УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА ПОЛЫХ КОЛЬЦЕВЫХ СТАКАНОВ Российский патент 1997 года по МПК B21K21/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке выдавливанием изделий типа полых кольцевых стаканов.

Известно устройство для изготовления изделий типа полых кольцевых стаканов, выбранное в качестве прототипа, содержащее кольцевую матрицу и кольцевой пуансон, имеющий рабочую полую цилиндрическую часть с расположенными на торце наружным калибрующим пояском, диаметром, превосходящим наружный диаметр цилиндрической части, и внутренним калибрующим пояском, диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической части, и хвостовую часть [1]
Недостатком известного устройства является низкое качество получаемых изделий, обусловленное свободным, без касания поверхности пуансона выше калибрующих поясков, течением материла изделия. При этом диаметральные размеры изделия выше наружного калибрующего пояска уменьшаются, а выше внутреннего калибрующего пояска увеличиваются под действием как упругой деформации самого инструмента, так и остаточных напряжений, возникающих в стакане в процессе выдавливания. Неравномерность свойств (предел текучести, твердость) материала заготовки по сечению, а также наличие зазоров между кольцевой заготовкой и профилем кольцевой матрицы приводят к появлению разностенности как на наружном, так и на внутреннем патрубках стакана, при этом его полость искажается, принимая форму эллипса. Кроме того, при изготовлении стаканов, внутри полости которых выполнены выступы, последние испытывают угловое смещение (закручивание) по высоте, а известная конструкция пуансона характеризуется низкой стойкостью, обусловленной выполнением его цилиндрической части толщиной, уменьшенной по сравнению с толщиной в районе калибрующих поясков на величину, как минимум, глубины паза.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении точности геометрических размеров изделий.

Это достигается тем, что в устройстве для изготовления изделий типа полых кольцевых стаканов, содержащем кольцевую матрицу и кольцевой пуансон, имеющий рабочую полую цилиндрическую часть с расположенными на торце наружным калибрующим пояском, диаметром, превосходящим наружный диаметр цилиндрической части, и внутренним калибрующим пояском, диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической части, и хвостовую часть, на рабочей полой цилиндрической части пуансона выполнен калибрующий участок в виде полого усеченного конуса, основание большего поперечного сечения которого сопряжено с хвостовой частью, а полость выполнена конусной с увеличивающимся по направлению к цилиндрической части пуансона диаметром, при этом в случае изготовления стаканов с выступами внутри полости по высоте калибрующего участка выполняют пазы, боковые стенки и плоскость основания которых параллельны оси симметрии пуансона.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного наличием у пуансона калибрующего участка, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного между цилиндрической и хвостовой частями, при этом в случае изготовления стаканов с выступами внутри полости на калибрующем участке пуансона по всей его высоте выполняют пазы, боковые стенки и основание которых параллельны оси симметрии пуансона.

На фиг. 1 представлено устройство для получения полых кольцевых стаканов (с выступами на наружном и внутреннем патрубках) и заготовка перед деформированием; на фиг. 2 стадия деформирования (с изображением течения материла заготовки по пазу и по поверхности калибрующего участка пуансона); на фиг. 3 конструкция пуансона.

Устройство для изготовления изделий типа полых кольцевых стаканов содержит кольцевой пуансон 1 и кольцевую матрицу 2, причем пуансон представляет собой ступенчатую конструкцию, содержащую рабочую полую цилиндрическую часть А, включающую наружный Б и внутренний В калибрующие пояски и наружную Г и внутреннюю Д цилиндрические поверхности, а также хвостовую часть Е, при этом последняя соединена с цилиндрической частью посредством калибрующего участка Ж, выполненного в виде полого усеченного конуса, с увеличивающимся по направлению к цилиндрической части пуансона диаметром конусной полости. Калибрующий участок Ж имеет наружную З и внутреннюю И рабочие поверхности. При использовании пуансона для изготовления стаканов с выступами внутри полости на наружном Б и (или) внутреннем В калибрующих поясках выполнены пазы, обозначенные соответственно К и (или) Л, при этом на наружной З и (или) внутренней И рабочих поверхностях калибрующего участка Ж также выполнены пазы, обозначенные соответственно М и (или) Н.

