УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК ОБКАТЫВАНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК B21D37/12 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для штамповки обкатыванием трубных заготовок.

Цель изобретения - повышение качества изделий за счет снижения усилия съема.

На фиг. 1 представлена схема устройства для штамповки заготовок обкатыванием; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1 (вариант, когда дополнительная матрица выполнена с локально-деформирующими элементами в виде свободно вращающихся на осях роликов); на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.1.

Устройство для штамповки заготовок обкатыванием содержит заготовку 1, пуансон 2 с продольными по меньшей мере двумя лысками на боковой поверхности, расположенными симметрично друг против друга через 180^о(или четырьмя лысками через 90^о). Устройство содержит также обкатывающую матрицу 3, осуществляющую утонение стенки заготовки. Ось матрицы 3 наклонена относительно оси пуансона на угол Θ ( Θ ≈ 2-3^о) и получает движение обкатывания от специального механизма.

Соосно пуансону 2 установлена неподвижно дополнительная матрица 4 с локально-деформирующими элементами в виде выступов 7. Локально-деформирующие элементы могут быть выполнены в виде роликов, свободно посаженных на осях 8, или шариков. Профиль и высота локально-деформирующих элементов соответствует профилю и высоте лысок на пуансоне. Высота h лысок определяется по формуле:
h = , где R_n - радиус пуансона;
n - количество лысок на пуансоне.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Заготовка 1 пуансоном 2 подается в обжимную матрицу 3, в которой осуществляется основная ее деформация. При этом на внутренней поверхности заготовки от затекания металла в лыски на пуансоне образуются продольные утолщения. Выходящая из обжимной матрицы 3 заготовка 1 с пуансоном 2 поступает в матрицу 4 с локально-деформирующими элементами 7, которые осуществляют деформацию продольных утолщений на заготовке до высоты, равной толщине стенки изделия. При этом течение металла происходит не только в радиальном и осевом, но также и в тангенциальном направлениях.

При течении металла в тангенциальном направлении увеличивается периметр заготовки, искажаются ее форма и она отходит от пуансона в зонах, свободных от контакта ее с матрицей 4. После прохождения матрицы 4 заготовка имеет равномерную толщину стенки, но форма ее будет искажена. При дальнейшем движении пуансона 2 заготовка поступает в калибрующую матрицу 5, где происходит ее калибровка. При этом восстанавливается высокая чистота и точность размеров по наружной поверхности изделия 6. Толщина стенки у изделия будет равномерной.

Изменяя количество лысок, глубину их на пуансоне и соответственно количество и высоту локально-деформирующих элементов на матрице 4 можно добиться получения различных посадок готового изделия 6 на пуансоне 2 - от посадок с гарантированным натягом до посадок с гарантированным зазором. И в первом и во втором случаях по сравнению с известными устройствами будет наблюдаться снижение усилия съема изделия с пуансона. При посадке готового изделия на пуансон с натягом снижение усилия съема его с пуансона достигается отсутствием контакта изделия с пуансоном в местах лысок на пуансоне. При посадке готового изделия на пуансон с зазором съем изделия происходит без приложения усилия.

Штамповали трубные заготовки вытяжкой с утонением из стали 20 на протяжном стане ПС 20 усилием 200 кН. Обжимной матрице сообщали обкатывающее движение от специального механизма с частотой 500 обк./мин.

Угол наклона матрицы (обжимной) к пуансону принимали Θ = 3^о, диаметр пуансона 31,9 мм. Исходная заготовка (стакан) имела наружный диаметр 36,4 мм, толщина стенки у заготовки 2,2 мм, высота заготовки 143 мм. Заготовку фосфатировали и омыливали. Деформировали заготовку обкатыванием до получения наружного диаметра 34,6 мм, получали толщину стенки 1,35 мм. Деформировали заготовку при подаче 1 мм/обк. Получаемая заготовка имела высоту 216 мм. Разница в наружных диаметрах заготовки, когда она находилась на пуансоне и после снятия с пуансона, составляла 0,02-0,03 м (натяг). Усилие страгивания заготовки при съеме ее с пуансона 24...28 кН. На пуансоне выполняли две лыски глубиной 0,5_-0,1мм. Проводили вытяжку с утонением, затем устраняли утолщения на боковой стенке вытянутой заготовки протягиванием ее через матрицу с двумя выступами с расстоянием их калибрующих поверхностей от оси пуансона равным 16,8^+0,1мм. Затем заготовку протягивали через неподвижную матрицу с диаметром калибрующего отверстия 34,6^+0,05мм. После этого усилие съема составляло 5-8 кН.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства достигается за счет повышения качества изделий путем уменьшения усилия съема их с пуансона (исключается деформация изделий от усилий, возникающих при их съеме с пуансона), увеличения стойкости пуансона за счет уменьшения его износа при съеме изделий путем уменьшения или исключения натяга.

Использование: при изготовлении трубных изделий штамповкой обкатыванием. Сущность: устройство содержит пуансон, обжимную обкатывающую матрицу и установленную соосно пуансону калибрующую матрицу, между матрицами установлена дополнительная матрица с локально-деформирующими элементами, а на пуансоне соосно элементам выполнены лыски, высота и профиль которых соответствуют высоте и профилю элементов. 6 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК ОБКАТЫВАНИЕМ, содержащее пуансон, обжимную обкатывающую матрицу и установленную соосно с пуансоном калибрующую матрицу, отличающееся тем, что, с целью повышения качества изделий путем снижения усилия съема, устройство снабжено расположенной между обжимной и калибрующей матрицами дополнительной матрицей с по крайней мере двумя локально-деформирующими элементами, а на пуансоне выполнены соосно с упомянутыми элементами лыски, профиль и высота которых соответствует профилю и высоте локально-деформирующих элементов дополнительной матрицы.