Винахід відноситься до обробки металів тиском, зокрема до способів виготовлення півсфер з листового металу. Попередньо вигнуту заготовку встановлюють на опорне кільце так, щоб внутрішня циліндрична поверхня її була звернена до циліндричної поверхні пуансона, а сферична частина пуансона розташована над попередньо зігнутою заготівлею, завдяки чому забезпечується переміщення пуансона з відштампованої частини заготовки в отвір опорного кільця. Дано розрахункові формули для визначення геометричних параметрів заготовки та тиску еластичною матриці в функції коефіцієнта витяжки, відносної товщини заготовки і межі міцності штампувало матеріалу. Досягаються розширення технологічних можливостей виготовлення деталей з малопластичних металів і з тонкостінних заготовок, сталість тиску еластичною матриці при стисненні заготовок в півсфери, збільшення КІМ при виготовленні півсфер. 6 мул.
Винахід відноситься до обробки металів тиском, а саме до способів виготовлення порожнистих виробів з листового металу переважно сферичної форми.
Відомий спосіб виготовлення виробів типу півсфер, при якому попередньо відштампованих заготовку піддають обтиску в штампі, що містить матрицю і співвісно встановлений штовхач, що впливає зусиллям на торець попередньо відштампованої заготовки, чим забезпечують її обтиснення, наприклад, в півсферу по робочій поверхні матриці (1).
Недолік цього відомого технічного рішення полягає в тому, що наявність вільних непріжатих зон в заготівлі при обтиску обмежує технологічні можливості способу при виготовленні деталей з відносно малої товщини матеріалу.
Найбільш близьким технічним рішенням є обраний нами як прототип спосіб виготовлення напівсферичних виробів з листового металу, в якому попередньо відштампованих заготовку розміщують на співвісно встановлені і переміщувані один щодо одного пуансони з опорним кільцем, охоплюють заготовку еластичною матрицею і обжимають її по пуансону (2).
Недолік цього технічного рішення полягає: по-перше, в необхідності точного регулювання тиску еластичною середовища по ходу витяжки, що можна здійснити лише при використанні пресів типу QAB і QRD (Швеція) або типу П5645, по-друге, в обмеженні можливостей виготовлення як з відносно тонких заготовок (через труднощі боротьби зі складкообразованием матеріалу), так і з малопластичних труднодеформіруемих матеріалів (через руйнування матеріалу від напруг, що розтягують і деформацій, що виникають при штампуванні).
Технічною задачею, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід, є розширення технологічних можливостей виготовлення виробів з малою відносною товщиною заготовки і при малій пластичності вихідного матеріалу, а також на підвищення коефіцієнта використання матеріалу.
Для вирішення поставленого завдання в відомому способі виготовлення напівсферичних виробів з листового металу, що включає отримання з листової заготовки попередньо відштампованої заготовки, її обтиск тиском еластичною матриці по циліндричному пуансону зі сферичною частиною, що має опорне кільце, - як листової заготовки використовують заготовку у вигляді напівдиска діаметром D з приєднаною до нього карткою прямокутної форми, довжиною L, що дорівнює діаметру напівдиска і шириною В, що дорівнює 0,5 D, при цьому D = L = 1,4 d, а В = 0,7 d (де d - діаме тр одержуваної півсфери) отримують попередньо відштампованих заготовку зігнутої форми з внутрішньої циліндричної поверхнею, утворює якої паралельна осі одержуваної півсфери, а напрямна спрямована по колу діаметром, рівним діаметру півсфери, в початковому положенні попередньо вигнуту заготовку встановлюють на опорне кільце, внутрішньої циліндричної поверхнею звертають до циліндричної частини пуансона, а сферичну частину пуансона розташовують над попередньо зігнутою заготівлею, обтиск предвар даткови зігнутої заготовки еластичною матрицею по пуансону здійснюють з одночасним переміщенням пуансона в отвір опорного кільця при заданому протитиску з його боку.
