SU1426677A1 - Способ раздачи цилиндрических тонкостенных оболочек и штамп дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к листовой штамповке. Цель - повышение степени деформации и качества за счет создани  дополнительных окружных усилий , направленных к наиболее утончившимс  участкам обоомочки. На первом этапе раздачи две ползушки (П) 8, установленные на каждом разжимном сак-торе (PC) t, сведены вместе за счет действи  n-pYKHii 10, а шарн1фно скрепленные с П 8 рычаги () 12 механизмов принудительного окружного перемещени  П 8 перемещаютс  вместе с PC 1 После деформировани  оболочки 2 до средней окр-ухсной деформации, составл ющей 10.,.20% от предельнойf обща  ось 13 кахщой пары Р 12 упираетс  в стенку радиального паза. За счет последующего вращени  Р 12 вокруг осей 13 П 8 приобретают дополнительную . окружную скорость, активно зоздейст- ву  на внутреннюю поверхность оболочки 2 силами трени . После раздачи последней до средней окружной деформа- ции, составл ющей 40-60% предельной, направлени  окружных скоростей каждой П В вместе с направлени ми действий окружных усилий измен ютс  на противоположные 2 с.п. ф-лы, 11 ил. Р лвгюа

Description

ft

.5

114

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а точнее к листовой штамповке, и может быть использовано дл  калибровки цилиндрических тонкостенных оболочек раздачей внутреннего диаметра.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности путем увеличени  предельной.степени деформации, качества и повьппение коэффициента использовани  металла.

На фиг.1-3 показана последователь

ность процесса раздачи тонкостенных

15

оболочек в начальный, промежуточный и окончательньй моменты; на фиг.4 - штамп, вид сверху; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 - неподвижна  плита в момент окончани  второго эта- па раздачи; на фиг.7-10 - разрез 20 Б-Б на фиг.5 (начальньй момент разда- чи, момент окончани  первого этапа раздачи, момент окончани  второго этапа деформировани , заключительньй момент раздачи); на фиг.11 - схема штаьгаа дл  расчета его конструктивных параметров.

Способ осуществл ют следующим образом .

На первом этапе посредством разжимных секторов 1 раздают радиальными усили ми оболочку 2 до средней окружной деформации, равной 10-20% от предельной.

При этом по вл ютс  участки разъема (число.которых равно числу разжимных секторов 1), на которых стенка оболочки 2 имеет минимальную толщину. Участки оболочки 2 с наибольшей по периметру толщиной стенки располагаютс  вдоль центральных (в поперечном сечении) осей разжимных секторов 1.

После первого этапа раздачи к внутренней поверхности оболочки 2 на втором этапе деформировани прикладывают дополнительные окружные усили  (активные силы трени ), направленные к наиболее утончившимс  участкам. Вследствие этого окружные скорости материальных частиц оболочки 2 также направлены от утолщенных участков по-50 следней к наиболее утончившимс . К моменту окончани  второго этапа раздачи (по достижению оболочки 2 средней окружной деформации, составл ющей 40-60% от предельной) наиболее 55 утончившиес  после первого этапа раздачи участки оболочки 2 имеют теперь максимальную (по периметру последней)

25

30

40

45

Q

5

0

толщину. Соответственно имевшие после первого этапа наибольшую толщину участки оболочки 2 станов тс  к моменту окончани  второго этапа раздачи наиболее утончившимис .

На третьем этапе раздачи направлени  действий дополнительных окружных усилий (активных сил трени ) измен ют на противоположные (относительно направлений их на втором этапе деформировани ) . Вследствие этого окружные скорости материальных частиц оболочки 2 снова перераспредел ютс  так, что одновременно с радиальным перемещением материал течет от наиболее утолщенных участков оболочки к наиболее утонченным участкам последней ,

При перемещении материала от утолщенных участков к утонченным выравниваютс  также и высотные деформации, г так как утонченные участки оболочки 2 имеют наименьшую (по периметру по- 5 следней) высоту.

К моменту раздачи оболочки 2 до требуемой степени средней окружной деформации толщина стенки и высота готового издели  3 однородны вдоль 0 периметра последнего. Вследствие этого улучшаетс  качество готового издели  3, повьппаетс  коэффициент использовани  металла, а также параллельно увеличиваетс  предельна  степень деформации.

Пример. Оболочка 2 из стали. 08 кп изготовлена из листа (посредством гибки в цилиндр и сварки стыка ) и имеет следующие начальные размеры , мм: толщину ,0, высоту HO 150, диаметр . Количество секций разжимного инструмента равно 8.

0

Требуемый наибольший диаметр пос ле ра здачи .235 мм, т.е. требу- л акс ема  степень раздачи

m

ллакс

Пс

1,175,

требуема  средн   окружна  деформа- ци  бор ,16.

