Устройство для формообразования фланца в трубной заготовке

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ФЛАНЦА В ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКЕ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод(72) Авторы Гуринович Валентин Аркадьевич Исаевич Леонид Аркадьевич Сидоренко Михаил Иванович Шиманский Артем Викторович(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод(57) Устройство для формообразования фланца в трубной заготовке, включающее подпружиненную матрицу, установленную в неподвижную плиту, и цилиндрический ступенчатый пуансон, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения и установленный соосно трубной заготовке, отличающееся тем, что на торце цилиндрического ступенчатого пуансона в месте перехода к ступени меньшего диаметра выполнено кольцевое коническое углубление, ширина которого составляет 0,8-1,2 толщины стенки трубной заготовки, при этом образующая конуса кольцевого конического углубления направлена к оси симметрии цилиндрического ступенчатого пуансона, а угол наклона образующей конуса к торцу цилиндрического ступенчатого пуансонаопределяется соотношением(2), где- коэффициент контактного трения.(56) 1. Ершов В.И., Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. - М. Машиностроение, 1990. - С. 196, рис. 3.31. 2. Исаевич Л.А., Сидоренко М.И., Гуринович В.А. Расчет усилия деформирования при пластическом формообразовании фланца в трубной заготовке // Литье и металлургия. Мн. ОДО Интерфаундри. -1. - 2007. - С.140-144. 40862007.12.30 Заявляемое техническое решение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления деталей с фланцем, перпендикулярным оси заготовки, без радиусного перехода между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью. Известно устройство для формообразования фланца в трубной заготовке, содержащее неподвижную ступенчатую оправку, пуансон и прижим 1. Известное устройство не позволяет получать детали без торообразного участка между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью заготовки, что ограничивает номенклатуру получаемых деталей. В случае необходимости получения деталей без торообразного участка в известном устройстве отбортовке подвергается трубная заготовка с увеличенной толщиной стенки. Острую кромку между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью трубной заготовки получают за счет удаления избытка металла при последующей механической обработке. Известно устройство для формообразования фланца перпендикулярно оси трубной заготовки, содержащее подпружиненную матрицу, установленную на неподвижную плиту и цилиндрический ступенчатый пуансон, выполненный с возможностью возвратнопоступательного движения и установленный соосно трубной заготовке 2. Трубная заготовка устанавливается в подпружиненную матрицу и опирается на неподвижную плиту. Нижняя ступень цилиндрического ступенчатого пуансона меньшего диаметра входит в отверстие трубной заготовки. Известное устройство для формообразования фланца в трубной заготовке позволяет получать детали без торообразного перехода между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью. Однако для формоизменения торообразного участка трубной заготовки требуется большое технологическое усилие, поэтому для получения крупногабаритных заготовок необходимо использовать мощные прессы. Задачей полезной модели является снижение технологического усилия при получении крупногабаритных заготовок с фланцем, перпендикулярным оси заготовки без торообразного участка между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве, включающем подпружиненную матрицу, установленную в неподвижную плиту и цилиндрический ступенчатый пуансон, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения, на торце цилиндрического ступенчатого пуансона в месте перехода к ступени меньшего диаметра выполнено кольцевое коническое углубление шириной, равной 0,8-1,2 толщины стенки трубной заготовки. Образующая конуса кольцевого конического углубления направлена к оси симметрии цилиндрического ступенчатого пуансона, а угол наклона образующей конуса к торцу цилиндрического ступенчатого пуансонаопределяется из соотношения(2), где- коэффициент контактного трения. Выполнение кольцевого конического углубления на торце цилиндрического ступенчатого пуансона в месте перехода к ступени меньшего диаметра позволяет избавиться от торообразного участка между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью трубной заготовки путем набора металла в полость, образованную между торцем цилиндрического ступенчатого пуансона и трубной заготовкой. Избыток металла на фланцевой части трубной заготовки удаляется последующей механической обработкой. В данном случае не требуется полное заполнение кольцевой конической полости металлом, что позволяет значительно снизить технологическое усилие, необходимое для формоизменения