Устройство работает следующим образом.

Опускаясь вниз, пуансон 1 воздействует на кольцевую заготовку 3, установленную в матрице 2, деформируя ее. В процессе деформации материал заготовки 3 течет в зазоры между поверхностями полости матрицы 2 и наружным Б и внутренним В калибрующими поясками пуансона 1, формируя наружный 4 и внутренний 5 патрубки стакана, торцы которых после их выхода соответственно с наружного Б и внутреннего В калибрующих поясков пуансона 1 разгружаются на цилиндрических поверхностях Г и Д, уменьшая (наружный патрубок) и увеличивая (внутренний патрубок) свои диаметральные размеры. При последующем деформировании материал изделия входит на калибрующий участок Ж, где на его наружной З и внутренней И рабочих поверхностях осуществляется соответственно раздача наружного 4 и обжим внутреннего 5 патрубков стакана со степенью деформации не менее упругой. При использовании пуансона 1 с пазами при деформировании заготовки 3 формируются выступы внутри полости изделия при прохождении материла заготовки через пазы К на наружном Б и (или) пазы Л на внутреннем В калибрующих поясках, при этом в процессе перемещения патрубков стакана по калибрующему участку Ж происходит дополнительная калибровка выступов стакана между боковыми стенками пазов М и (или) Н указанного участка. По окончании деформирования с помощью съемника (условно не показан) изделие снимается с пуансона и удаляется из зоны штамповки.

Форма калибрующего участка пуансона, выполнение пазов по высоте калибрующего участка, а также выполнение пазов, боковые стенки и плоскость основания которых параллельны оси симметрии пуансона, обусловлены необходимостью получения полых кольцевых стаканов с заданными геометрическими размерами и высокого качества. Так, использование калибрующего участка в виде полого усеченного конуса с увеличивающимся по направлению к цилиндрической части диаметром конусной полости позволяет осуществить калибровку как наружного патрубка стакана за счет его раздачи, так и внутреннего патрубка за счет его обжима с небольшой, порядка 0,3 1,0% степенью деформации. При этом диаметр D₁ наружной Г и диаметр d₁ внутренней Д цилиндрических поверхностей в зоне их сопряжения соответственно с наружной З и внутренней И рабочими поверхностями калибрующего участка Ж необходимо выбирать из условия осуществления полной разгрузки торцов наружного 4 и внутреннего 5 патрубков стакана после их выхода с калибрующих поясков Б и В с формированием загнутых внутрь (для наружного патрубка) и наружу (для внутреннего патрубка) жестких концов, способствующих осуществлению в процессе калибровки патрубков стакана линейных контактов последних с поверхностями калибрующего участка пуансона на большей его высоте. Диаметры D₂ и d₂ пуансона в зоне сопряжения хвостовой части и калибрующего участка выполняют равными соответственно диаметрам D_к и d_к калибрующих поясков. Выполнение по высоте калибрующего участка пуансона пазов при изготовлении стаканов с выступами внутри полости позволяет осуществить дополнительную калибровку выступов, формирующихся внутри полости стакана, при этом устранению углового смещения (закручивания) выступов по высоте способствует размещение боковых стенок пазов параллельно оси симметрии пуансона. Выполнение же оснований пазов параллельно оси симметрии пуансона способствует получению выступов внутри полости стакана высокого качества, так как в процессе деформирования патрубков стакана на калибрующем участке пуансона вершина выступа отходит от поверхности основания паза пуансона, предотвращая появление задиров.

Пример. Стаканы из алюминиевого сплава АМСН2 ОСТ 95.384-84 изготавливают следующим образом.

