Способ калибровки сужающихся оболочек

(19) 51) 4 В 21 С 37/30) 2 ТЕ ВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Куйбышевский авиационный институт им.акад. С.П.Королева(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СУЖАЮЩИХСЯОБОЛОЧЕК(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и.может бытьиспользовано при штамповке высокихсужающихся конических оболочек. Цельюизобретения является повышение кажства готовой детали путем увеличения точности ее размеров и Формы.Калибровка осуществляется в коническойматрице 1 коническим пуансоном (П) 4.Между внутренней поверхностью заготовки 2 и П 4 помещают эластичныйэлемент (ЭЭ) 3. Местоположение егои размеры определяют по расчетнымзависимостям. При смыкании матрицы1 и П 4 в результате уменьшения зазора между ними ЭЭ 3 начинает деформироваться, и на конечной стадии заготовка 2 покрывается эластичной средой, благодаря чему усилие калибровки распределяется по всей ее поверхности и независимо от ее разнотолщинности при калибровке достигается высокая точность. Трение между ЭЭ 3 и фзаготовкой больше, чем между матрицей 1 и заготовкой, что способствуетвозникновению в последней дополнительных растягивающих напряжений,разглаживающих ее по матрице. 1 ил.Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке высокихсужающихся конических оболочек, Открытых с обоих торцов (без дна). 5Цель изобретения - повышение качества готовой детали путем увеличения точности ее размеров и формы.На чертеже приведена схема, поясняющая предлагаемый способ.На схеме обозначены калибровочная матрица 1, калибруемая заготовка 2, кольцевой эластичный элемент 3 калибровочный пуансон 4. На левой части схемы показана начальная ста 15 дия процесса калибровки, на правой . заключительная стадия.Способ осуществляется следующим образом.При смыкании матрицы 1 и пуансо 20 на 4 в результате уменьшения зазора между ними эластичный элемент 3 начинает деформироваться, уменьшается его толщина и увеличивается ширина. Эластичный элемент перемещается Относительно поверхности калибруемой заготовки в двух направлениях(вверх и вниз по оси) от своего первоначального положения (как бы растекается между заготовкой и пуансоном). На заключительной стадии калибровки поверхность заготовки полностью покрыта эластичной средой, Благодаря этому усилие, с помощью которого осуществляется калибровка, распределяет ся по всей поверхности оболочки и независимо от разнотолщинности оболочки при калибровке достигается высокая точность размеров детали.Ввиду того, что трение между эластичным элементом и заготовкой больше(для полиуретана различных марок коэффициент трения по металлу равен .0,45-0,7), чем между матрицей и загстовкой (коэффициент трения равен 0,15-0,2), при перемещении эластичного элемента по поверхности заготовки возникают две противоположно направленные силы Р, и Р , величины которых пропорциональны контактному давлению бВозникающие силы Р 1 и Р создают дополнительные растягиваюшие напряже. ния в заготовке, разглаживают ее по матрице и значительно повышают точность размеров штампованной детали.1Размер кольца определяется из условия, согласно которому эластичный(1)Кр фгде К " средний радиус заготовки втангенциальном направлении,К + КВманс В минКЙВ тЕ= 2С другой сторонь 1, необходимое давление создается в результате деформации упругого элементаб,= ЕЕ (2) где Е - модуль упругости эластичногокольца (модуль эластичности);1 - деформация кольца по толщине,Я.нЕ=-1 п -БнПриравнивая равенства (1) и (2), получаембв ЯнБ - = Е 1 пКе(3) Объем эластичного элемента до деформации равенЧ = ВБк Ьили с учетом, что Ь:=ЗЯБ, получаем Ч= ЗПн Бн(4)В процессе калибровки объем эластичного кольца неизменен и его величину можно найти из условия что на элемент на заключительной стадии дол;. жен покрывать всю поверхность калибруемой оболочки и передавать на нее необходимое давление, зависящее от механических свойств материала оболочки и ее геометрии.Эластичное кольцо деформируется достаточно устойчиво (не сворачивается в процессе калибровки), когда его начальная высота достигает двух- трех толщин. Поэтому принимаем, что Ь=ЗБ.Давление, необходимое для калибровки заготовки, определяется по известной формулебр бвб=Б= ( - -+- - )ф где Б - толщина калибруемой оболочки,6 - радиальное напряжение (поскольку торцы с обеих сторон у оболочки открыты,мОжнО принять, что(7 р =О);К -0 - так как оболочки близки кдеталям типа конус;6 - тангенциальное напряжениедля случая калибровки.