Способ изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем

(51) Я ТЕ ГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫЧНЫХ ИЗ ЕЛИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Шевелев В.ВЯковлев С.П, Анизотропия листовых материалов и ее влияние навытяжку, М.: Машиностроение, 1972, с,8-9. Изобретение относится к листоштамповочному производству и может быть использовано при совершенствовании процессов штамповки - . вытяжки деталей с фланцем путем снижения расхода металла на обрезь.Известен способ изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем, при котором в зависимости от размеров готового изделия и инструмента определяется исходный диаметр заготовки О, а затем по величинам требуемого диаметра фланца Оф и относительного диаметра фланца Оср/Оп, где Оп -диаметр пуансона, по таблице устанавливается величина припуска на сторону.Недостатки способа определяются тем, что в нем представлен ограниченный диапазон размеров диаметра фланца Оф, сетка изменения относительно диаметра фланца является довольно крупной. Кроме того, по этому способу припуски на обрезку определяются усредненно без учета анизотропии свойств листового материала.и влияния тех(54) СПОСОБ ИЗ Х ОСЕСИММЕТРИ Д С ФЛАНЦЕМ(57) Использование: обработка металлов давлением, вытяжка полых осесимметричных изделий с фланцем при зкономии металла за счет уменьшения припусков на обрезку, Сущность изобретения: припуск на обрезку фланца при неполной вытяжке осесимметричных деталей определяют аналитически в зависимости от геометрических размеров изделия, его механических свойств с учетом их анизотропии и других технологических факторов, 3 ил 2 табл. налогических факторов процесса на нерав 1 г" намерность деформации образца. Поэтому получаемые величины припусков на обрезку являются завышенными, обуславливающими излишние потери металла в обрезь.Этот недостаток частично устранен в д способе оценки штампуемости, где предложено учитывать влияние анизотрапии свойств материала на геометрию заготовки.Недостатки способа заключаются в следуюОем: вытяжка образца всегда произво- О дится из дисковой заготовки диаметром, большим предельного, т.е. всегда происхо- (Я дит разрушение образца и пари этом напряженно-деформированное состояние, определяющее проявление неравнолерности деформаций, качественно отличается от напряженно-деформированного состояния при вытяжке детали без ее разрушения. Кроме тога, за геометрический параметр фигуры, ограниченной контуром фланца, принята ее площадь, которая не характери 1722655зует формы этой фигуры, а величина припуска на обрезку деталей по этому способу не определяется.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения фестонообразования, определяемый тем, что при глубокой вытяжке полых деталей плоскостная анизотропия проявляется в образовании фестонов (неровных краев), что вызывает необходимость обрезки краев деталей и потери металла.По этому способу из дисковых заготовок на прессе двойного действия цилиндрическим пуансоном производят вытяжку до получения стакана, э о степени фестонообразовэния судят по величине"сргде Ймакс и Г 1 мнн - максимальная (по фестону) и минимальная (по впадине) высота вытянутого стакана;Ьср - 0,5 (Ьмакс + амин) - средняя высота стакана,Недостаток способа состоит в том, что степень фестонообразования не характеризует неравномерности деформаций при неполной вытяжке, когда отштампованные образцы имеют фланец, но нет фестонов, В этих случаях механические схемы напряжений и деформаций различаются по влиянию усилия прижима и других технологических факторов на процесс деформировэния и неравномерность деформаций материала образца. Разность в формоизменении вдоль периметра внешней кромки фланца обусловливает последующее образование фестонов при полной вытяжке анизотропного материала, а при неполной вытяжке, как правило, фестоны не образуются.При такой неполной вытяжке высота получающегося стакана по всем направлениям постоянна и степень фестонообразования Е равна нулю. всегда. Однако неравномерность деформаций проявляется в искажении первоначальной формы (окружности) внешнего контура фланца.