СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ПО ТОЛЩИНЕ ЗАГОТОВОК ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ Российский патент 2016 года по МПК B21D22/10 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления заготовок для глубокой вытяжки.

Известен способ изготовления профилированных заготовок осадкой, при котором заготовку сжимают между бойками, одна из поверхностей которых выполнена в виде усеченного конуса [1]. Известным способом, возможно получить профилированную по толщине заготовку, толщина которой изменяется по линейному закону от центра к периферии, с максимальным коэффициентом использования металла.

Недостаток известного технического решения заключается в том, что осадка фланцевой части заготовки приводит к упрочнению фланца, которое может быть причиной разрушения заготовки в процессе штамповки из-за исчерпания ресурса пластичности. Поэтому для восстановления технологических свойств заготовки необходимо проводить дополнительные операции отжига и операции снятия окалины, правки заготовки, что повышает стоимость изготовления заготовки.

Наиболее близким техническим решением является выбранный нами в качестве прототипа способ изготовления листовых профилированных по толщине заготовок для глубокой вытяжки, в котором плоскую листовую заготовку с постоянной толщиной центрируют по наружному диаметру в оправке, прижимают центральную часть заготовки к оправке и профилируют заготовку снимая механическим путем часть металла [2].

Известный способ позволяет изготовить профилированную по толщине заготовку в результате центрирования заготовки в оправке, прижатия ее центральной части к плоскости оправки, поворота верхнего суппорта (суппорта резцедержателя) на углы, меньшие 90°, но близкие к 90°,и перемещения резца вдоль образующей конической заготовки, за счет ручного вращения винта суппорта резцедержателя.

Недостатком этого технического решения является низкое качество изготовления профилированной поверхности из-за ручного перемещения резца вдоль образующей конической поверхности.

Для решения поставленной задачи в известном способе изготовления листовых профилированных по толщине заготовок для глубокой вытяжки в оправке предварительно выполняют проточку в виде усеченного конуса, форма которой соответствует наружному контуру профилированной заготовки, с меньшим основанием конической поверхности, обращенным внутрь оправки, глубина проточки соответствует высоте конической части профилированной заготовки, а больший диаметр проточки соответствует наружному диаметру заготовки, прижатие заготовки сопровождают вдавливанием центральной части заготовки до соприкосновения с плоской центральной частью полости оправки, а профилировку заготовки осуществляют автоматическим движением поперечного суппорта в направлении, перпендикулярном продольной оси станка.

Предложенное техническое решение позволяет повысить качество изготовления поверхностного слоя при профилировании заготовки за счет уменьшения шероховатости поверхности заготовки, а также позволяет использовать универсальные станки для изготовления профилированной заготовки.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где показаны:

- на фиг. 1 форма профилированной заготовки;

- на фиг. 2 оправка для изготовления профилированной заготовки;

- на фиг. 3 заготовка, установленная в проточку и сцентрированная в оправке по наружному диаметру;

- на фиг. 4 заготовка, вдавленная в коническую полость оправки;

- на фиг. 5 заготовка в оправке после профилирования;

- на фиг. 6 профилограмма неровностей, записанных с заготовки, изготовленной при перемещении верхнего суппорта вручную;

- на фиг. 7 профилограмма неровностей, записанных с заготовки, изготовленной при перемещении резца за счет поперечного суппорта в автоматическом режиме.

Согласно предложенному способу изготовления листовых профилированных по толщине заготовок для глубокой вытяжки заготовку 1 диаметром Д_о, толщиной S_о (см. фиг. 1) устанавливают в оправку 2, в которой выполнена проточка в виде усеченного конуса, соответствующая контуру профиля заготовки (см. фиг. 2). Меньшее основание усеченного конуса оправки d_опр равно меньшему основанию d_о заготовки 1. Диаметр большего основания усеченного конуса оправки Д_опр равен наружному диаметру Д_о заготовки 1. Для центрирования заготовки 1 в оправке 2 выполняют проточку диаметром Д_опр глубиной h_прот. После установки и центрирования заготовки 1 с постоянной толщиной S_о по диаметру Д_опр заготовку 1 вдавливают во внутреннюю полость оправки 2 на глубину S_у, прижимая центральную часть заготовки 1 диаметром d_о с постоянной толщиной S_о к центральной части оправки 2, которая имеет размеры d_опр Вдавливание заготовки 1 может быть осуществлено вращающейся оправкой, установленной в задней бабке станка. Результатом вдавливания является деформация фланцевой части как в упругой, так и в пластической области и приобретение конической формы (см. фиг. 3).

