СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК B21K21/08 

Заявляемое изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам холодной штамповки деталей и может быть использовано при изготовлении тонкостенных конических деталей средней конусности (угол наклона образующей к оси 25-45^o) и малым радиусом при вершине.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления конических деталей, включающий вытяжку из листовой заготовки цилиндрического полуфабриката и последующий обжим его со стороны донной части, при этом в процессе вытяжки осуществляют принудительное утонение стенки полуфабриката.

Однако, при реализации данного способа, штампуются детали, имеющие отверстие в донной части, что ограничивает область применения способа.

В основу настоящего изобретения поставлена задача расширения технологических возможностей способа в части возможности изготовления конических деталей с малым радиусом при вершине без отверстий.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления конических деталей, включающем изготовление заготовки и последующий обжим, согласно изобретению заготовку штампуют с изгибом дна по радиусу, величина которого больше радиуса сгиба готовой детали, а процесс обжима проводят в два этапа. На первом этапе при обжиме выбирают зазор между пуансоном поддержки и дном, а на вором одновременно с обжимом осуществляют вытяжку донного участка, контактирующего с пуансоном. Первоначальный зазор между конусом поддержки и дном заготовки устанавливают равным не менее 0,1t, где: t толщина заготовки. Заготовку штампуют высотой, равной высоте готовой детали.

Возможность решения поставленной задачи обусловлена тем, что заготовка с дном по радиусу может быть выполнена большей высоты, что позволяет использовать большую высоту конуса поддержки. Исключение плоской площадки в донной части заготовки предохраняет от дефектов в виде капли, а большой радиус изгиба дна исключает образование складок и других дефектов при формовании деталей с малым радиусом.

На фиг. 1 приведен начальный этап обжима.

На фиг. 2 этап совместной реализации обжима и вытяжки.

На фиг. 3 окончательный этап формирования готовой детали.

Способ реализуется следующим образом. Из листовой заготовки (на чертеже не показано) формируют заготовку 1, имеющую полусферическую часть 2 в области дна и цилиндрический поясок 3 у торца. Высота заготовки 1 равна высоте готовой детали. Заготовка 1 устанавливается в матрицу 4 с конической полостью 5. Пуансон 6 со ступенькой 7 воздействует на торцевую поверхность 8 заготовки 1. Коническая часть 9 пуансона 6, являющаяся пуансоном поддержки, установлена в полость матрицы 5. Высота конической части 9 пуансона 6 меньше высоты заготовки 1 не менее чем на 1,1 толщины заготовки, что обеспечивает наличие зазора, равного или большего, чем 0,1 толщины заготовки.

При подаче усилия на пуансон 6 последний воздействует ступенькой 7 на торцевую поверхность 8 заготовки 1, осуществляя первых этап чистый обжим. Заготовка 1 погружается в полость 5 матрицы 4. Стенки заготовки деформируются, принимая форму полости 5 матрицы. В процессе обжима пуансон 6, двигаясь, выбирает зазор между донной частью заготовки и торцом пуансона. В момент касания пуансоном 6 его рабочей частью 9, являющейся пуансоном поддержки, донной части заготовки начинается второй этап процесса формования. Одновременно идет обжим заготовки и вытяжка ее донной части. Затем вершина конуса формируется при течении металла в полость матрицы, при этом образуется зазор 10 между конусом 9 и вершиной детали.

Сопротивление металла в вершине конуса в процессе обжатия возрастает, начинает увеличиваться толщина стенки у основания конуса. Значительная высота конуса поддержки 9 позволяет удержать металл и сформировать деталь с малым конусом при вершине.

При обработке технологии штамповки конических деталей из листа циркониевого сплава 3110 ТУ 92.252-85 толщиной 1,1 мм формовали заготовку в виде полусферы с наружным радиусом 11,7 мм и высотой, равной высоте готовой детали 16,2 мм. Затем заготовку помещали в коническую матрицу с углом образующей 35^o, устанавливали пуансон и осуществляли обжим в два этапа. На первом этапе осуществляли чистый обжим, когда усилие от пресса передавалось только на торцевую часть 8 заготовки 1. Заготовка частично заполняла полость матрицы, течение металла приводило к утолщению стенок у основания конуса поддержки 9, а движение пуансона приводило к выборке зазора между вершиной конуса поддержки и донной частью заготовки. После касания пуансоном дна заготовки начинался второй этап процесса штамповки. Одновременно реализовался процесс обжима и вытяжки. Вытяжка осуществлялась пуансоном при передаче усилия на донную часть заготовки.

В результате реализации процесса штамповки были получены конические колпачки высотой 16,2 мм с толщиной стенки в зоне вершины 1,06 мм углом при вершине конуса 70^o.

Заявляемый способ позволяет получить тонкостенные конические детали с малым радиусом при вершине за малое количество переходов. Это значительно повысило технологичность процесса изготовления деталей. При этом деталь не имеет отверстия в вершине, а качество формирования конуса с малым радиусом высокое.

В зависимости от свойств обрабатываемого материала могут быть проведены классические операции калибровки с промежуточным отжигом между штамповкой и калибровкой, что расширит диапазон материалов, из которых, в процессе реализации описанного выше способа, можно получить конические детали с малым радиусом при вершине.

Величина зазора определялась экспериментально. При меньшей величине зазора возрастает вероятность пробивки отверстия в донной части в процессе вытяжки, либо возможность получения дефектов в виде трещин в месте перехода образующей конуса в радиус при вершине конуса. Значительное увеличение величины зазора (например больше, чем толщина стенки заготовки) может привести к появлению дефектов в виде складок из-за малой высоты конуса поддержки. Однако, оптимальное значение величины зазора зависит от свойств обрабатываемого материала и в каждом конкретном случае оптимизируется с учетом различных факторов.

Использование: при изготовлении тонкостенных конических деталей средней конусности с малым радиусом при вершине. Сущность изобретения: способ включает изготовление заготовки с полусферой и цилиндрическим пояском и последующий обжим. Заготовку штампую с изгибом дна по радиусу, величина которого больше радиуса сгиба готовой детали. Обжим проводят в два этапа: на первом выбирают зазор между пуансоном поддержки и дном, а на втором осуществляют обжим совместно с вытяжкой. Данная совокупность признаков обеспечивает повышение технологичности за счет уменьшения количества операций и переходов, необходимых для изготовления детали. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления конических деталей, включающий изготовление заготовки и последующий обжим, отличающийся тем, что заготовку штампуют с изгибом дна по радиусу, величина которого больше радиуса сгиба готовой детали, а процесс обжима проводят в два этапа, на первом при обжиме выбирают зазор между пуансоном поддержки и дном, а на втором одновременно с обжимом осуществляют вытяжку данного участка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первоначальный зазор между конусом поддержки и дном заготовки устанавливают не менее одной десятой части толщины стенки заготовки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовку штампуют высотой, равной высоте готовой детали.