Способ изготовления полых изделий

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я 01480947 4 В 215/О ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У 2 А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано при получении полых изделий типаконических и цилиндрических стаканов сглубокими полостями. Цель - повышениекачества изделий за счет уменьшения разностенности и снижение усилия деформирования при выдавливании глубоких полостей.Исходную заготовку деформируют фасониИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении полых изделий типа конических и цилиндрических стаканов с глубокими полостями.Цель изобретения - повышение качества изделий за счет уменьшения разностенности и снижения усилия деформирования при выдавливании глубоких полостей.На фиг. 1 показана заготовка в конечный момент операции фасонирования; на фиг. 2 - полое коническое изделие в начальный и конечный моменты последующей операции прошивки; на фиг. 3 и 4 - цилиндрический стакан на последующей операции прошивки и протяжки; на фиг. 5 - схема получения высокого полого изделия. рованием ее верхнего торца с вытеснением избыточного металла со стороны нижнего торца. В нижней части заготовки формуют конический участок с углом конуса, равным углу конуса изделия, и диаметром основания, большим диаметра основания изделия. Длину образующей конического участка опре-, деляют из условия 1=(0,25 - 0,6) Н/сову,7, где е - величина обжатия; у - угол наклона конуса изделия; О - высота полученного полуфабриката. Затем полуфабрикат центрируют по коническому участку и деформируют путем прошивки, совмещенной с обжимом металла в нижней части и радиальной раздачей в остальной части заготовки. При этом благодаря опти; альному силовому режиму повышается стойкость деформирующего инструмента, а возможность центри- а рова ния заготовки уменьшает разностенность готового изделия. 5 ил. Способ осуществляют следующим образом.Исходную заготовку 1 диаметром А, полученную резкой прутка, подвергают фасонированию преимущественно в горячем состоянии в матрице 2 воздействием пуансона 3 (фиг, 1). При этом верхний торец заготовки 1 деформируют, образуя углубление а с формой, соответствующей геометрии прошивного пуансона 4 (фиг. 2), а торцовую и боковую поверхности кромки полуфабриката оформляют в соответствии с требуемой конфигурацией готового изделия (поковки).Глубина полости а выполняется равной 0,40,6 диаметра торца пуансона, что обеспечивает устойчивую фиксацию пуансоном заготовки при прошивке.Одновременно нижнюю часть заготовки 1 обжимают, формируя конический участок б с углом уклона у, равным углу наклона конической поверхности изделия.Длину образующей 1 центрального участка б определяют по зависимости, установленной экспериментальным путем1=(0,25. 0,6) Л - е,совугде 7 - угол конуса изделия;Н - высота полуфабриката;е - обжатие.К коническому участку б в плоскости меньшего его основания, определенного диаметром А, примыкает вспомогательный (подпорный) конусный участок в с углом наклона образующей =у+ (10 - 40), переходящий в компенсирующий, в первом приближении, цилиндрический отросток с диаметром А, значение которого определено зависимостьюд,= (0,50,9) д,где д - диаметр основания (дна) изделия.Значение диаметра А устанавливается исходя из целесообразного объема металла, вытесняемого в направлении прошивки на второй операции штамповки, по зависимостидв=й 1+(1,21,8)11 д.При фасонировании подпор, оказываемый двойным конусом (у - р) в нижней части заготовки оказывается достаточным для оформления сложнофасонированного верхнего торца, Компенсация избыточного объема, связанного с отклонениями размеров заготовки, осуществляется выдавливанием в отросток диаметром д, форма которого и переходы к которому оформляются плавно для избежания в последующем зажимов. Как правило, высота отростка незначительна, и между торцами калиброванной заготовки и выталкивателя 5 сохраняется зазор Л. Отросток может быть полностью устранен путем подбора оптимального значения угла р и высоты участка в при данной степени деформации верхнего торца. При значениях углов у, превышающих 15, принимая верхние значения длины пояска 1 для значения обжатия е(0,4, можно обеспечить достаточную величину подпора и без образования конического участка в.