В результате автоматической подачи поперечного суппорта резец перемещается в направлении, перпендикулярном продольной оси станка от центра к периферии или от периферии заготовки к центру, и снимает часть металла, максимальный съем на фланце будет S_ф, равный S_у. После профилировки заготовки 1 ее удаляют из оправки. Если заготовка 1 деформировалась в упругой области, то после удаления из оправки 2 неточеная поверхность заготовки восстанавливает свою плоскостность, а снятая заготовка 1 после пластической деформации фланцевой части будет иметь конусную форму.

Рассмотрим пример изготовления профилированной по толщине заготовки с наружным диаметром Д_о, равным 70 мм, толщиной в центральной части S_о, равной 3,0 мм, распространяющейся до диаметра d_о, равного 28 мм, и толщиной на фланце S_с, равной 1,5 мм, предложенным техническим решением. Для изготовления заготовки с приведенными параметрами заготовку с наружным диаметром Д_о равным 70 мм, толщиной S_о равной 3 мм, устанавливаем в предварительно изготовленную оправку 2 (см. фиг. 3). В оправке выточена проточка в виде усеченного конуса, форма которого соответствует форме профилированной заготовки.

Максимальный диаметр проточки в оправке, в который устанавливается заготовка, равен 70 мм. Меньшее основание конической поверхности оправки выполняют диаметром, равным 28 мм. Высоту усеченного конуса Sy проточки в оправки 2 выполняют равной 1,5 мм (см. фиг. 2). Для удобства центрирования заготовки максимальный внутренний диаметр проточки в оправке заглубляют на 1,5 мм. После установки заготовки 1 и центрирования по внутреннему диаметру оправки 2, равному 70 мм, центральную часть заготовки диаметром 28 мм прижимают к диаметру оправки d_опр, равному также 28 мм, посредством приложения усилия от оправки, установленной в задней бабке станка и имеющей наружный диаметр также 28 мм. Заготовка 1 деформируется и принимает форму конической поверхности оправки 2, после чего поперечным движение резца снимают выступающий объем металла с фланцевой части заготовки 1, равный 1,5 мм. После удаления заготовки 1 из оправки 2 заготовка 1 имеет профилированную по толщине поверхность в соответствии с заданным углом профилирования.

Для определения качества поверхностного слоя в заготовках проводился замер шероховатости на профилографе-профилометре и определялся параметр R_z. Показатель шероховатости R_z на образцах, изготовленных при перемещении резца за счет верхнего суппорта вручную, находится в диапазоне 30-50 мкм. На образцах, изготовленных при перемещении резца за счет поперечного суппорта в автоматическом режиме, показатель шероховатости R_z находится в диапазоне 7-8,5 мкм. Профилограммы показаны на фиг. 6 и 7 соответственно.

Таким образом, при стандартном перемещение резца в автоматическом режиме за счет поперечного суппорта поверхность заготовки имеет низкую шероховатость и высокое качество, и следовательно предложенное техническое решение позволяет использовать универсальные станки для изготовления профилированных по толщине заготовок.

Источники информации

1. Шофман А.А. Элементы теории холодной штамповки. М.: Оборонгиз, 1952, с. 85.

2. Дубинин Н.П. Технология металлов и других конструкционных материалов. М.: Высшая школа, 1962, с. 451.

Изобретение может быть использовано в машиностроении и в авиакосмической технике при изготовлении профилированных по толщине заготовок для глубокой вытяжки. Листовой заготовке с постоянной толщиной придают коническую форму путем вдавливания ее центральной части в оправку. В оправке предварительно выполняют проточку в виде усеченного конуса, высота которого соответствует высоте профилированной части заготовки, а выступающая часть - внутренней конической поверхности заготовки. Далее осуществляют профилировку путем снятия металла с фланцевой части заготовки резцом в плоскости, перпендикулярной оси оправки. Повышается качество профилированных по толщине заготовок. 7 ил.

Способ изготовления профилированных по толщине листовых заготовок для глубокой вытяжки, включающий центрирование в оправке станка плоской листовой заготовки с постоянной толщиной по наружному диаметру, прижим центральной части заготовки к оправке и профилировку заготовки путем снятия части металла резцом, отличающийся тем, что в оправке предварительно выполняют проточку в виде усеченного конуса, форма которого соответствует форме профилированной заготовки, причем меньшее основание усеченного конуса обращено внутрь оправки, глубину проточки выполняют равной высоте конической части профилированной заготовки, а больший диаметр проточки - равным диаметру заготовки, прижим осуществляют с вдавливанием центральной части заготовки до соприкосновения с плоской центральной частью полости оправки и принятия заготовки формы конической поверхности оправки, а профилировку заготовки осуществляют путем снятия части металла с фланцевой части заготовки при автоматическом движении резца в направлении, перпендикулярном продольной оси станка.