Известно, что весьма широкая номенклатура деталей в машиностроении (например, многие детали автомобилей) и в других отраслях промышленности изготавливается штамповкой - . вытяжкой с образованием фланца. При этом для оценки доли обрези и снижения расхода металлопроката путем выбора рациональной величины припуска необходимо определять и учитывать неравномерность деформаций материала образца,Цель изобретения - уменьшение и рипуска нэ обрезку при штамповке деталей с фланцем, Предположив, что причина разности вформоизменении фланца по разным направлениям с феноменологической точки зрения состоит в различии механических 5 свойств листового материала в зависимостиот угла между. выбранным направлением прокатки листа, применяют известную методику исследования формоизменения.Рассматривая формоизменение дисковой 10 заготовки при вытяжке цилиндрическим пуансоном для изотропного материала, получают уравнение для определения внешнего диаметра фланца Оф дР лкв.и 7 (д + 16 тр.е р 5 15окоЭ 9=0. 1-001 ЛО ( О, 5 А)Оф О, (3) 50где О 0=1 Оф+40 п Н - 3,44 гм Оп, (4)Н - высота вытягиваемого стакана.Для экспериментального определениянеравномерности деформаций на прессе 55 двойного действия пуансоном диаметромОп производят неполную вытяжку цилиндрического стакана высотой Н с фланцем диаметром Оф из дисковой заготовки диаметром О с заданной степенью вытяж 20 где Оо - диаметр дисковой заготовки;о.0 - предел текучести в исходном недеформировэнном состоянии;уа.н - временное сопротивление пристепени суммарной деформации; 25 А, п 1 - постоянные, характеризующиеинтенсивность упрочнения материала в процессе деформирования; 1, ттр.м - показатели внешнего трения; Я - толщина листового материала; 30 гм - радиус закругления матрицы.Подставляя значения д., сга,н; А и п 1 в зависимости от угла между выбранным направлением и направлением прокатки, определяют наибольший Омакс и наименьший 35 Омин размеры фигуры, ограниченной внешним контуром фланца, при заданной степени вытяжки Ос,/Оп (где Оа - диаметр пуансона), Неравномерность деформаций по абсолютной величине определяется па раметромдо=омакс Омин поотносительной - безразмерным показателем А = : - дОф (Оф - диаметр. фланца стакана), так как при последующем определении припускэ Ь О при задаваемом значении Оф не требуется обратный пересчет.Величину припуска определяют по формулеО +А 1+ 230Озг=ЧРоА(10,25 А) Омни (5) Предлагаемый способ изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем испытывается при штамповке цилиндрических стаканов с фланцем из тонколистовых 35 сталей на испытательной машине 140-12 Ур -Использование свойств тонколистового материала заключается в том, что расчеты производятся по наружным размерам детали, в более общем случае расчеты следует 40 производить по размерам срединной поверхности, которые для тонколистовых материалов. мало отличаются от наружных размеров деталей.Для образца, изготовленного из стали 45 08 ГСЮТ толщиной Я = 1,0 мм, по расчетам получают Омакс = 108,0 мм и Омин = 106,8 мм. Тогда д О = 1,2 мм и А = = = 0,0112дО дОВф Эминпри Оз =115 мм. Экспериментально получа ют следующие значения: Омакс = 108,25 мм;1,15 Омин = 107,1 мм;ОО = 1,15 мм и А =107,1 = 0,0107. Такая точность расчетов удовлетворительна. 55Более точный учет неравномерности деформаций 1 л уменьшение припусков на обрезку деталей при использований предлагаемого способа изготовления позвоки Оо/Оп, Затем одним из известных способов(например, с помощью штангенциркуля)определяют набошй Омакс и нэияеньший Омин размеры фигуры, ограниченной внешним контуром фланца,На фиг,1 представлена дисковая заготовка до вытяжки; на фиг,2 - вытянутый цилиндрический стакан с флэнцем; на фиг.З - цилиндрический стакан с фланцем послеудаления обреэи.Способ осуществляют следующим образом.По заданным (фиг.З) размерам изделия (Оф, Н, Я) и инструмента (Оп, гм), э также при известных параметрах свойств листовогоматериала %.о, сга.н сну, АМ, п(, (где сХ - угол между заданным направлением и направлением прокатки листа) и контактноготрения (1, тр.м) с помощью указанной методики по формуле (2) определяют Омакс.иОмин (фиг.2), Затем вычисляют д О = Омакс -- Омин и рассчитывают значение показателянеоднородности деформацийдОфПо найденному значению А и заданным значениям Оо и Оф(целесообразно принять Оф = Омин) определяют величину диаметра заготовки Оз (фиг,1) по формуле 10 152025лят получить экономию металла за счет более рационального выбора размеров заготовки.Для оценки величины ожидаемой экономии металлопроката рассмотрим вытяжку типичной полой осесимметричной детали простой формы - цилиндрического стакана высотой Н и диаметром фланца после обрезки Оф из дисковой заготовки диаметром Оо.