Способ получения отверстий и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН РЕТ ТВУ но ме ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасйого Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева(56) 1. Малов А.НТехнологияхолодной штамповки. М "Машиностроение", .1969, с. 126, фиг. 59.2. Авторское свидетельство СССРР 897338, кл. В 21 О 28/16,В 21 О 26/14, 04.04.80,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ получения отверстийв листовых заготовках, заключающийся в том, что в заготовке получают ЯО 1005985 П В 21 О 28/00) 8 М-. 0 26/1Ъ предваритель е отверстие., размещают в нем зле нт с диаметром, соответствующим диаметру этого отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зоне, обхватыВающей получаемое отверстие, и усилияподпора на участке, соответствующемполучаемому отверстию, после чегов заготовку внедряют инструмент дляпробивки и образуют им требуемоеотверстие, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, инструментдля пробивки внедряют в заготовкуна всю ее толщину, после чего полностью разгружают обрабатываемыйматериал в зоне разделения, а затемпроизводят дорнование отверстия внаправлении, противоположном направлению пробивки.1005985 2, Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемещения, прижим,обхватывающий пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансоном, элемент в виде стержня с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия,устанавливаемого н этом отверстии, о,т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества иэделий, пуансон выполнен ступенчатым со ступенью со стороны матрицы, имеющей поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению получаемого отверстия, осчаценной режущей кромкой и имеющей длину меньше толщины загоИзобретение относится к способам обработки металлов давлением и может быть использовано для получения листовых деталей с отверстиями в различных отраслях машиностроения.Известен способ получения отверстий в листовых заготовках. заключаю.щийся в том, что в заготовке пробивают предварительное отверстие, затем зачицают припуск и производят 10 дорнование. Устройство для осуцествления способа содержит ступенчатый пуансон с последовательно располо" женными пробивной, зачис ной и дорнуюцей ступенями 1 .15Недостатком известного способа и устроства для его осуществления является то, что не исключается образование утяжин, недопустимых.в тех изделиях, к точности которых предъявляют высокие требования.:Наиболее близким к изобретению по технической .сущности и достигаемому эффекту является способ получения отверстий в листовых заготовках, заключающийся в том, что в заготовке получают предварительное отверстие, размещают в нем элемент с диаметром, соответствуюцим диаметру этого отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зо не, обхватывающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемому отверстию, после чего в заготовку внедряют инструмент для пробивки й обра зуют им требуемое отверстие.Устройство для осуществления способа содержит пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемещения, прижим, обхватывающий 40 товки, следующей за этой ступенью конической или пирамидальной стуо пенью с углом наклона не более 30 и цилиндрической ступенью меньшего диаметра, а стержень жестко связан с контрпуансоном.3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что прижим со стороны, обращенной к матрице, оснащен режущей кромкой. 4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что привод перемещения пуансона выполнен в виде двух расположенных один над другим плоских индукторов, соединенных с магнитно-импульсной установкой,и подвижно установленного между ними диска, а пуансон жестко связан с диском. пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансоном, элемент в виде стержня с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия, устанавливаемого в этом отверстии Г 2 .Недостатком является невысокое качество получаемых изделий из-за возникновения остаточных напряжений на поверхности разделения и заклинивания инструмента в отверстии после снятия нагрузки.Цель изобретения - повышение качества получаемых иэделий.