Кольцевые заготовки с наружным диаметром 153,0 мм и внутренним диаметром 104,4 мм, предварительно смазанные маслом цилиндровым 52 ГОСТ 6411-76, укладывают в кольцевую матрицу с наружным и внутренним диаметрами соответственно 153,3 и 104,5 мм. Обратное выдавливание осуществляют кольцевым пуансоном с диаметром наружного калибрующего пояска 137,7 мм и внутреннего калибрующего пояска 119,8 мм. Диаметр пуансона в зоне сопряжения калибрующего участка и цилиндрической части составляет: наружного 136,7 мм, внутреннего - 120,8 мм. Диаметр пуансона в зоне сопряжения калибрующего участка и хвостовой части составляет: наружного 137,7 мм, внутреннего 119,8 мм. На наружном калибрующем пояске, а также наружной поверхности калибрующего участка пуансона выполнены 6 пазов, расположенные по сечению пуансона через 60^oC.

В процессе обратного выдавливания торцы наружного и внутреннего патрубков стакана, выходя из калибрующих поясков пуансона, соответственно уменьшают и увеличивают свои диаметральные размеры на 0,5 0,7 мм, образуя жесткие концы. При дальнейшем деформировании благодаря наличию у пуансона калибрующего участка, выполненного в виде полого усеченного конуса с увеличивающимся по направлению к цилиндрической части пуансона диаметром конусной полости, осуществляется калибровка обоих патрубков стакана посредством раздачи наружного и обжима внутреннего со степенью деформации 0,4 0,6% Одновременно производится дополнительная калибровка выступов, сформированных внутри полости на наружном патрубке стакана, при их перемещении между боковыми стенками пазов, выполненных на калибрующем участке пуансона.

Непрямолинейность готовых изделий не превышает 0,1 мм, внутренний диаметр наружного патрубка стакана в его верхней части составляет 137,65 137,75 мм, наружный диаметр внутреннего патрубка 119,75 119,85 мм. Эллипсность не более 0,1 мм. Угловое смещение (закручивание) выступов по высоте стаканов отсутствует. Поверхность полости и выступов стаканов задиров не имеет.

Использование предложенного устройства позволяет повысить качество полых стаканов и увеличить выход годного за счет устранения брака по геометрическим размерам. Кроме того, использование при изготовлении полых кольцевых стаканов с выступами внутри полости пуансона с выполненным между цилиндрической и хвостовой частями калибрующим участком с пазами, в которых при калибровке размещаются выступы изделия, позволяет значительно увеличить толщину рабочей части пуансона, тем самым повысив его жесткость и, соответственно, стойкость.

Сущность: устройство для изготовления изделий типа полых кольцевых стаканов состоит из пуансона и матрицы, причем пуансон содержит рабочую полую цилиндрическую часть, включающую наружный и внутренний калибрующие пояски, и хвостовую часть, соединенную с цилиндрической посредством калибрующего участка, выполненного в виде полого усеченного конуса. При изготовлении стаканов с выступами внутри полости на наружной и(или) внутренней рабочих поверхностях калибрующего участка выполняют пазы с боковыми стенками и плоскостью основания, параллельными оси симметрии пуансона. В процессе выдавливания заготовки осуществляется дополнительное деформирование наружного патрубка посредством раздачи и внутреннего патрубка посредством обжима при их прохождении по калибрующему участку пуансона, а также калибровка выступов между боковыми стенками пазов. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для изготовления изделий типа полых кольцевых стаканов, содержащее кольцевую матрицу и кольцевой пуансон, имеющий рабочую полую цилиндрическую часть с расположенными на торце наружным калибрующим пояском диаметром, превосходящим наружный диаметр цилиндрической части, и внутренним калибрующим пояском диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической части, и хвостовую часть, отличающееся тем, что на рабочей полой цилиндрической части пуансона выполнен калибрующий участок в виде полого усеченного конуса, основание большего поперечного сечения которого сопряжено с хвостовой частью, а полость выполнена конусной с увеличивающимся по направлению к цилиндрической части пуансона диаметром. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по высоте калибрующего участка выполнены пазы. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что боковые стенки и плоскость основания пазов выполнены параллельно оси симметрии пуансона.