Застосування запропонованого технічного рішення дозволяє: - змінити різнойменну схему напруженого стану деформируемой заготовки на схему об'ємного стиснення матеріалу, що призводить до істотного розширення технологічних можливостей процесу; - здійснювати штампування півсфер при постійному тиску з боку еластичною матриці, що спрощує регулювання тиску по ходу обтиску заготовки по пуансону; - підвищити КІМ при виготовленні виробів; - використовувати для освоєння способу існуючий парк гідропресів одинарної дії, що скорочує терміни підготовки виробництва.
Сутність запропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями, де зображено: на фіг.1 - вихідне положення листової заготовки в пристрої; на фіг.2 - положення листової заготовки перед початком обтиску; на Фіг.3 - положення листової заготовки в проміжний момент обтиску; на фіг.4 - положення в момент закінчення обтиску півсфери; на фіг. 5 - положення відштампованої півсфери перед видаленням його з робочої зони пристрої;
на фіг.6 - геометричні параметри листової заготовки.
Пропонований спосіб виготовлення напівсферичних виробів з листового металу реалізується в пристрої, який включає в себе наступні основні деталі:
- прикріплений до повзуна преса 1 контейнер 2 з еластичною матрицею 3 (виконаної з гуми або поліуретану);
- встановлене на столі преса 4 підставу 5 зі змінним опорним кільцем 6;
- розміщений всередині опорного кільця 6 пуансон 7 з приводом його переміщення (умовно не показаний).
Попередньо відштампованої заготівлі в положенні перед обтисненням присвоєна позиція 8, в проміжний момент обтиску - позиція 8, відштампованої півсфері в момент закінчення обтиску - позиція 10 і в положенні перед видаленням півсфери з пристрою - позиція 11.
Відповідно до пропонованого способу попередньо вигнуту заготовку 8 встановлюють (див. Фіг.1) на опорне кільце 6 так, щоб внутрішня циліндрична поверхня її була звернена до циліндричної поверхні пуансона 7, а сферична частина пуансона 7 - розташована над попередньо зігнутою заготівлею. Заготівлю 8 виготовляють у вигляді напівдиска діаметром D з приєднаною до нього карткою прямокутної форми, довжиною L, що дорівнює діаметру напівдиска, і шириною В, що дорівнює 0,5 D, при цьому D = L = 1,4 d, а В одно 0,7 діаметра одержуваної півсфери. Включення робочого ходу призводить до переміщення вниз повзуна преса 1 разом з контейнером 2 і еластичною матрицею 3. Заготівля 8 спочатку притискається до пуансону 7 тиском з боку еластичною матриці 3. При досягненні тиску q, достатнього для запобігання складкообразования штампувало матеріалу, пуансон 7, який виступав над опорним кільцем 6 на висоту Н (див. фіг.2), переміщається вниз з еластичної матриці 3 в отвір опорного кільця 6. Пуансон 7 переміщається спочатку на проміжну глибину НПР (див. фіг. 3), а потім в кінцевий момент обтиску півсфери (див. фіг. 4) переміщається на глибину НСФ. при тому ж тиску q з боку еластичною матриці 3. Тиск q задається запобіжно-розвантажувальним клапаном, встановленим в гідроприводі пуансона (умовно не показаний). При досягненні повзуном преса 1 крайнього нижнього положення дається команда на зворотний хід преса (див. (Фіг.5), що дозволяє видалити відштампованих півсферу 11 з робочої зони преса. У результаті як сам прес, так і пристрій з пуансоном 7 займають вихідне положення для виготовлення наступної півсфери.
Тиск еластичною матриці q, необхідне для запобігання складкообразования фланцевої і купольної частини штампувало заготовки, встановлюють зі спільного розгляду напруженого стану та їх умови стійкості, що дозволяє визначити кінцевий тиск еластичною середовища q для отримання полусферической деталі, яке згідно (3) залежить від коефіцієнта витяжки або обтиску деталі Ко = D / d, відносної товщини заготовки t = t / D і межі міцності штампувало матеріалу в. а величина q визначається формулою
.