торообразного участка трубной заготовки, и, следовательно, позволяет использовать прессы меньшей мощности, что ведет к уменьшению габаритов оборудования и снижению энергетических затрат. В заявляемом устройстве ширина кольцевого конического углубления должна быть не менее 0,8 толщины стенки трубной заготовки, так как при уменьшении ширины кольцево 2 40862007.12.30 го конического углубления для требуемого заполнения конической полости необходимо значительно увеличивать технологическое усилие. Для устранения возможности среза фланца относительно трубной части заготовки ширина конического углубления не должна превышать 1,2 толщины стенки трубной заготовки. При значениях угла- угла наклона образующей к торцу пунсона -силы трения не позволяют металлу трубной заготовки активно заполнять кольцевое коническое углубление в цилиндрическом ступенчатом пуансоне. Верхний предел угла(2) выбран с целью предупреждения среза фланца относительно трубной части заготовки. Сущность полезной модели поясняется чертежом, в левой части которого изображено устройство в первоначальный момент движения цилиндрического ступенчатого пуансона. В правой части чертежа изображено устройство в момент формоизменения торообразного участка трубной заготовки. Устройство для формообразования фланца в трубной заготовке содержит подпружиненную матрицу 1, которую устанавливают в неподвижную плиту 2, и цилиндрический ступенчатый пуансон 3, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения соосно трубной заготовке 4. Цилиндрический ступенчатый пуансон 3 содержит верхнюю ступень большего диаметра и нижнюю ступень меньшего диаметра. Диаметр нижней ступени выполнен в соответствии с диаметром отверстия трубной заготовки 4,при этом диаметр большей ступени превышает наружный диаметр фланца трубной заготовки 4. На торце цилиндрического ступенчатого пуансона 3 в месте перехода к ступени меньшего диаметра выполнено кольцевое коническое углубление с образующей конуса, направленной к оси симметрии цилиндрического ступенчатого пуансона и пересекающей ее в области ступени большего диаметра. Угол наклона образующей конуса к торцу цилиндрического ступенчатого пуансонаопределяется из соотношения(2),где- коэффициент контактного трения между деформируемой трубной заготовкой и образующей конического углубления, выполненного в цилиндрическом ступенчатом пуансоне 3. Ширина кольцевого конического углубления составляет 0,8-1,2 толщины стенки трубной заготовки 4. Устройство работает следующим образом. Трубную заготовку 4, полученную методом отбортовки, с плоским фланцем, выполненным перпендикулярно оси заготовки, и имеющей торообразный участок между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью, устанавливают в подпружиненную матрицу 1. Снизу трубная заготовка 4 упирается в неподвижную плиту 2. При движении цилиндрического ступенчатого пуансона 3 вниз в отверстие трубной заготовки 4 входит нижняя ступень меньшего диаметра цилиндрического ступенчатого пуансона 3. При дальнейшем движении цилиндрического ступенчатого пуансона 3 вниз фланцевая часть трубной заготовки 4 упирается в верхнюю ступень цилиндрического ступенчатого пуансона 3 большего диаметра, после чего пуансон 3 за счет подпружиненной матрицы 1 смещается вниз вместе с фланцевой частью трубной заготовки 4. При этом происходит пластическая деформация торообразного и прилегающего к нему цилиндрического участка заготовки, в результате которой металл из цилиндрической части заготовки за счет уменьшения ее высоты течет в направлении торообразного участка и заполняет кольцевую коническую полость, образованную между трубной заготовкой 4 и цилиндрическим ступенчатым пуансоном 3. Увеличению наружного диаметра фланца трубной заготовки 4 препятствуют силы трения между фланцевой частью трубной заготовки 4 и цилиндрическим ступенчатым пуансоном 3, а также между фланцевой частью трубной заготовки 4 и подпружиненной матрицей 1. Избыток набранного металла в кольцевой конической полости удаляется последующей механической обработкой, в результате чего получается трубная заготовка без радиусного перехода между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью. 3 40862007.12.30 Для облегчения удаления полученной заготовки со штампа предусматриваются нижний и верхний съемники. В заявляемом устройстве не требуется полное заполнение кольцевой конической полости металлом, что позволяет значительно снизить технологическое усилие, необходимое для формоизменения торообразного участка трубной заготовки. Это позволяет использовать прессы меньшей мощности, что ведет к уменьшению габаритов оборудования и снижению энергетических затрат. Результаты экспериментов подтвердили возможность получения острой кромки между цилиндрическим отверстием и фланцевой частью заготовки с помощью предлагаемого устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4