ОБТЯЖНОЙ ПУАНСОН, МИНИМИЗИРУЮЩИЙ УСИЛИЕ, ЗАТРАЧЕННОЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ ОБРАЗЦА В ПРОЦЕССЕ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ ПО РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ОБТЯЖНОГО ПУАНСОНА Российский патент 2014 года по МПК B21D7/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к крупногабаритной объемной оснастке, и может быть использовано в авиационной, судостроительной, ракетно-космической и других отраслях промышленности при проектировании обтяжных пуансонов для обеспечения запаса кривизны для получения поверхности, максимально близкой к заданной после снятия образца с обтяжного пуансона.

Известны обтяжные пуансоны из баллинита или дельта-древесины, включающие в себя рабочую часть обтяжного пуансона, прокладки и основание. Контур пуансона изготавливается по шаблону готовой детали или по шаблону с учетом пружинения [с.345. Грошиков А.И., Малафеев. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. М., «Машиностроение», 1976, 440 с.]. Контур такого пуансона изготавливается по шаблону детали с учетом пружинения, которое определяют соответствующей корректировкой радиусом кривизны.

Недостатком данного обтяжного пуансона является необходимость учитывать упругое сокращение детали после разгрузки от растягивающих усилий. Из-за неравномерного распределения напряжений по высоте поперечного сечения и сокращения длины после снятия растягивающих усилий деталь обычно имеет отклонения от контура пуансона. Величина отклонения зависит от целого ряда факторов, из которых основные - величина относительных радиусов изгибаемых участков, форма детали и количество переходов.

Технический результат - снижение трудоемкости изготовления деталей и повышение точности получаемых на обтяжных пуансонах деталей.

Технический результат достигается тем, что обтяжной пуансон содержит рабочую часть и основание.

Особенностью является то, что рабочая часть снабжена подшипниками качения, наружные кольца которых повторяют формообразующую поверхность рабочей части обтяжного пуансона и являются рабочей поверхностью для растяжения по ним заготовки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид обтяжного пуансона, на фиг.2 показана заготовка «тавр».

Устройство состоит из плит 1 и 2 (фиг.1), предотвращающих перемещение заготовки 3 относительно рабочей части 4 обтяжного пуансона во время процесса изгиба с растяжением на типовом профилегибочном станке. Заготовка 3 растягивается по подшипникам 5 качения с помощью зажимных устройств на станке.

Устройство работает следующим образом.

Перед формообразованием заготовку 3 проверяют на соответствие термической обработке, затем смазывают саму заготовку 3 и рабочую часть 4 обтяжного пуансона машинным маслом или техническим вазелином. Для формообразования деталей рабочую часть 4 обтяжного пуансона устанавливают на стол обтяжного пресса. Перемещением кареток и стола добиваются необходимого расположения рабочей части 4 обтяжного пуансона относительно зажимных губок кареток. В результате растяжения заготовки 3 каретками по рабочей части 4 обтяжного пуансона происходит ее формообразование.

В процессе пластического деформирования заготовка 3, помимо растягивающих и сжимающих усилий на наружном и внутреннем радиусах профиля, испытывает нагрузки, связанные с сопротивлением силам трения, возникающим при скольжении заготовки 3 о рабочую часть 4 обтяжного пуансона.

Эти нагрузки составляют для 0,3-0,6 от нормальной составляющей силы нагружения, если не использовалась смазка, и 0,1-0,2 при использовании смазки.

Рассмотрим заготовку «тавр» 3, изображенную на фиг.2, которую нужно обогнуть по рабочей части 4 обтяжного пуансона, изображенного на фиг.1.

Заготовка «тавр» из Д16Чт в процессе изгиба с растяжением по рабочей части 4 обтяжного пуансона (фиг.1), изготовленного из материала ДСП-Б-а ГОСТ 20966, испытывает нагрузки, связанные с трением скольжения.

F_тp.ск=µ N, (1)

где µ - коэффициент трения скольжения дюралюминиевой заготовки об ДСП;

N - усилие, действующее на контакте без учета сил трения;

Усилие, необходимое при дополнительном растяжении, находим по формуле

N=0,9σ_в·F, (2)

где

σ_в=3500 кг/см² - предел прочности заготовки;

F - площадь поперечного сечения заготовки (фиг.2);

µ=0,2,

N=0,9·3500 кг/см²·2,6268 см²=8274,42кг=827.44 H,

F_тр.ск=µ·N=165,49 H.

Находим общую нагрузку, необходимую для процесса изгиба с растяжением на обтяжном пуансоне со смазкой, с учетом сил трения

F₁=827,44+165,49=989,93 H.

При вводе подшипников 5 качения, изображенных на фиг.1, сила трения скольжения уменьшается. И чем больше вводится подшипников 5 качения, наружные кольца которых повторяют форму рабочей поверхности, тем меньше сила трения скольжения.

При полной замене рабочей поверхности подшипниками 5 качения, в процессе качения заготовки 3 по поверхности подшипников 5 качения возникает сила трения качения, и сила трения в подшипниках 5 качения.

F_тp.кач=К·N, (3)

где K=0,05 - коэффициент трения качения дюралюминиевой заготовки 3 о подшипник 5 качения;

F_тp.кач=K·N=41,37 H,

F_тp.подш=f_тpN=0,002·827.44=1,65 H,

f_тp - коэффициент трения шариков об кольца подшипников 5 качения, с учетом смазки.

Находим общую нагрузку, необходимую для процесса изгиба с растяжением по рабочей части 4 обтяжного пуансона с введенными подшипниками 5 качения, наружные кольца которых используются в качестве основной рабочей поверхности.

F₂=827,44+41,37+1,65=870,46 H.

Следовательно, при введении подшипников качения нагрузка, необходимая для изгиба с растяжением, уменьшилась на $$\frac{F_1-F_2}{F_1}=0.12=12\%$$ .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к обтяжным пуансонам. Обтяжной пуансон содержит основание и рабочую часть в виде подшипников качения, наружные кольца которых повторяют формообразующую поверхность рабочей части обтяжного пуансона, по которой осуществляют изгиб с растяжением заготовки. Снижается трудоемкость изготовления деталей за счет уменьшения трения скольжения и повышается точность деталей. 2 ил.

Обтяжной пуансон, содержащий рабочую часть и основание, отличающийся тем, что он снабжен подшипниками качения, наружные кольца которых повторяют формообразующую поверхность рабочей части и являются рабочей поверхностью для изгиба с растяжением по ней заготовки.