В услови х холодного линейного раст жени  предельна  средн   окружна  деформаци  дл  оболочки из стали 08 кп равна

е.

п,

.ий (предельный) аздачи, jjT деформационного

).

D

крт .е,

v

, ., 248 мм, . о .«гдельна ) степень раз- y.z

л,24,

m

.

степень раздачи и средiH деформаци  кр

арвом этапе раздачи оболочку ают до средней окружной дефор- ии 6, , составл к цей 10-20% от

предельной

Р

т.е.

з-

14266774

и одновременно пршсладывают дополнительные окружные усили , направленные к наиболее утончившимс  участкам оболочки 2 (усили  создаютс  посредством движени  разжимных секторов 1 одновременно и в окружном направлении), при этом поверхность разжимных секторов 1, контактирующа  с внутренней поверхностью оболочки 2, достаточно шероховата  R 80.

Величина дополнительных окружных усилий зависит от площади поверхности контакта оболочки . с единичным разжимньш сектором 1 (т.е. зависит от количества последних и определ етс  дл  одной ползушки ориентировочно по формуле

10

15

20

-ДСП

fuKS,

с -1 умокс о 91(- л 9 С -i-n-;;U,/il-U,it,

D

1.мс,кс 204-208 мм.25

После первого этапа раздачи между разжимными секторами 1 по вл ютс  разъемы, каждый из которых имеет ширину 1 вдоль периметра оболочки 2, определ емую из выражени  (фиг.1)

1 г, «

1 h sin-TT-,

где «i- - угол раствора разжимного сектора- , h, -ход последнего, -т.е.

h,

Толщина и высота оболочки 2 после первого этапа раздачи в местах А (фиг.1), определенные экспериментально , составл ют

s J 0,94 Н

143 мм.

а на центральной оси В поперечного сечени  разжимного сектора 1

S 0,95 Н 144 мм.

На втором этапе заготовку 2 раздают до средней окружной деформации, составл ющей 40-60% от предельной, т.е.

ег

0,084-0,126,

5

0

5

где

(Ц- коэффициент пластического

трени  (0,15-0,35) К - посто нна  пластичности S - площадь поверхности контакта разжимного сектора 1 с оболочкой 2.

После второго этапа раздачи 217-225 мм.

При этом место разъема ме;кду смежными разжимными секторами 1 смещаетс  в точку В. В этой точке толщина и высота оболочки 2 (определенные экспериментально) минималы-пзт вдоль периметра последней

,6

S 0,91

Н 136 мм.

40

В точке А толщина и высота оболочки 2 наибольшие вдоль периметра

S,j 0,92

Н, 138 мм.

45

На третьем этапе раздачи оболочку 2 раздают до требуемой средней окружной деформации ср 0,16.

При этом в каждой точке контакта внутренней боковой Поверхности оболочки 2 с разжимными секторами 1 направлени  действий дополнительных

окружных усилий противоположны напраг влени м действий дополнительньк окружных усилий в этих же точках на втором этапе раздачи.

После окончани  третьего этапа раздачи и получени  готового издели  3 в точках А и В толщина и высота последнего, следующие, мм:

1

sj. 0,87 S 0,87 .

При раздаче оболочки 2 до требуемой степени раздачи ,175 по способу, используемому в качестве прототипа, очень высок процент брака вследствие разрушени  оболочек 2 после потери У СТОЙЧИВОСТИ деформировани ,

При степени раздачи ,12 (Од,(,цс 225 мм) в точках А и В соответственно , толщина и высота следующие, мм:

,88 ,90 .

. Таким образом, за счет расдачи по предлагаемому.способу улучшено каче- ство готового издели , повьшен коэффициент использовани  металла вследствие уменьшени  неоднородности деформаций (и соответствующего устранени  дополнительных операций обрез- ки торцов готового издели ), повьшен производительность труда-вследствие увеличени  предельной степени деформации , .

Штамп дл  осуществлени  предлагаемого способа, предназначенньй дл  установки на прессе простого действи , включает разжимный инструмент в виде разжимных секторов 1, установленных с возможностью перемещени  в радиальных пазах, выполненных в неподвижной плите 4,

Каждый разжимной сектор 1 имеет кли овуто поверхность 5, взаимодейст- вуюйгую с соответствующей гранью изготовленного в виде пирамиды центрального клина 6, которьй крепитс  к ползуну пресса (не показан),

Поверхность 7 каждого разжимного сектора изготовлена круговой цилинд- риче1ской и  вл етс  опорной дл  ус- тановленньк на ней ползушек 8, Последние посредством хвостовиков 9 размещены в направл ющем поперечном лазе, выполненном на каждой поверхности 7,

Две ползушки 8, установленные на одном и том же разжимном секторе 1, св заны между собой прз жиной 10 рас- т жеИи , Рабочие поверхности 11 пол- 3ymei t 8 изготовлены круговыми цилиндрическими с радиусом, равным радиусу готового издели  3,

Каждый разжимной с.

