещения при равенстве радиальных усилий на величину, которую устанавливают в зависимости от механических свойств стали заготовки, радиуса рабочего профиля ролика и толщины заготовки. Воздействие на заготовку осуществляют роликами с различным радиусом рабочей поверхности, при этом формирование окончательного профиля заготовки выполняют роликом с наименьшим радиусом (Патент RU №2343035 С2. Способ ротационной вытяжки оболочек сложного профиля. - МПК: B21D 22/16. - 10.01.2009).

Известен способ изготовления тонкостенных оболочек сложной формы путем многопереходной давильной обработки листовой заготовки, зафиксированной на оправе, при продольном перемещении давильного инструмента, и формообразование проводят одновременно двумя давильными роликами, черновым и чистовым. Причем черновой ролик настраивают с опережением движения относительно чистового, а траектории движения роликов задают отдельно для каждого ролика с учетом температурных деформаций от нагрева оправы на предыдущем переходе (Патент RU №2511166 C1. Способ изготовления тонкостенных оболочек сложной формы. - МПК: B21D 22/16, B21D 51/16. - 10.04.2014). Данный способ принят за прототип.

Недостатком известных способов является ограниченность процесса вытяжки тонкостенных изделий сложной формы.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является возможность вытяжки тонкостенных изделий сложной формы при мелкосерийном и единичном производстве.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым техническим решением, является расширение возможности вытяжки тонкостенных изделий сложной формы при мелкосерийном и единичном производстве.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе вытяжки тонкостенных изделий сложной формы, включающем многопереходную давильную обработку плоской тонколистовой заготовки, зафиксированной на профильной оправке, соответствующей сложной форме тонкостенного изделия, продольным перемещением давильной головки, выполненной с радиусом сопряжения рабочих поверхностей, и радиальным смещением относительно оправки согласно предложенному техническому решению,

для многопереходной давильной обработки плоской тонколистовой заготовки используют технологические пластины с габаритами, по крайней мере, не меньшими размеров заготовки, и толщиной, зависимой от пластичности материала заготовки и радиуса сопряжения рабочих поверхностей давильной головки, выполненных с отверстиями, последними пластины устанавливают на профильной оправке пакетом высотой, равной глубине вытяжки изделия, и многопереходную давильную обработку плоской тонколистовой заготовки ведут вытяжкой на оправке с образованием на периферии заготовки плоского кругового участка путем разглаживания на технологических пластинах образующихся гофр радиальными смещениями давильной головки от периферии заготовки к центру и обратно с прерыванием процесса вытяжки заготовки между переходами для удаления из пакета очередной технологической пластины и выполнения следующего перехода вытяжки заготовки, для чего первым переходом получают частично деформированную заготовку с заданной глубиной вытяжки и плоским периферийным участком, а каждым последующим переходом вытяжку заготовки выполняют на глубину, равную толщине ранее удаленной технологической пластины, с разглаживанием гофров на периферийном участке;

отверстия в технологических пластинах соответствуют профилю сечения оправки на уровне выполняемого перехода вытяжки заготовки;

многопереходную давильную обработку плоской тонколистовой заготовки выполняют виброударным инструментом.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного способа вытяжки тонкостенных изделий сложной формы, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение может быть реализовано на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 показана схема 1-го перехода вытяжки тонкостенного изделия; на фиг. 2 - то же, с последним переходом; на фиг. 3 - вид с торца.

Сущность предлагаемого способа вытяжки тонкостенного изделия сложной формы заключается в том, что для вытяжки плоской тонколистовой заготовки 1 толщиной b наряду с профильной оправкой 2, соответствующей сложной форме изделия, используют технологические пластины 3 с габаритами, по крайней мере, не меньшими размеров заготовки 1, и толщиной t, зависимой от пластичности σ_τ материала заготовки 1 и радиуса r сопряжения рабочих поверхностей давильной головки 4, выполненные с отверстиями, последними технологические пластины 3 устанавливаются на профильной оправке 2 пакетом высотой h, равной глубине вытяжки тонкостенного изделия (Фиг. 1). Вытяжку тонкостенных изделий сложной формы выполняют путем многопереходной давильной обработки плоской тонколистовой заготовки 1, зафиксированной на профильной оправке 2 с помощью прижима 5, виброударным инструментом с закрепленной на нем давильной головкой 4, выполненной с радиусом r сопряжения рабочих поверхностей. Вытяжку тонкостенного изделия ведут движениями давильной головки 4 вдоль профильной оправки 2 и радиальными смещениями от периферии заготовки 1 к центру и обратно с образованием на периферии заготовки 1 кругового участка 6 с разглаживанием на технологических пластинах 3 гофр, образовавшихся на круговом участке 6 заготовки 1 в процессе вытяжки, с прерыванием процесса вытяжки между переходами для удаления из пакета очередной технологической пластины 3 и выполнения следующего перехода вытяжки (Фиг. 2). Отверстия в технологических пластинах 3 соответствуют профилю сечения оправки 2 на уровне выполняемого перехода вытяжки заготовки. Для этого первым переходом получают частично деформированную заготовку 1 с заданной глубиной вытяжки и плоским периферийным участком 6, а каждым последующим переходом выполняют вытяжку заготовки 1 на глубину, равную толщине t удаленной технологической пластины 3, с разглаживанием гофров на периферийном круговом участке 6 заготовки 1 изделия (Фиг. 3).