Эта цель достигается тем, что согласно способу получения отверстий в листовых заготовках, заключающемуся в том, что в заготовке получают предварительное отверстие размецают в нем элемент с диаметром, соответствующим диаметру этого . отверстия, прилагают усилия прижима к плоскости заготовки в зоне, обхватывающей получаемое отверстие, и усилия подпора на участке, соответствующем получаемомуотверстию, после чего в заготовку внедряют.инструмент для пробивки и образуют им требуемое отверстие,.инструмент для пробивки внедряют в заготовку на всю ее толщину, после чего полностью разгружают обрабатываемый материал в зоне разделения, а затем производят дорнование отверстия в направлении, противоположном направлению пробивки.В устройстве для осуществления способа, содержащем пуансон с приводом осевого возвратно-поступательного перемецения, прижим, обхватываю1005985 35 где 6 т в Упругой области щий пуансон, матрицу с размещенным в ее рабочем отверстии контрпуансо-. ном, элемент в виде стержня с попереч ным сечением, соответствующим поперечному сечению предварительного отверстия, устанавливаемого в этом . 5 отверстии, пуансон выполнен ступенчатым со ступенью со стороны матрицы, имеющей поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению получаемого отверстия, оснащенной режу щей кромкой и имеющей длину меньше толщины заготовки, следующей за этой ступенью конической или пирамидальной ступенью с углом наклона не более 30 и цилиндрической ступенью меньшего 15 диаметра, а стержень жестко связан с контрпуансоиом.Причем прижим со стороны, обращенной к матрице, оснащен режущей кромкой.20При этом привод перемещения пуан- сона выполнен в виде двух расположенных один над другим плоских индукторов, соединенных.с магнитно-импульсной установкой, и подвижно установленного между ними металлического диска, а пуансон жестко связан с диском.На фиг, 1 показано устройство. для осуществления способа, общий вид; нафиг, 2; заготовка и инструмент по окончании процесса пробивки; на фиг. 3 - то же, припроцессе дорнования; на фиг. 4 - зависимость между ступенью деформации и пределом текучести обрабатываемого материала.Устройство для получения отверстий содержит матрицу 1 и прижим 2 с соосными отверстиями одинакового диаметра,контрпуансон 3, снабженный пружиной 4 и размещенный в рабочем отверстии матрицы, стержень 5, жест ко закрепленныйна контрпуансоне и устанавливаемый с натягом в отверстии, предварительно получаемом в заготовке. Устройство содержит также ступенчатый пуансон б, жестко соеди ненный с диском 7. В пуансоне со стороны, обращенной к стержню 5, выполнено осевое отверстие с диаметром, равным диаметру стержня и обеспечивающим сопряжение этих деталей с зазором. Ступень пуансона б, обращенная к матрице 1 (и стержню 5), имеет поперечное сечение, соответствующее поперечному .сечению получаемого отверстия, верхняя, ступень выполнена цилиндрической и имеет диа- . метр меньше стороны нижней ступени, между этими ступенями расположена коническая или пирамидальная сту- пень с углом наклона не более 30 На большей ступени пуансона имеется 60 режущая кромка, Пуансон б снабжен приводом перемещения, выполненным в виде двух размещенных один над другим плоских индукторов 8. Индукторы через распределительное уст ройство 9 соединены с магнитно-импульсной установкой (МИУ).Способ получения отверстий осущесвляется следующим образом,В листовой заготовке получают предварительное отверстие с диаметром меньше требуемого окончательного. Заготовку размещают на матрице 1 и зажимают прижимом 2. В предварительное отверстие вводят стержень 5 и контрпуансоиом 3 создают подпор на участке, соответствующем получаемому отверстию, затем в заготовку внедряют пуансон 6, для чего передают разряд МИУ на верхний индуктор 8, в результате чего возникает деформирующая импульсная сила, вызывающая перемещение диска 7 вместе с пуансоном 6 вниз. Поскольку стержень 5 размещен на упругом элементе (пружине 4) и первоначально последний неподвижен, то деформирую щая сила, воздействующая на кольцевую поверхность обрабатываемого материала, вызывает в нем значительные по величине давления Р. Величина давления Р определяется требуемой глубиной пластической проработки обрабатываемого материала покбнтуру отверстия, а также величиной остаточных напряжений на его поверх- ности Р / 0,56 бт 1-(в/026 ф предел текучести обрабатываемого материала,диаметр матрицы;диаметр поля напряжений,возникающих при пробивке,равный где доВ- диаметр чистового отверстия.