механизмом принудительк

перемещени  расположенных зушек 8, который выполнен. двух рьиагов 12, установле fy подвижной плите 4 с возможноч о щени  на общей оси 13, Каждый 12° посредством штифта 14 шарнир. скреплен.с соответствующей ему пе зущкой 8,

Кроме того кажда  ось 13 и св за ные с ней рычаги 12 имеют возможность радиального перемещени  в пазах 15, вьтолненных в неподвижной плите 4, Длина калздого паза 15 равна радиальному перемещению разжимных секторов 1 на первом этапе раздачи. Пружины 16 подпружинивают разжимные секторы

1к неподвижной плите 4 в радиальном направлении,

Штамп работает следующим образом.

При верхнем положении ползуна пресса и центрального клина 6 разжИмные секторы 1 под действием пружин 16 наход тс  в исходном - наиболее близком к оси штампа положении. Ось 13 каждого механизма принудительного окружного перемещени  ползущек 8 находитс  при этом у наиболее близкой к оси штампа поперечной стенки соответствующего ей радиального паза 15, Оболочка 2 устанавливаетс  на неподвижной плите 4,

Под действием ползуна пресса центральный клин 6 опускаетс  вниз и после соприкосновени  его граней с клиновыми поверхност ми 5 разжимных секторов 1 последние начинают перемещатьс  в радиальных пазах от оси штампа, производ  при этом раздачу оболочки 2,

Вместе с разжимными секторами 1 перемещаютс  и механизмы принудительного oKpjOKHoro перемещени  ползущеК 8, Последние на первом этапе раздачи сведены вместе пружинами 10, и, следовательно , рабочие поверхности 11 каждой пары ползушек 8 ( установленных на каком-либо разжимном секторе 1), образуют единую поверхность, в центре продольной оси которой (на стыке двух ползушек 8) материал оболочки

2испытывает наименьшую деформацию (толщина стенки и высота оболочки 2 в этом месте на первом этапе раздачи - наибольшие по ее периметру),

Между разжимными секторами 1, а также.между не св занными между собой ползушками 8, образуетс  равномерно увеличивающийс  зазор (разъем) В центре разъема между ползушками 8 деформаци  материала оболочки 2 - наибольша  по периметру Последней (соответственно толщина стенки и высота наименьшие).

Б момент окончани  первого этапа раздачи (по достижении оболочкой 2 средней, окружной деформации, состав- л ющей 10-20% от предельной) оси 13 механизмов принудительного окружного перемещени  ползушек 8 упираютс  в периферийные стенки пазов 15 и оста навливаютс .

При дальнейшем раздвижении разжимных секторов рычаги 12 начинают вращатьс  попарно вокруг общей оси 13 и перемещать, вследствие этого, ползуш ки 8 также и в радиальном направле- НИИ. При этом силы трени , действующие на внутренней боковой поверхности оболочки 2,измен ют направление . на противоположные, т.е. направлены на втором этапе от наиболее утолщен- ных участков оболочки 2 к наиболее утончившимс  (в ходе первого этапа раздачи). Указанное направление сил трени  преп тствует дальнейшему интенсивному утончению оболочки 2 в местах разъемов и способствует выравниванию деформаций по ее периметру.

Второй этап раздачи заканчивает- с  в тот момент, когда рычаги 12 поворачиваютс  на угол, равный половине угла полного их поворота в процессе раздачи. При этом боковые грани смежных не св занных между собой пружинами 10 ползушек 8 близки друг к другу (или соприкасаютс ) , а имевшие после первого этапа раздачи наибольшую толщину и высоту участки оболочки 2 станов тс  к моменту окончани  второго этапа раздачи наиболее утончившимис .

После второго этапа раздачи при дальнейшем вращении рычагов 12 вокруг соот- ветствующих им осей 13 направление радиального перемещени  каждой пол- зушки измен етс  на противоположное. Направлени  сил трени  также перераспредел ютс  и направлены от наиболее утолщенных (после второго этапа раздачи ) участков оболочки 2 к наиболее утончившимс , за счет чего происходи постепенное выравнивание деформаций по ее периметру. Вследствие этого повьш1аетс  коэффициент использовани  металла, поскольку становитс  возможным устранение завершающих операций

механической обработки. Кроме того, увеличиваетс  предельнс   степень раздачи , и, как следствие, повьшгаетс  производительность труда.

По окончании раздачи и получении готового издели  3 центральньй клин 6 отводитс  ползуном пресса вверх, разжимные секторы 1 отвод тс  пружинами 16 в исходное положение. При этом рычаги 12 совершают обратное (холостое ) вращение на ос х 13 после того , как последние упрутс  в наиболее близкие к оси штампа стенки соответствующих им пазов 15.