По формуле (12) (В,П,Романовский, Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979, табл,32, с.94 - 98) диаметр заготовки Оо определяется из соотношения (4),Вследствие неравномерности деформаций материала образца, обусловленной анизотропией свойств листового проката, внешний контур фланца не будет окружностью. Поэтому для получения требуемой формы детали применяется последующая обрезка неровного края, В соответствии с этой целью предусматривается технологический припуск Ьна обрезку; Для определения величины Лна практике рекомендуется использовать данные табл.35 справочника Романовского (там же, с,99).Тогда, окончательно, диаметр заготовки Оз будет больше рассчитанного по формуле (4) диаметра Оо или выбранного из других соображений на величину Ьр, т.е.Оз = Оо + р (6) где Лр - величина припуска по данным табл.35,Для определения величины припуска в соответствии с методикой определения степени фестонообразования необходимо опя ределить диаметр заготовки Оз по способу С.П.ЯковлОз= Ос+2 Оп Ьср Е, (7) где Е - степень фестонообразования.В соответствии с изобретением величина диаметра заготовки Оз определяется следующим образом. Получение детали с фланцем требуемой формы при уменьшении припуска обеспечивается, если минимальный размер фланца равен Оф, т.е. Омин = Оф. При этом фигура, ограниченная внешним контуром фланца, будет равновеликой кругу с диаметром Оср = 0,5 (Омакс + Омин) Тогда, вводя величину неравномерности деформаций д О = Омакс Омин, имеютОср = Омин + 0,5 (Омакс Омин) = = Оф+0,5 д О, Зная диаметр равновеликого. круга по формуле (4) можно определить диаметр исходной за Оз =УОср+ 4 Оп Н - 3,44 гм Оп. Так как по определению1722655 о + А (1 + 0,25 А) Омин, ом неравномерности агаемому способу ди еделяется по формуле е точный учет влияни оляет уменьшить рек заготовки на 0,2 - 3%, номию металла до 4,5 Эту экономию металла ь путем расчета масс заготовок, найде предлагаемой методи по известной методи деформаций аметр заго- (5):я аниэотро омендуемый получив примассы заможно опотношения 20 нных по изкам, к массе ке т.е. с учет по предл товки опрБоле пии позв диаметр э.том эко готовки. ределит разности вестной и заГОТОво Рв(,- -,Ю 0 У, мин,тр заготоепень вы и,ж казательметр фланцакой, опреде ных 45 метр фланц редел яемы лиц Оо =бф + 4 Оп Н - 3,44 Гм Оп,то с учетом введенных обозначений Й 2 2О, =О,+ Оо - Оф == (Оф+05 до) +Оа Оф= где Ь Э- экономия металлопроката по сравненик 3 Со способами В,П.Романовского (индекс Р) и С.П,Яковлева (индекс Я);р - плотность материала; 35Я - исходная толщина заготовки;я,яОа - диаметр заготовки, оп ределяемый по методике В.П.Романовского (формула,6) или С.П.Яковлева (7);Оа - диаметр заготовки по формуле (5), 40Таким образом, расчет экономии листавого материала сводится к расчету отношения (Оа/Оа ) и дальнейшему определениюР,яЬЭ по формуле (8),С целью получения эксперименталь оценок минимизации припуска и соответствующей экономии листового материала на прессе двойного действия производится вытяжка цилиндрических стаканов,Из дисковых заготовок с начальными диаметрами Оо, равными 90, 100, 110 и 115 мм, изготовленных из листовой стали 08 пс толщиной 0,8 мм, вытягиваются стаканы без фланца (полная вытяжка) и с фланцем (неполная вытяжка). Результаты определения соответствующих параметров неоднородности деформаций и величин припусков по сравниваемым способам представлены в табл.1Очевидно (Ь ОдяЬр), что при определении величины припуска по предлагаемому способу удалось уменьшить исходный диаметр заготовки при изготовлении цилиндрических стаканов с фланцем.уменьшение исходного диаметра заготовки на 0,21-2,820 позволяет снизить расход листового материала и получить экономию металлопроката по сравнению с известными способами в пределах от 0,44 до 4,260(табл.2).Формула изобретения Способ изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем путем получения плоской заготовки в виде диска, вытяжки и обрезки припуска, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения припуска на обрезку,. обусловленного неравномерностью деформаций материала заготовки, плоскую заготовку получают с наружным диаметром, определяемым из следующего соотношения Оз = Оо+ А (1+ 0,25 А) О где Оо - минимальный диаме обеспечивающий заданную ст ки;Омакс Омин неравномерности деформациОмакс - максимальный дивытянутой детали перед обре ляемый аналитически;Омин минимальный диа вышеупомянутой детали, о аналитически,1722655 10 Таблица 2 Составитель А.НикулТехред М.Моргентал рректор Н.Ревск едактор И.Касарда Заказ 1019 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина оизводственн