На второй операции формообразования полуфабрикат 6 укладывают в прошивную матрицу 7 и центрируют по коническому пояску, длина 1 которого обеспечивает точную и надежную фиксацию.Так как диаметр А больше диаметра основания полости д, то между полуфабрикатом 6 и дном прошивного штампа образуется зазор Уе (фиг. 2). Между боковыми поверхностями полуфабриката 6 и стенками матрицы 7 имеется переменный радиальный зазор Лз, который переходит в 2 у верхней кромки полуфабриката. При опускании пуансона 4 он входит в центрирующее углубление а, тем самым фиксируя полуфабрикат-заготовку 6, и начинает ее деформирование. Деформирование производят полузакрытойглухой прошивкой полости, одновременнооформляя наружную поверхность обжатиемпридонного конического участка полуфабриката и радиальной раздачей остальнойверхней части,Хорошему центрированию и направлениюпуансона 4 вдоль оси прошивки способствует наличие зазора У 2, заполняемого метал"0 лом, вытекаемым при обжатии в прямомнаправлении, Помимо эффекта сниженияусилия выдавливания (сопровождаемогоуменьшением износа и повышением стойкости инструмента), наличие в зоне пластиче 15 ской деформации двухстороннего теченияметалла способствует появлению эффектасамоустановления (саморегулирования) процесса, сопровождаемого равномерным истечением металла в равнозначные зазоры между пуансоном и матрицей, что резко снижает20 опасность появления горизонтальных составляющих усилий, вызывающих изгибпуансона.На заключительной стадии процессапроизводится доштамповка изделия. В при 5 донном участке заполняются все участкизазора 22, заполняется металлом также зазор Лз. Избыток металла вытесняется вверх,где зазор 24 сохраняется до конца процесса,В зоне его наличия деформация радиальнойраздачей полой кромки продолжается также30 до конца процесса. Это позволяет путем свободной радиальной раздачи получить изфасонированного с целесообразной геометрией полуфабриката изделия с профилированной ступенчатой или суженной кромкой.Штамповку заканчивают в момент достижеЗ 5 ния требуемых размеров изделия.Деформацию на заключительной стадииможно вести и с вытеснением металла в компенсационную полость в прямом направлении, Для низких цилиндрических полуфабрикатов с фасонированными торцами ком 40 пенсация избытка в прямом направлениив технологический отросток предпочтительнаи может быть выполнена при силовом воздействии на торец (фиг. 3). На последующемпереходе протяжки (фиг. 4) деформация45 полуфабриката с точным объемом способствует получению полых изделий с точнымиразмерами и фасонным торцом.Для получения конфигурации верхнего(прилегающего к кромке) участка, максимально приближенного по форме и размерам50 к параметрам готовой детали, и обеспеченияснижения затрат металла полая часть (кромки) полуфабриката перед радиальной раздачей должна иметь размеры, обеспечивающие необходимые значения плошадей поперечного кольцевого сечения. В этом случае55 для обеспечения достаточной стойкости пуансонов целесообразно создание технологического фланца г. Для высоких коническихизделий (высотой больше 1,6 диаметра),1480947 Форму га изобретения 40 45 50(=(0,250,6)у,сову 55 а также для изделий с углом конуса 7)16 этот фланец может выполнять и дополнительно роль центрирующего элемента, что при больших значениях Лз и Л 4 обеспечит гарантированную устойчивость и при минимальных значениях 1 и глубины полости а.При этом наружная поверхность фланца выполняется конической с тем же углом конуса у, длина образующей поверхности принимается равной (0,20,4) длины образующей 1, а переходы от фланца к уступу и стержню оформляются фасками или радиусами закругления (фиг. 5).Пример. Заготовку диаметром А=65 мм и высотой йз=88 мм из стали 35 нагревают в индукционной печи до 1200 С и подвергают штамповке на 2-позиционном штампе. Заготовку фасонируют (фиг. 1) с получением полуфабриката, имеющего следующие размеры: на верхнем торце - у конической (фиксирующей) полости глубина 27 мм, диаметр дна 27 мм, уклон 7 и уступ диаметром (у торца) 52 мм, высотой 26 мм с уклоном 3,6 и переходным радиусом 6 мм; в нижней части - центрирующий конический поясок с углом у - 15 и длиной образующей, определенной по формуле (1) при значениях параметров Н=110 мм и я=0,520 и равной 1=32 мм, а также с коническим подпорным участком с иго=48,8 мм, уклоном р=25 и высотой -2 мм, достаточной для оформления верхнего фасонированного торца и без вытеснения металла в отросток (в штампе а =39,0 мм).