Дл  определени  отвечающих услови м способа конструктивных размеров штампа использовались найденные аналитические зависимости.

К числу начальных данных (задаваемых величин) относ тс  при этом (фиг.11):

г, ,R.j3 - радиусы заготовки и готовой детали соответственно, причем радиус рабочей поверхности 11 (ползушки 8) с центром в начальный момент раздачи в точке О, равен R.J..,;

об - угол полураствора разжимного сектора 1 (угол между пр мыми ОМ и 00 в началь ный момент раздачи, т.е« при , при этом точка О - центр штампа; М -крайн   точка рабочей поверхности 11 ползушки 8, 0 - центр оси 13 при ); Jo - угол между пр мыми и 0,0 при (S - центр штифта 14),

г - длина рычага 12 (т.е. длина отрезка 805 на фиг,11); R - длина отрезка L - перемещение каждого разжимного сектора 1 в ходе первого этапа раздачи.

При расчетах принимали, что цилиндрическа  поверхность разжимного сектора 1 соосна рабочей поверхности 11 ползушки 8, поэтому величина Rg в процессе раздачи остаетс  неизменной.

По заданным начальным данным определ ли:

tf - угол между .пр мыми МО, и ОО при

ср arcsin(-- sinu/.).

(1)

S, -длину отрезка 0,0, при

S, ,(2)

a также Sj - длину отрезка при

, лР

gSin

(3)

В системе координат , в которой ось ОХ .направлена вдоль центральной оси разъема между секци ми (фиг.11) точка М ползушки 8 перемещаетс  по кривой MoM,M,jM5. При этом отрезку пр мой МдИ, соответствует первьй этап раздачи, т.е.

,,

(4) 20

крива  MiMj отвечает второму этапу раздачи, а крива  - третьему.

Координаты Yf точек М, и Mj должны быть равны нулю (или близки к нулю ) :

У,(Ма)У(М,)0

(5)

В подвижной системе координат ., перемещающейс  вместе с разжимным сектором 1 (фиг.11), координаты точек М при ее движении (в зависимости от хода Н разжимного сектора 1 на втором и третьем этапах раздачи ) определ ютс  выражени ми

(6)

(7)

где величина угла , текущего угла между пр мыми SO, и 0,0, находитс  из USO, 0 по теореме косинусов:

cos

(8)

Теперь в неподвижной системе координат ХОУ, образованной ос ми щтампа, имеем дл  координат точку М

,

Y -V с; 4-Т -4-Р м -ом ,-i-tl,

(9)

(io)

1 . Способ раздачи цилиндрических тонкостенных оболочек, включающий не- 55 прерывное приложение к внутренней бо- а координаты точки М в системе коор- ковой поверхности оболочки радиальных динат даютс  известным преобра- усилий посредством разжимных секто- зованием поворота:ров, отличающийс  тем.

,Х,„ Х соБо +Уд 81пог, y,-X sinoi+y cosei.

(11) (12)

Задава сь начальными данными г,, :й Jo 9 RS L определ ли значени  q , S, и Sj, затем в зависимости от хода Н - величину угла J . После этого находили координаты точке М в системе координат Х,ОУ, по формулам (6-7) и (9-12).

Затем начальные данные, величина которых находитс  из конструктивных соображений (т.е. г, R или о), из- мен ли до тех пор, пока не удовлетворитс  условие (5),

При значени х rj 100 мм, R 118 мм, &.30°. величина L равна мм и при этом получаем

0

, мм, 20° .

Использование при раздаче разжимными секторами дополнительных окруж5 ных усилий, направленных на втором этапе раздачи к наиболее утончившимс  (на первом этапе) участкам заготовки ,, и изменение на третьем этапе раздачи чаправлени  действий дополнительных „кр г сных усилий на противоположные ,, выгодно отличает предлагаемый способ раздачи цилиндрических тонкостенных оболочек и штамп дл  его осуществлени  от указанных прототипов вследствие уменьшени  неодно5 родности деформаций по периметру готового издели , что улучшает качество последнего, а также позвол ет увеличить предельно достижимую степень раздачи и повысить за счет этого производительность труда.

Преимуществами предлагаемого способа и штампа дл  его осуществлени  по сравнению с прототипами  вл ютс  теньшение неоднородности деформаций

5 готового издели  и увеличение предельно достижимой степени раздачи, а таюке улучшение качества готового издели  и повышение производительности труда.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   тр

   Фи.2

   (Риг.з

   W

   Фиг. If

   .,

   Б-5

   Фиг,7

   (Puz. 6

   5 Б

   фиг. 8

   Редактор Ю,Середа

   Фиг, 11

   Составитель И.Айнетдинов Техред М.Дидык

   Корректор М.Демчик