Способ изготовления изделий и инструмент для осуществления способа изготовления изделий

О П И С А Н И Е )94094ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 09,09.80 (21) 2978732/25 с присоединени аявки Государственный комитет 23) Приоритет -43) Опубликовано 07.0745) Дата опубликовани 3) УДК 621,979оо делам изобретении и открытий(72) Авторы изобретения А, Б. Крылов Дука, В. П, ГлухЮ. Ф. Волков оряки 1) Заявитель жевс ханический и(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ Изобретение относится к обрабоже металлов давлением, в частности, к производству тонкостенных корпусных деталей и труб.Известны способ получения тонкостен ных деталей, штамповкой обкатыванием, который основан на том, что заготовку деформируют в обкатывающем инструменте вытяжкой с утонением стенки, а также инструмент для осуществления этого способа 1,11.Наиболее близки к предлагаемым способ изготовления изделий, заключающийся в прессовании с обкаткой трубчатых,заготовок, и инструмент для осуществления спо соба изготовления изделий, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон 12.Используемые раздельно способы вытяжки с утонением и прессования обкаты ванием и инструмент для осуществления этих способов не позволяют протягивать ступенчатые изнутри изделия, так как уже при незначительном перепаде диаметров на пуансоне происходит обрыв изделий; полу чать изделия с переменными по длине механическими свойствами, так как получение тонкостенного корпуса или трубы идет в обкатывающем инструменте за один переход; получать изделия качественйыми в ЗО случае прессования в обкатывающем инструменте, несмотря на большие по сравнению с вытяжкой с утонением стенки разовые деформации за переход, поскольку не исключается искривление выпрессовываемой части изделий при сходеегосоправки.Целью изобретения является расширение номенклатуры получаемых изделий и повьлшение их качества.Указанная цель достигается за счет того, что при изготовлении изделий способом, заключающимся в деформировании с обкаткой трубчатых заготовок, деформирование заготовки на длину не менее ее наружного диаметра ведут вытяжкой с утонением стенки, а последующее деформирование осуществляют одновременно вытяжкой с утонением стенки и прессованием в торец заготовки.Перед вытяжкой с утонением стенки у свободного торца заготовки формируют внутренний бурт.Вытяжку с утонением стенки ведут со скоростью вдоль оси заготовки переменной и превышающей скорость прессования в торец заготовки,Инструмент для изготовления изделий предлагаемым способом, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон, снабжен механизмом для измененияусилия прессования, выполненным, например, в виде установленного соосно с пуансоном поршневого силового цилиндра, и механизмом для настройки длины вытяжки с утонением стенки, выполненным в виде цилиндра - компенсатора переменного объема, у которого полость соединена со штоковой полостью поршневого силового цилиндра.На фиг, 1 изображены схема и инструмент,для получекия изделия с внутренней конической поверхностью; на фиг. 2 - схема и инструмент для получения изделия с внутренней ступенчатой поверхностью; на фиг, 3 - схема и инструмент для получения изделия из трубной заготовки; на фиг.4 - схема и инструмент для получения изделия на пуансоне, перемещающемся с переменной скоростью, большей, чем скорость ползуна пресса.Способ изготовления изделий осуществляется следующим образом.Заготовку 1 подают в матрицу 2, получающую движение кругового обжатывания от специального привода, с помощью пуансона 3, рабочая часть которого имеет коническую или ступенчатую форму. В начальный момент деформирования заготовки усилие от ползуна пресса 4 передается через пуансон на дно заготовки, При этом происходит вытяжка с утонением стенки на длину не менее наружного диаметра изделия. Возможность вытяжки с утонением стенки на определенной длине для изделий с внутренней конической или ступенчатой поверхностью определяется тем, что вблизи донной части изделия степень деформации заготовки обычно мала. В процессе вытяжки с утонением стенки край заготовки перемещается относительно пуансона вверх навстречу его движению до упора в торец поршневого силового цилиндра 5, после чего начинается прессование заготовки. При этом изменяется схема напряженно деформированного состояния металла в зоне очага деформации. Из схемы с наличием растягивающих напряжений она превращается в схему со всесторонними неравномерными сжимающими напряжениями, В результате появляется возможность достижения весьма значительных степеней деформации металла за переход, что и определяет осуществимость процесса дальнейшего изготовления изделий.