Давление Р вызывает появление радиальных (р, и тангенциальных 4+ наПряжений по контуру будущего отверстия, Интенсивность последних харак" теризуется точкой Д (фиг. 4). В пластической областигде С =(0,58-0,7);д - текущий диаметр;Р- давление на границе упругих и пластических деформаЦий р Ргр=- (С 3/Д 2) .При-этом глубииа распространения пластических деформаций в основном материале (д) определяется из выраженияе Р( э) 1 ОПосле достижения деформирующей си лой значения, превышающего величину жесткости упругого элемента 4, начинается процесс разделения в условиях объемной схемы напряженно-деформированного состояния. С окончанием процесса разделения пуансон б не останавливается, а продолжает перемещаться вниз. Большая ступень пуансо на б, пройдя толщину заготовки, поз 20 воляет обрабатываемому материалу упруго разгрузиться (интенсивность напряжений характеризуется точкой б на фиг. 4).Степень деформации при разгрузке материала может быть найдена иэ . уравнения30где Е - модуль упругости обрабатываемого материала;,и - коэФфициент Пуассона;д и Й - фиктивные упругие напряГжения в пластической области,С учетом величины Е диаметр пробитого отверстия будет меньше, чемдиаметр матрицы. 40При достижении пуансоном 6 крайнего нижнего положения через распределительное устройство напряжение от МИУ подается на нижний индуктор 8. Импульсная сила вызывает перемещение пуансона б вверх и осуществляет процесс дорнования. В целяхликвидации налипания обрабатываемогоматериала на пуансон б при дорновании рекомендуется использовать смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ),На конусной поверхности пуансона б,.имеющей угол не более 30 , результирующая сила, в основном, представлена радиальной составляющей. Последняя, наряду с дополнительным наклепом поверхности разделения, позволяет получить чистовое отверстиеза счет снятия материала с помощьюрежущих кромок, выполненных вокруготверстия прижима 2. Интенсивность 60создаваемых напряжений в процесседорнования характеризуется точкойб,(фиг. 4). Пуансон б, заняв крайнее верхнее положение, позволяет заготовке разгрузиться. В последней возникают остаточные напряжения с интенсивностью, характеризуемой точкой д(фиг. 4). Приэтом глубина пластически деформированного слоя обрабатываемого материала, величина остаточных напряжений превышают соответствующиезначения, получаемые только припробивке,В случае необходимости рассмотренный цикл (движение пуансона)может быть многократно повторен.П р и м е р. Способ прошел опытно-промышленную проверку при получении высокоресурсных отверстийпод механические точечные соединения в заготовке из сплава Д 16 АТтолщиной 4 мм, Отверстия диаметром8 мм пробивались в штамповой.оснастке, изготовленной иэ стали У 8 А повторому классу точности. Ступенча-.тый пуансон имел размеры: диаметр-0,005большей ступени 8мм, диа 0,0014метр меньшей ступени 6 мм, диаметротверстия 4+ 0013 мм. Ступенчатыйстержень имел размеры: диаметр меньшей ступени 3,924 мм, диаметр большей ступени 8 0 014 мм. Диаметр мат,005Ррицы составлял 8+ ф мм. Угол рабочей конусной поверхности пуансона 5составлял 30 О. Диаметр предварительного отверстия, получаемого сверлением с последующей разверткой, составлял 3,887 мм. Фиксация заготовкина матрице осуществлялась с помощьюгидравлического ручного пресса, развивающего усилие в 4 тс. Нагружениепуансона осуществлялось с помощьюМИУ - 10 на режиме заряда установкидо энергии в 3,0 кДж. В качестве .Упругого основания ступенчатому стержню служила аналогичная заготовка,размещенная на дополнительной матрице, В качестве СОЖ использовалсятехнический вазелин. Полученные отверстия имели точность 6-7 квалитета и шероховатость поверхности разделения 0,32. Металлографический анализ показал, что зона распространения пластических деформаций от стенки отверстия достигает 0,33 мм, насторону (у образцов пробитых по известному способу, аналогичная эонаимеет протяженность около 0,15 мм).Проведенные эксперименты показали, что выполнение двух операций(пробивка отверстия и его дорнование)в одном устройстве эффективно,поскольку повышает производительностьболее чем в два раза, улучшает качество отверстий от 20 до 45% посравнению только с пробитыми отверстиями.1005985 додда СОЖ Составитель Ю. ЦейтлинРедактор А. Шишкина Техред С,Мигунова . Корректор А Зака.ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная; и 1992/16 Тираж 814 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш