Способ изготовления изделий со сложной полостью Советский патент 1992 года по МПК B21K21/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть применено во всех областях народного хозяйства для выдавливания изделий с глубокой, изменяющейся по ширине и высоте, с симметричной и асимметричной полостью, в частности полостей матриц вырубных штампов и пресс-форм.

Известен способ выдавливания с радиальным обжатием заготовки, в технологическое отверстие которой помещен центральный пуансон, при перемещении заготовки в коническом участке матрицы под действием кольцевого пуансона, при этом в заключительной стадии процесса деформирование осуществляется при оста- новленном кольцевом пуансоне по схеме обратного выдавливания.

Известен способ выдавливания пуансоном в матрице вдавливанием пуансона в за- готовку с ее перемещением по матрице и с дополнительным обжатием по периметру стенками конического участка матрицы; в

заключительной стадии процессе реализуется схема обратного выдавливания.

Этот способ позволяет снизить усилие выдавливания в начальной стадии процесса только на 40-50%, что при выдавливании глубоких, полостей переменной по высоте заготовки геометрии недостаточно и при больших нагрузках, возрастающих в заключительной стадии выдавливания, приводит к изгибу пуансона, искривлению выдавливаемой полости и к поломкам пуансона.

Кроме того, этот способ не обеспечивает необходимого в таких случаях обжатия и под- г юра заготовки ia ее отдельных участках в зонах; концентрации паразитных растягивающих напряжений, вызывающих искажение выдавливаемой полости, утяжины материала, его разрывы, трещины, шелушение и другие дефекты формообразования.

Целью изобретения является повышение качества и точности обработки, стойкости инструмента, увеличения глубины выдавливаемой полости.

Это достигается тем, что изготовление изделий со сложной полостью ведут по стадиям с изменением схемы деформирования: сначала под действием периферийного пуансона перемещают заготовку навстречу неподвижному центральному пуансону и производят его вдавливание на заданную глубину части выдавливаемой полости изделия с возможностью обжатия заготовки стенками матрицы и приемного отверстия периферийного пуансона в зоне возникновения дефектов формообразования, а затем убирают опору центрального пуансона и под действием периферийного пуансона продолжают перемещать заготовку по мат- рице вместе с внедренным в нее центральным пуансоном, вдавливают заготовку в коническое отверстие матрицы и обжимают по периметру в зоне искажения выдавливаемой полости до полного ее оформления за счет предварительного выбора размеров, угла и расположения коническоГо участка матрицы Относительно заготовки с возможностью выполнения обжатия заготовки по периметру на всю ее высоту. С целью выбо- ра оптимальных условий деформирования используют заготовку с технологическим отверстием.

На фиг.1 показано положение инструмента и заготовки перед внедрением испод- вижного центрального пуансона, опертого на убирающуюся опору, и при его внедрении; пи - оысота зоны искажения выдавливаемой полости (стрелкой показано перемещение периферийного пуансона); на фиг.2 - то же, в процессе вдавливания заготовки вместе с внедренным в нее централь- ным пуансоном, освобожденным от продольной нагрузки и от опоры, в коническое отверстие матрицы и обжатия заготов- ки в зоне искажения выдавливаемой полости; стрелками показано перемещение периферийного пуансона.

Выдавливаемая полость формируется центральным пуансоном 1 в заготовке 2 воз- действием периферийного пуансона 3, перемещающему заготовку 2 по матрице 4 с возможностью использования толкателя 5. Размеры и расположение зоны возникновения дефектов формообразования при выдавливании определяются экспериментально или из расчетов по размерам и расположению зоны концентрации паразитных растягивающих напряжений и деформаций, вызывающих разрывы в материале и иска- жение выдавливаемой полости,

Опыты проводятся над образцами заготовок, собранных из двух половин, в плоскости меридионального сечения которых нанесена координатная сетка . По искажению координатной сетки и по разрывам в материале образцов устанавливается зона возникновения дефектов формообразования. Из расчетов или экспериментально на пробных образцах устанавливают также размеры, угол и расположение конического участка матрицы, обеспечивающего оптимальные условия формообразования.

