СПОСОБ ХОЛОДНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДНИЩ ИЗ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2022 года по МПК B21D22/16 B21D22/18 B21D51/02 

Изобретение относится к области холодного формообразования деталей из листовых заготовок двойной кривизны (эллиптические, сферические и конусообразные днища из Al, Cu, Ti сплавов, коррозионно-стойких сталей и черных металлов), применяемых в машиностроении: авиации, судостроении, нефти и газохимии, пищевой и других отраслях промышленности.

В настоящее время изготовление не сварных крупногабаритных (D>100 мм) тонкостенных (S₀/D_д)100=1,5…0,15 и особо тонкостенных (S₀/D_д)100<0,15 осесимметричных деталей без принудительного утонения стенки детали является трудоемким процессом и требует специального производства с высокими затратами и сроками на подготовку производства [Мельников Э.Л. Справочник по холодной штамповке оболочковых деталей. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2003. - 14-21 с.].

Один из вариантов изготовления - это штамповка на специальных гидравлических или механических прессах двойного действия за 2-6 переходов, где требуется применение 2-6 сложных габаритных вытяжных штампов [Мельников Э.Л. Справочник по холодной штамповке оболочковых деталей. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2003. - 72-83 с.].

Недостатком этого способа являются сложности из-за необходимости применения крупногабаритных штампов и прессов потребной мощности с необходимым рабочим столом. При мелкосерийном или единичном производстве крупногабаритных деталей (часто встречаемый случай) данные сложности носят не преодолимый характер.

Второй способ - это ротационная вытяжка без принудительного утонения (обкатка) с постепенным укладыванием металла на оправу при помощи давильных роликов [Мельников Э.Л. Справочник по холодной штамповке оболочковых деталей. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2003. - 159-161 с.].

Недостатком данного способа является нестабильность получения деталей, так как технология построена на опыте давильщиков. Применение данного способа часто приводит к отрицательному результату (разрушение металла, гофрообразование, потеря устойчивости заготовки - наваливание на ролик и прекращение процесса), а в случае получения деталей наблюдается нестабильность геометрических размеров и разнотолщинности вдоль образующей.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение затрат на подготовку производства за счет повышения стабильности изготовления и увеличения степени повторяемости геометрических размеров и разнотолщинности вдоль образующей детали.

Достигаемый технический результат - повышение качества деталей, получаемых ротационной вытяжкой без принудительного утонения (обкаткой).

Поставленная задача решается и заявленный технический результат достигается тем, что в способе холодного формообразования днищ из листовых заготовок на первом переходе ротационной вытяжки одним или несколькими роликами, перемещаемого по траектории, при которой центр закругления рабочей поверхности ролика движется эквивалентно рабочей поверхности оправы первого перехода, обеспечивая зазор между роликом и оправой первого перехода равного 110%S_Д, где S_Д - толщина круглой листовой заготовки, формируется полуфабрикат детали, изготавливаемый на оправе первого перехода, включающей торцевую плоскую часть, сферическую часть с радиусом R_сф, и соединяющий их переходный участок, выполненный радиусом закругления на длине L=20÷30S_Д, а на втором переходе ротационной вытяжки одним или несколькими роликами, перемещаемого по траектории, при которой центр закругления рабочей поверхности ролика движется эквивалентно рабочей поверхности оправы второго перехода, являющейся контуром детали, обеспечивая зазор между роликом и оправой второго перехода 110%S_Д, формируется деталь.

Заявленный способ обеспечивает получение детали из полуфабриката, имеющего более жесткую конструкцию в сравнении с круглой листовой заготовкой, который предотвращает потерю устойчивости, и как следствие повышает стабильность получения геометрических размеров и разнотолщинности вдоль образующей детали.

Указанные в независимом пункте формулы являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточных для получения требуемого технического результата.

Заявленные в формуле изобретения интервалы радиуса закругления получены экспериментально и являются оптимальными, поскольку при выходе за них не обеспечивается получение детали удовлетворительного качества.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки металлов давлением, в частности, для получения крупногабаритных тонкостенных и особо тонкостенных осесимметричных деталей типа днищ, используемых в машиностроении;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанного в заявке метода;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Сущность изобретения поясняется изображениями (Фиг. 1, Фиг. 2), на которых схематично представлен заявленный способ.