Пример осуществления вытяжки тонкостенного изделия сложной формы

Вытяжку тонкостенного изделия коробчатой формы с габаритами 40×40×20 мм осуществляли на токарном станке давильной обработкой плоской тонколистовой заготовки 1 из алюминиевого сплава марки Д16М толщиной b=1,5 мм на оправке 2 с прямоугольным профилем в поперечном сечении, соответствующей коробчатой форме изделия, закрепленной на планшайбе 7 с возможностью поворота в том или другом направлении вращения. Давильную обработку заготовки 1 выполняли за пять переходов давильной головкой 4 диаметром 15 мм с радиусом сопряжения рабочих поверхностей r=3 мм посредством виброударного инструмента, например вибромолотка, с частотой ударов f=100 Гц, перемещением давильной головки 4 вдоль оправки 2 и радиальным смещением ее от периферии заготовки 1 к центру и обратно с образованием на периферии заготовки 1 кругового участка 6. Для давильной обработки заготовки 1 использовали технологические пластины 3 из стали марки Ст20 с габаритами, по крайней мере, не меньшими размеров заготовки 1, и толщиной t=4 мм, выбранной в зависимости от пластичности σ_τ материала заготовки 1 и радиуса r сопряжения рабочих поверхностей давильной головки 4. Технологические пластины 3 были выполнены с отверстиями, соответствующими профилю сечения оправки 2, причем на уровне каждого последующего перехода вытяжки, которыми технологические пластины 3 устанавливались на профильной оправке 2 пакетом высотой h=4 мм × 4=16 мм, затем последовательно удалялись с оправки 2 по мере выполнения переходов. Технологические пластины 3 были закреплены на планшайбе 7 токарного станка с помощью быстросъемных стяжных элементов 8. Перед давильной обработкой плоской тонколистовой заготовки 1 последнюю фиксировали на торце профильной оправки 2 прижимом 5, установленным в шпинделе задней бабки токарного станка, с усилием Р давления на заготовку 1, обеспечивающим устойчивое положение плоской тонколистовой заготовки 1 на торце профильной оправки 2 от смещения под воздействием крутящего момента, вызываемого силами трения при давильной обработке заготовки 1. Вытяжку вели на профильной оправке 2 с образованием на периферии заготовки 1 плоского кругового участка 6 путем разглаживания на технологических пластинах 3 образующихся гофр радиальными смещениями давильной головки 4 от периферии заготовки 1 к центру и обратно, что позволяло концентрировать массу материала для продольной вытяжки заготовки 1. Вытяжку заготовки 1 вели с прерыванием процесса между переходами для удаления из пакета очередной технологической пластины 3, во время которого прижим 5 отводили от заготовки 1, последнюю снимали с оправки 2, затем разъединяли стяжные элементы 8 и удаляли очередную технологическую пластину 3. Затем оставшийся пакет технологических пластин 3 закрепляли стяжными элементами 8, на оправку 2 устанавливали заготовку 1 и поджимали прижимом 5, после чего выполняли следующий переход вытяжки изделия. При этом первым переходом получили частично деформированную заготовку 1 с определенной глубиной вытяжки и плоским периферийным участком 6. Каждым последующим переходом вытяжку заготовки 1 выполняли на глубину 4 мм, равную толщине t=4 мм ранее удаленной технологической пластины 3, с разглаживанием на следующей технологической пластине 3 гофров, образующихся на периферийном участке 6 в процессе вытяжки. Разглаживание гофров на последнем переходе вытяжки выполняли на планшайбе 7 токарного станка.

Предложенная технология вытяжки не требует дорогостоящего оборудования и позволит более эффективно изготавливать тонкостенные изделия сложной формы в мелкосерийном и единичном производствах.

1. Способ вытяжки тонкостенных изделий сложной формы, включающий фиксацию плоской тонколистовой заготовки на профильной оправке, соответствующей сложной форме тонкостенного изделия, многопереходную давильную обработку продольно перемещающейся давильной головкой, выполненной с радиусом сопряжения рабочих поверхностей и радиальным смещением относительно оправки, отличающийся тем, что используют технологические пластины с отверстиями, габаритные размеры каждой из которых по меньшей мере не менее размеров плоской тонколистовой заготовки, и толщиной, выбранной в зависимости от пластичности материала указанной заготовки и радиуса сопряжения рабочих поверхностей давильной головки, устанавливают упомянутые пластины на профильной оправке пакетом высотой, равной глубине вытяжки тонкостенного изделия, затем плоскую тонколистовую заготовку фиксируют на торце профильной оправки, в процессе давильной обработки на периферии вытягиваемой заготовки разглаживают гофры с образованием плоского кругового участка посредством радиального смещения давильной головки от периферии указанной заготовки к центру и обратно, прерывают давильную обработку между переходами и удаляют поочередно технологические пластины из пакета, при этом на первом переходе давильной обработки получают частично деформированную заготовку с заданной глубиной вытяжки и плоским периферийным участком, а на каждом последующем переходе вытяжку заготовки выполняют на глубину, равную толщине ранее удаленной технологической пластины с разглаживанием гофров на ее периферийном участке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют технологические пластины, отверстия в которых соответствуют профилю сечения оправки на уровне выполняемого перехода давильной обработки заготовки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давильную обработку плоской тонколистовой заготовки выполняют виброударным инструментом.