При выдавливании глубоких с резкими перепадами сечения и асимметричных полостей с целью уменьшения увода центрального пуансона 1 длина его вспомогательного заходного участка увеличивается до (0,5-4)dB, где dB - диаметр заходного вспомогательного участка пуансона 1. Эта длина не должна превышать расстояния между полосами разрывов материала заготовки, образующихся у малопластичных труднодеформируемых инструментальных сталей типа Р6М5, Р18, Х12М в виде лесенки, а у пластичных материалов в виде елочки,В случае возникновения таких разрывов материала технологическое отверстие заготовки 2 должно выполняться меньше диа- мегра заходного вспомогательного участка центрального пуансона 1 настолько, чтобы в течение всего процесса выдавливания обеспечивалось перекрытие технологического отверстия заготовки 2 торцом вспомогательного участка центрального пуансона 1, выполненным в виде цилиндра с диаметром ds или другой формы, например, усеченного конуса 2 а- 1-5°, длиной не менее 0,5 мм, ступенчато переходящим в тело рабочей части центрального пуансона 1.

Изготовление изделий со сложной полостью, имеющей плавные переходы от одного сечения к другому, проводится в заготовке с технологическим отверстием 2, которое служит направлением для центрального пуансона 1, начиная с его заход- мой вспомогательной части,

При вдавливании центрального пуансона 1 наибольшее искажение формы полости и утяжка материала наблюдается на притор- цевом деформируемом центральным пуансоном 1 участке заготовки 2, но может иметь место и по всей высоте выдавливаемой полости, полностью устранить которые за счет увеличения степени обжатия заготовки 2 по периметру не удается и приводит к увеличению нагрузки на центральный пуансон 1, к его искривлению и при перегрузках - к поломкам, а также к искажению выдавливаемой полости.

Поэтому начальную стадию деформирования проводят при минимальной степени обжатия заготовки. Для большинства случаев достаточным является обжэтиа заготовки

по периметру в пределах упругих деформаций в зоне возникновения разрывов и тре- в материале.

С целью снижения продольных нагрузок на центральный пуансон 1 вдавлизание ведут на глубину только той части полости, формообразование которой невозможно осуществить с требуемой точностью в заключительной Стадии изготовления, что определяетсярасчетомилиэкспериментально При этом вытесняемый материал нагграЁляется в приемное отверстие, выполненное в периферийном пуансоне 3, благодаря чему обеспечивается и снижение усилия выдавливания, и обжатие концевой части центрального пуансона 1 материалом заготовки 2

Заключительную стадию деформирова- ния проводят при разгруженном от продольных нагрузок центральном пуансоне 1. Для этого отводят ползун пресса в верхнее положение и убирают опору, на которую опирался центральный пуансон При использовании известных клиновых илм других устройств опору центрального пуансона возможно убирать без отвода ползуна пресса в верхнее положение. Затем воздействием ползуна пресса на периферийный пуансон 3 производят дальнейшее перемещение заготовки 2 вместе с внедренным в нее центральным пуансоном, вдавливают ее в коническое отверстие матрицы 4 и обжимают и зоне искажения выдавливаемой полости, которая образовалась в начальной стадии при вдавливании центрального пуансона, с окончательном оформлением боковой и торцевых (нижне- и верхней) поверхностей выдавливаемого изделия.

В ряде случаев целесообразно вести процесс выдавливания с обжатием заготовки 2 вместе с внедренным в нее центральным пуансоном, освобожденным от опоры, ни всю ее высоту. Для этого возможно использовать толкатель 5, действующий на заготовку 2 через отверстие в периферийном пуансоне 3.

Таким образом, благодаря разделению процесса выдавливания изделий со сложной полостью на стадии, при котором первая проводится при минимально возможной глубине вдавливания центрального пуансона 1 (при плавных переходах полости достаточно в пределах 1,5-5 мм), с минимально возможной степенью обжатия заготовки по периметру (в большинстве случаев достаточно в пределах упругих деформаций) и при свободном истечении вытесняемого в приемное отверстие материала, а вторая стадия - при разгруженном от продольных нагрузок центральном пуансоне 1 и с обжатием в зоне искажения выдавливаемой полости, обеспечиваются условия получения изделий высокого качества, повышенной точности, увеличен- 5 ной глубины выдавливаемой полости Примеры.

1 Выдавливание многопереходной полости , включающей переходы от прямоугольного сечения к плоскому коническому 10 многостороннему, к цилиндрическому и к круглому коническому.