Способ реализуется следующим образом. Из листов на гильотинных ножницах нарезают карточки, из которых вырезают круглую заготовку 1 на токарных или карусельных станках, в зависимости от параметров заготовки.

Круглая заготовка монтируется на оправе первого перехода 2, фиксируется прижимом 3 и раскатывается без принудительного утонения ее периферийная часть на длине L=20÷30S_Д, при помощи одного или нескольких роликов 4, по траектории, при которой центр закругления рабочей части обкатываемого ролика перемещается эквивалентно рабочей поверхности оправы, обеспечивая зазор S_Д+10%S_Д между роликом и оправой. Такая форма полуфабриката обеспечивает более жесткую конструкцию, в сравнении с круглой листовой заготовкой, которая не теряет устойчивость при последующем формообразовании.

После раскатки полуфабрикат 5 снимается с оправы первого перехода 2. После происходит ее замена на оправу второго перехода 6.

Полученный полуфабрикат 5 монтируется на оправе второго перехода 6, фиксируется прижимом 3 и раскатывается без принудительного утонения до получения детали 7 при помощи одного или нескольких роликов 3, по траектории, при которой центр закругления рабочей части обкатываемого ролика перемещается эквивалентно рабочей поверхности оправы, обеспечивая зазор S_Д+10%S_Д между роликом и оправой.

По результатам экспериментальных работ установлено, что предлагаемый способ позволяет относительно варианта изготовления деталей двойной кривизны методом штамповки и ротационной вытяжки без принудительного утонения из листа значительно снизить затраты на подготовку производства в 3-8 раз, а также использовать менее мощное и более дешевое оборудование.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - повышение стабильности изготовления и увеличение степени повторяемости геометрических размеров и разнотолщинности вдоль образующей детали - решена, и заявленный технический результат - повышение качества деталей, получаемых ротационной вытяжкой без принудительного утонения (обкаткой) - достигнут.

Применение заявленного способа холодного формообразования днищ из листовых заготовок обеспечивает дополнительный технический результат - снижение затрат на подготовку производства в 3-8 раз, в том числе снижение требований к квалификации персонала, а также использование менее мощного и более дешевого оборудования.

Изобретение относится к формообразованию днищ из листовых заготовок. Осуществляют формообразование днищ методом ротационной вытяжки без принудительного утонения. На первом переходе ротационной вытяжки с использованием по меньшей мере одного ролика обеспечивают зазор между роликом и оправой первого перехода, равный 110%S_Д, где S_Д - толщина круглой листовой заготовки, и формируют полуфабрикат детали, включающий торцевую плоскую часть, сферическую часть с радиусом R_сф и соединяющий их переходный участок, выполненный радиусом закругления на длине L=20-30S_Д. На втором переходе ротационной вытяжки с использованием по меньшей мере одного ролика обеспечивают зазор между роликом и оправой второго перехода, равный 110%S_Д, и формируют деталь. В результате повышается стабильность изготовления деталей, а также увеличивается степень повторяемости геометрических размеров детали и разнотолщинности вдоль ее образующей. 2 ил.

Способ холодного формообразования днищ из листовых заготовок, включающий формообразование днищ методом ротационной вытяжки без принудительного утонения, отличающийся тем, что на первом переходе ротационной вытяжки с использованием по меньшей мере одного ролика, перемещаемого по траектории, при которой центр закругления рабочей поверхности ролика перемещается эквивалентно рабочей поверхности оправы первого перехода, обеспечивают зазор между упомянутыми роликом и оправой первого перехода, равный 110%S_Д, где S_Д - толщина круглой листовой заготовки, и формируют полуфабрикат детали, изготавливаемый на оправе первого перехода, включающей торцевую плоскую часть, сферическую часть с радиусом R_сф, и соединяющий их переходный участок, выполненный радиусом закругления на длине L=20-30S_Д, а на втором переходе ротационной вытяжки с использованием по меньшей мере одного ролика, перемещаемого по траектории, при которой центр закругления рабочей поверхности ролика перемещается эквивалентно рабочей поверхности оправы второго перехода, являющейся контуром детали, обеспечивают зазор между упомянутыми роликом и оправой второго перехода, равный 110%S_Д, и формируют деталь.