Застосування пропонованої заготовки забезпечує отримання необхідної висоти півсфери з урахуванням припуску на обточування півсфери по діаметру. Застосування ж заготовки у вигляді диска діаметром D в пропонованому способі, коли її доведеться ставити на "ребро" на опорне кільце 6, призведе до труднощів, пов'язаними з подальшим потовщенням кромки цієї заготовки в зоні контакту її з опорним кільцем 6.
Здійснення запропонованого способу виготовлення півсфери розглянемо на прикладі обтиску листової заготовки з м'якою холоднокатаної латуні Л68 товщиною t = 2 мм (в = 30 кгс / мм 2) в півсферу діаметром d = 200 мм при діаметрі заготовки D = 1,4 d = 280 мм, коефіцієнт витяжки Ко = D / d = 1,4 і відносній товщині заготовки t = t / D = 2/280 = 0,007.
Встановлюємо параметри заготовки
D = L = 1,4 d = 280 мм і В = 0,7 d = 0,7 200 = 140 мм.
Відповідно до цих параметрів і відповідно до фіг.6 виготовляють листову заготовку (див. Фіг.6, а), яку згинають в циліндр з радіусом вигину Rr = d / 2 = 140 мм (див. Фіг.6, б), при цьому утворить цього циліндра направляють уздовж осі цієї заготовки. Заготівлю 8 встановлюють на опорне кільце 6. Тиск з боку еластичною матриці q для обтиску заготовки 8 в півсферу 10 встановлюють за формулою, яка для Ко = 1,4, t = 0,007 і в = 30 кгс / мм 2 становить q = 30 (0,075 1,4-5 0,007 + 0,025) = 30 0,095 = 2,85 кгс / мм 2 = 285 кгс / см. Після цього запобіжно розвантажувальним клапаном гідроприводу пуансона (який умовно не показаний) задають необхідне зусилля протитиску РПР з боку пуансона, ніж та закінчується підготовка до здійснення штампування півсфери. Далі при досягненні тиску, достатнього для запобігання складкообразования штампувало матеріалу, пуансон 7 переміщують вниз з еластичної матриці 3 в отвір опорного кільця 6 на глибину НПР. а потім на глибину НСФ. при тому ж тиску q з боку еластичною матриці 3. При досягненні повзуном преса 1 нижнього положення дається команда на зворотний хід преса, що дозволяє видалити відштампованих півсферу 11 з робочої зони преса. Отриману півсферу 11 передають на подальшу обробку для остаточного виготовлення виробу.
література
1. Великобританія, Патент 1405205, Кл. B 21 D 22/02/51/1 В3 Q2 A3 2Б 3, Публ. 13.09.1973.
Спосіб виготовлення напівсферичних виробів з листового металу, що включає отримання з листової заготовки попередньо відштампованої заготовки, її обтиск тиском еластичною матриці по циліндричному пуансону зі сферичною частиною, що має опорне кільце, що відрізняється тим, що в якості листової заготовки використовують заготовку у вигляді напівдиска діаметром D з приєднаною до нього карткою прямокутної форми, довжиною L, що дорівнює діаметру напівдиска, і шириною В, що дорівнює 0,5 D, при цьому D = L = 1,4d, а В = 0,7d, отримують попередньо отштампова нную заготовку зігнутої форми з внутрішньої циліндричної поверхнею, утворює якої паралельна осі одержуваної півсфери, а напрямна спрямована по колу діаметром, рівним діаметру півсфери, в початковому положенні попередньо вигнуту заготовку встановлюють на опорне кільце, внутрішньої циліндричної поверхнею звертають до циліндричної частини пуансона, а сферичну частину пуансона розташовують над попередньо зігнутою заготівлею, обтиск попередньо зігнутою заготовки еластичною матрицею по пуансону здійснюють з одночасним переміщенням пуансона в отвір опорного кільця при заданому протитиску з його боку, де d - діаметр одержуваної півсфери.