Следовательно, получаемгде Н - высота заготовки.Приравнивая равенства (4) и (5), находим соотношениеБн Пн(Эмакс +О мин ) НПодставляя полученную зависимость в равенство (3), получаем взаимосвязь размеров эластичного кольца с параметрами калибруемой оболочкиЯ (7)н Я б6 Э ехр ( --- -)нК 9 ЕДля того, чтобы в процессе калибровки оболочка не перемещалась в осевом направлении, силы Р, и Р должны взаимно уравновешиваться. С этой целью эластичный кольцевой элемент помещают не посредине высоты оболоч-. ки, а ближе к ее основанию. Расстоя ние центра тяжести эластичного кольца от основания оболочки определяют из условия равенства усилий по торцам оболочки1 макс +Он30Рб( ----- ) Х21 н+П=Рб ( ----- ) (Н-Х) (8)Г кИз геометрических преобразований по лучаем, что2 Н 2 Х й 8 с 6 - или Рн=ПмаксПмаксн макс Н (9)ТрСмакс о 6 - конусность оболочки.Долговечность эластичного элемента, как показали исследования (использовался полиуретан СКУи СКУ 7 л), составляет 20 тыс. штампованных деталей,П р и м е р, Из медного сплава (толщина заготовки из листа равняет 55 ся 16 мм) за 7 операций вытяжки штампуется коническая оболочка высотой 1000 мм. Диаметр основания конуса раСпособ калибровки сужающихся оболочек путем деформации заготовки между калибровочным коническим пуан-. соном и калибровочной конической матрицей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества готовой детали, между внутренней поверхностью заготовки и пуансоном помещают эластичный кольцевой элемент,3 1304956 4 ,заключительной стадии он покрывает вен 900 мм, диаметр вершины конуса всю внутреннюю поверхность заготовки 300 мм. Заключительной формоизменяющей операцией является калибровка в 7 = н ------- Б Н , (5) жестком штампе согласно известному способу. После штамповки оболочка подвергается механической обработке по наружной и внутренней поверхностям, Поскольку контур оболочки при калибровке по базовой технологии име- Ю ет низкую точность размеров, припуск на механическую обработку назначается довольно значительным 3 мм на сторону.С целью совершенствования техноло гии использован предлагаемый способ штамповки. Эластичный элемент изготовлен из полиуретана СКУ. Модульк эластичности кольца равен Е=0,5 кг/мм.Расстояние, на котором центр тяжести эластичного кольца располагается от основания оболочки, определено по зависимости (9) и равно Х=110 мм. Диаметр оболочки в поперечном сечении, отстоящем от ее основания на расстоянии Х = 110 мм, равен2 Х 0 = Р -- = 830 мм.н максПоскольку предлагаемый способ калибровки повышает точность обводов готовой детали, величина припуска на последующую механическую обработку снижена до 1,5 ья на сторону. Калибруемая заготовка имеет Б = 13 мм, бв = 14 кг/мм, Кдс = 320 мм.При определении размеров эластичного кольца для калибровки по зависи" мости (7) получено Б = 80 мм. С целью некоторого увеличения давления эластичного кольца на калибруемую заВыражая из равенства (8) величину Хф 40 готовку принято, что Б = 70 мм. Вын получаем сота кольца Ь=ЗБн=210 мм.В результате снижения величины припуска на механическую обработку до 1,5 мм на сторону толщина исходной 45 заготовки из листа снижена на 3 мм. ЯК 2 Н К= - . - (ЗР +Р .+ -- ) 8 мокс мин Получена экономия дорогостоящего штампуемого материала в размере 182. Формула изобретения1304956 где Я,К 0н м13 ми а высоту эл ошения Ъ толщиВневнутренней по- оболочки до каго пуансона. я по формул Вн ин расстояни верхности либровочн Я С ехр (- ) Ка ЕСоставит Техред Ч ль И.ЧернилевскаяХоданич Корректор Т,Колб едактор Н.Туп Заказ 1370/1 Подписномитета СССРоткрытий д.4/5 кая ул,Проектная,4 центр тяжести которого располагают ближе к основанию оболочки, на расстоянии от. него, определяемом по форХ= К -8 3 П макс П минстоЫ - конусность оболочки;соответственно диаметрывершины и основания оболочки;Н - высота оболочки, у эластичного элемента опреде 0 Тираж 733 о ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, И, РауПроизводственно-полиграфическое предприятие,г.уж соответственно толщина и средний радиус тангенциальной кривизны оболочки; напряжение текучести материала оболочки; модуль эластичности Материала кольца; диаметр оболочки на расстоянии Х от ее основания,емента определяют из соот