На второй позиции полуфабрикат с указанными размерами центрируется по коническому пояску на длине 1=32 мм с образованием зазора 7.=11 мм и внедрением пуансона деформируется в изложенной последовательности путем обжатия полуфабриката в нижней части и радиальной раздачи в верхней части.В результате получают изделие типа конического стакана с толщиной дна 21+- и высотой 114+ м м, имеющей коническую 3-ступенчатую полость с диаметром у дна (первая ступень) О 27 мм, на расстоянии 33 мм от дна диаметр второй ступени Я 35 мм и далее на отдалении 15 мм диаметр третьей ступени Я 50 мм, переходящий на диаметр Я 53 мм у кромки изделия. Наружные размеры: диаметр дна А=42 мм, высота участка с конической поверхностью 7= 15 80 мм с наибольшим диаметром Я 85 мм на пояске высотой 7 мм, Наружный профиль у верхней утонченной кромки - в виде обратного конуса с диаметром у кромки О 66 мм, ниже на 24 мм диаметр Я 71 мм с плавным переходом к пояску Я 85 мм. Полученные изделия имеют стабильную точность размеров, разностенность изделий снижается с 3 - 4 до 11,2 мм. За счет снижения усилий на основной стадии формоизменения снижение требуемой работы деформирования (по диаграммам усилие 5 10 15 20 25 30 35 путь) составляет 2630 Я. Благодаря фасонированию приторцовых поверхностей коэффициент использования металла повышается с 0,38 до 0,56.С такими же показателями технико-экономической эффективности опробован процесс штамповки высоких конических изделий (фиг. 5).Исходную заготовку из стали 35 размерами О 65 к,120 мм после нагрева подвергают фасонированию с образованием полуфабриката, имеющего нижний конический поясок с А=55 мм и 1=29 мм, у=10, технологический фланец диаметром и 87 мм, высотой 9 мм и переходными радиусами Я=16 мм, торцовое углубление с диаметром дна Я 22,3 мм, уклоном0 и глубиной 30 мм и уступ высотой 35 мм и диаметром Я 67 мм. На переходе прошивки из этого полуфабриката по описанной последовательности получают изделие . с конусной 2-ступенчатой полостью глубиной 128 мм и диаметром дна полости Я 22,3 мм, по наружной поверхности диаметр дна д=44,6 мм. Конусная поверхность высотой 115 мм и уклоном 10,6, переходящая на диаметре - О 87 мм в обратный (до торца) конус с углом 12 на высоте участка 30+ мм. Разностенность штампованных изделий снижена с 45 до 11,5 мм, что позволяет снизить в 1,21,5 раза припуски на обрабатываемые поверхности.Способ позволяет повысить точность изделий и, следовательно, снизить расход металла и трудоемкость изготовления цилиндрических и конических полых изделий. Благодаря оптимальному си. овому режиму повышается стойкость инструмента, особенно пуансонов, что способствует повышению стабильности и удешевлению процесса. Способ изготовления полых изделий, включающий получение из исходной заготовки полуфабриката, диаметр основания которого превышает диаметр основания изделия и последующее его деформирование до оформления наружной поверхности путем радиальной раздачи металла, от.гичигоигиигя тем, что, с целью повышения качества изделий за счет уменьшения разностенности и снижения усилия деформирования при выдавливании глубоких полостей, получеиис полуфабриката осуществляют фа онированием верхнего торца заготовки и образованием в ее нижней части конического участка с углом конуса, равным углу конуса готового изделия, и длиной образуюней, определяемой из условия где е - обжатие;у - угол конуса изделия;Н - высота полуфабриката,а последующее деформирование полуфабри 1480947ката осуществляют путем закрытой прошивки, совмещенной с обжимом нижней части заготовки и вытеснением металла в направлении прошивки, при этом производят центрирование полуфабриката по упомянутомуконическому участку.Составитель С.Малай Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко Заказ 2572/9 Тираж 573 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101