Рабочие размеры, мм: заготовка диаметром 40(, материал заготовки - медь МБ.|

15 Матрица}2 40Н7 120, далее конус с / 6-7° на длине 20 и до/35 и далее обратный конус до/50 1 Центральный пуансбн - вспомогательная заходная часть ЗхЗ, далее переход по 0 конусу 2 у 90° на длине 2 мм к прямоугольнику 3,45-0,,25 на трех сторонах и 7 мм на широкой стороне прямоугольника, далее переход к цилинд- ,05 0.0/2 по наклонным плоскостям по 5 узким сторонам по широким сторонам с одной под углом р 4°50 , а с другой о)- 5°15 , далее ступенчатый переход 1,05 0,01

Периферийный пуансон 40-о,02, далее 0 в центре его приемное отверстие 13X18, которое при установке должно совпадать с осями симметрии центрального пуансона.

Выдавлирание осуществлялось следующими технологическими приемами. 5 Вдавливание центрального пуансона , на глубину 32 мм проводилось ходом заготовки Затем отводили ползун пресса в верхнее положение. Из штампа вынимали подкладное кольцо (опору, на которую опи- 0 рается центральный пуансон) и затем под действием ползуна пресса перемещали периферийный пуансон, который вдавливал заготовку в коническое отверстие матрицу до получения требуемых размеров,

5 Размеры выдавленной полости, мм:

3,,0#х7,2+oJ08x7-0,,45, далее переход по наклонным плоскостям , далее конус на длине 15 мм. Общая высота

штамповки 75 мм.

Проводились испытания выдавливания этой сложной многопереходной полости в заготовке с технологическим отверстием диаметром от 2 до 5 мм, При диаметре технологического отверстия 2 - размеры выдавленной полости соответствуют выше приведенным, разрывов материала не наблюдалось. При диаметрах технологического отверстия 3, 4, 5 - на поверхности

выдавливаемой полости появились разрывы.

По сравнению с процессом обратного выдавливания предложенный способ позволяет в 3-4 раза снизить нагрузки на ин- струмент, в 8-10 раз повысить стойкость инструмента, в 2-3 раза увеличить глубину выдавливаемой полости изделия и на отдельных участках изделий, искаженных деформацией, повысить точность обработки более, чем на порядок, получить шероховатость поверхности выдавленного канала, которую обычно получают полировкой или доводкой.

Предложенный способ расширяет об- ласть использования холодного выдавливания на изделия с глубокой полостью переменной геометрии из пластичных и малопластичных материалов, включая инструментальные (Р6М5, Р18, Х12М и др.).

В ряде случаев способ является единственно возможным способом изготовления изделий со сложной полостью, к которым предъявляются требования низкой шероховатости, повышенной точности м физико- механических и специальных Свойств (твердость, проводимость электромагнитных Свойств, изнЬсостойкость и др.), что открывает возможность изготовления ответственных изделий) выполненных с прецизионной точностью и обладающих но- - выми функциональными возможностями.

Формула изобретения

1.Способ изготовления изделий со сложной полостью путем размещения заготовки в матрице, обжатия заготовки стенками периферийного пуансона при его перемещении навстречу центральному пуансону и вдавливания последнего в заготовку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и точности обработки, стойкости инструмента, сначала под действием периферийного пуансона заготовку перемещают по матрице в осевом направлении и производят вдавливание неподвижного центрального пуансона на заданную глубину части выдавливаемой полости изделия с обжатием заготовки стенками матрицы и приемного отверстия периферийного пуансона в зоне возникновения дефектов формообразования, а затем под действием периферийного пуансона продолжают перемещать заготовку по матрице вместе с внедренным в нее центральным пуансоном, вдавливают заготовку в коническое отверстие матрицы и обжимают ее по периметру в зоне искажения выдавливаемой полости до получения требуемой формы изделия обжатием заготовки по периметру по меньшей мере на части ее высоты.

2.Способ по п.1,Отличающийся тем, что используют заготовку с технологическим отверстием.

Использование: обработка полостей вырубных и других штампов, пресс-форм. Сущ- ность изобретения: выдавливание совмещают с местным обжатием заготовки, при этом на первом этапе производят выдавливание при минимально необходимых нагрузках, а на втором этапе получают требуемую форму изделия, обжимая заготовку вместе с внедренным в нее пуансоном в коническом участке матрицы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Л,/

Фиг.2