Поскольку на стадии преимущественного прессования заготовки скорость выхода металла из обматывающего инструмента превышает скорость движения заготовки и пуансона, становится возможным сход изделия с пуансона. При этом искривления изделия не происходит, поскольку оно при своем сходе направляется по части пуансона, вышедшей ранее на стадии вытяжки с утонением стенки из матрицы, После окончания деформирования заготовки ползун 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 60 65 пресса 4 поднимается вместе с пуансоном 3. Во время хода ползуна пресса вверх включается подача жидкости в цилиндр 5. Под давлением жидкости цилиндр перемещается вниз, торец его воздействует на заготовку, и она снимается с пуансона. После этого подача жидкости в цилиндр прекращается, Возвращение цилиндра в исходное положение осуществляется при очередном цикле деформирования заготовки ее торцом.В случае изготовления изделия из трубной заготовки без дна процесс ведут в такой последовательности (фиг. 3). Вначале в гидросистеме цилиндра создают давление жидкости, достаточное для прота.фкивания заготовки 1 в колеблющуюся матрицу 2 торцом цилиндра с целью формирования внутреннего бурта на конце трубной заготовки. Жидкость в,цилиндр подают через запорный клапан 6, нужную величину давления жидкости в цилиндре настраивают с помощью регулировочного клапана 7, контроль давления жидкости в гидросистеме осуществляют с помощью манометра 8.В заготовку 1 вводят выступающий из цилиндра 5 пуансон 3 до упора торца цилиндра в верхний край заготовки. При этом нижний край заготовки должен располагаться несколько ниже торца пуансона. Необходимую величину вылета заготовки относительно торца пуансона, который определяет размеры внутреннего уступа ка трубной заготовке, настраивают с помощью прокладных колец 9, на которые опирается гайка 10 цилиндра. При движе. нии ползуна 4 пресса вниз заготовка 1, посаженная на пуансон 3, вначале, подается торцом цилиндра в колеблющуюся матрицу 2. При этом выступающий конец трубной заготовки свободно обжимается, и в ней образуется внутренний уступ, в который будет упираться торец пуансона. После этого давление в гидросистеме цилиндра доводится до атмосферного, Поэтому при дальнейшем движении ползуна пресса вниз усилие на заготовку в начальный момент передается пуансоном преимущественно через образовавшийся на заготовке внутренний уступ.Деформация заготовки осуществляется вытяжкой с утонением стенки. В то же время при продвижении заготовкив матрицу край ее перемещаясь вверх навстречу движению пуансона, воздействует на торец цилиндра 5. Последний начинает смещаться относительно пуансона. При этом жидкость, находящаяся в гидросистеме, включая и цилиндр-компенсатор 11, сжимается. Под действием этого в ней развивается определенное давление, величина которого определяется настройкой регулировочного клапана 7. Под действием этого давления торец цилиндра начинает воздействовать с определенным усилием наЗо 60 65 торец заготовки, и процесс вытяжки с утонением постепенно переходит в процесс преимущественного прессования заготовки.Цилиндр-компенсатор 11 необходим для создания переменного объема жидкости в гидросистеме. Для изменения объема жидкости служит резьбовой поршень 12. За счет изменения объема жидкости в гидросистеме появляется возможность настраивать необходимую длину вытяжки с утонением стенки, поскольку разные объемы жидкости обладают различной сжимаемостью. В процессе прессования заготовки давление жидкости в гидросистеме может поддерживаться постоянным за счет сброса части жидкости через регулировочный клапан 7. В верхнем положении ползуна пресса в гидросистему дополнительно подается определенное количество жидкости, Под ее действием цилиндр 5 перемещается вниз и осуществляет съем изделия с пуансона.Другой вариант осуществления способа (фиг. 4) предполагает, что корпус цилиндра 5, прикрепленный неподвижно к ползуну 4 пресса, служит для направления пуансона 3 при его движении. Перемещение пуансона относительно корпуса цилиндра может происходить под действием жидкости. При движении ползуна пресса вниз заготовщика 1 подается в колеблющуюся матрицу 2 пуансоном 3, который упирается в дно корпуса цилиндра, Усилие на заготовку передается пуансоном через ее дно. При этом осуществляется вытяжка с утонением. Одновременно край заготовки перемещается вверх и упирается в торец цилиндра. Процесс вытяжки с утонением переходит в процесс прессования. С этого момента начинается подача жидкости в верхнюю полость цилиндра. Поскольк скорость истечения металла на выходе из матрицы по мере деформации заготовки возрастает, скорость перемещения пуансона изменяется, и дно изделия не отходит от торца пуансона. Вследствие этого исключается искривление оси получаемого изделия. Изделие снимается торцом цилиндра 5 в верхнем положении ползуна пресса при подаче жидкости в нижнюю полость цилиндра, При этом пуансон перемещается вверх, торец цилиндра воздействует на заготовку, осугцествляя съем ее с пуансона.Инструмент для деформации заготовщики 1 (фиг, 1, 2, 4) содержит матрицу 2, наклоненную под углом О к оси обработки и получающую движение кругового обкатывания от ее привода, пуансон 3, получающий движение от ползуна 4 пресса, и цилиндр 5, служащий для торцового воздействия на заготовку на стадии прессования, а также при съеме ее с пуансона, В гидро- систему цилиндра входят также (фиг. 3) запорный клапан б, предотвращающий обратный выход жидкости из цилиндра, регулировочный клапан 7, обеспечивающий 10 15 20 25 35 40 45 50 55 возможность поддержания определенного давления в цилиндре, манометр 8 для контроля давления в гидросистеме. В цилиндре на пуансоне размещены кольца 9, служащие для регулировки длины части пуансона, выступающей из цилиндра. Сверху цилиндр закрыт гайкой 1 О, Цилиндр 5 сообщается с цилиндром-компенсатором 11, снаб;кенным регулировочной пробкой 12. Цилиндр-компенсатор служит для создания переменного объема жидкости в гидросистеме, что необходимо при обработке заготовок различных размеров.Экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается за счет того, что способ позволяет изготавливать тонкостенные корпусные изделия как с одинаковой, так и с переменной толщиной стенки по высоте, в частности ступенчатые и конические изнутри, с различными по высоте изделия механическими свойствами материала. Возможность получения различных свойств по высоте изделия определяется прежде всего изменением схемы напряженно-деформированного состояния металла заготовки в зоне очага деформации в процессе ее деформирования. При вытяжке с утоненпем имеет место схема с наличием растягивающих напряжений, которая на стадии прессования переходит в схему с неразнох 1 срными сжнмаюгцимн напряжениях и, Сжимающие напряжения, в отличие от растягиваюших, способствуют уменьшению местных дополнительных напряжений, возникающих у дислокацпонных скоплений, которые являются концентраторами напряжения. А это, в свою очередь, приводит к повышению механических арактеристик металла, например, таких, как относительное сужение и ударная вязкость.Дополнительно при переходе от схемы вытяжки с утонением к схеме прессования изменяется роль трения по пуансону. Трение из активного при вытяжке с утонением становится равным нулю (в случае перемещения пуансона со скоростью, равной скорости истечения металла из матрицы) или реактивным (как, например, в случае перемещения пуансона со скоростью, меньшей скорости истечения металла пз матрицы), При этом изменяется характер течения металла в слоях заготовки, прилегающих к инструменту, что приводит к различию в величине остаточных напряжений по высоте изделия. Это также способствует полученшо переменных механических свойств по высоте изделия. Возможность получения изделий с переменными механическими свойствами по высоте, в свою очередь, определяет также возможность расширения номенклатуры изделий, штампуемых с применением обкатывающего инструмента.Повышение качества изделия в предлагаемом способе определяется тем, что гарантируется прямолинейность оси изделия при сходе его в процессе прессования с пуансона вследствие того, что изделие с самого начала процесса прессования имеет направление по той части пуансона, которая вышла из оокатываемой матрицы на стадии вытяжки с утонением.Формула изобретения1, Способ изготовления изделий, заключающийся в деформировании с обкаткой трубчатых заготовок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения номеклатуры получаемых изделий и повышения их качества, деформирование заготовки на длину не менее ее наружного диаметра ведут вытяжкой с утонением стенки, а последую,щее деформирование осуществляют одновременно вытяжкой с утонением стенки и прессованием в торец заготовщики.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед вытяжкой с утонением стенки у свободного торца заготовки формируют внутренний бурт.3, Спосоо по п. 1, отличающийся тем, что вытяжку с утонением стенки ведут вдоль оси заготовки со скоростью переменной и большушей, чем скорость прессования в торец заготовки.4. Инструмент для осуществления способа изготовления изделий, содержащий матрицу с приводом движения обкатки и пуансон, отл ич а ю щи й ся тем, что он снабжен механизмом для изменения усилия прессования, выполненным, например, в виде установленного соосно с пуансоном поршневого силового цилиндра и механизмом для настройки длины вытяжки с утопением стенки, выполненным в виде цилиндракомпенсатора переменного объема, у 15 которого, полость соединена со штоковой полостью поршневого силового цилиндра.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:201, Корякин Н. А. и др, Вытяжка и волочение трубных изделий в проходном качающемся инструменте. Журн, Кузнечноштамповочное производство1, 1979, 25 с, 22 - 24.2, Авторское свидетельство СССР621427, кл, В 21 В 36/12, 1977 (прототип).940941аг.4Составитель И. Белоусов Редактор Б. федотов Техред Н. Герасименко Корректор С. фаЗаказ 719/629 Изд. Мо 190 Тираж 842 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5п, Харьк, фил, пред. Патент