Види штампів для обтискання трубних заготовок. Формозмінювальні операції листового штампування. Обтискання і роздача. Обтискання кінців труб по сфері. Обтискання кінців довгих труб

30. Типові конструкції штампів для витяжки деталей із фланцем, ступінчастої та конічної форми.

З фланцем:

Типова конструкція витяжного штампу зі складкодержателем 2, що діє від буфера універсального преса, наведена на рис. 229, а. Передатною ланкою між буфером ~ пресу та складкотримачем служать буферні шпильки /. Готова деталь видаляється з матриці 4 в кінці підйому повзуна через виштовхувач 5 і штовхач 6. Якщо дно деталі, що штампується плоске і розташоване перпендикулярно осі витяжки, то при зімкнутому штампі між виштовхувачем 5 і верхньою плитою 3 залишається зазор z. "жорсткого" удару.

Процес перетворення листової заготівлі в порожнисту із застосуванням складкотримача супроводжується складним навантаженням матеріалу особливо в зоні фланця. Фланець відчуває тангенціальний стиск від стискаючої напруги а, (рис.229,6), що є головною деформацією матеріалу цієї зони, радіальне розтягування від напруги, що розтягує,

формоутворення.

Конічні форми:

Витяжка низьких конічних деталей зазвичай вип-ся за 1 операцію, але ускладнюється тим, що ст. деформація заготівлі невелика (за винятком місць, прилеглих до закруглених кромок пуансона), внаслідок чого витяжка «розпружинує» і втрачає свою форму. Тому треба збільшити тиск притиску та

Мал. 229. Витяжка порожньої склянки з притиском заготовки

створити в деформованій заготівлі значить-е розтяг-е напряж-я, що перевищують межу пружності

матеріалу, за допомогою примен-я матриці з витяжними ребрами (рис. 134, а).

На рис. 134 б показаний інший спосіб витяжки неглибоких, але широких конусів (лампових рефлекторів), що виробляється в штампі з конічним притиском. Витяжка такого типу деталей добре здійснюється також гідравлічною штампуванням. Витяжка конічних деталей середньої глибини найчастіше проводиться за 1 операцію. Лише за малої відносної товщині заг-ки, і навіть за наявності фланця треб-ся 2 чи 3 операції витяжки. При штампуванні деталей з порівняно товстого матеріалу (S/D)100>2,5, с

невеликою різницею діаметральних розчинів, витяжка може відбуватися без притиску, аналогічно витяжці циліндричних деталей. В даному випадку необхідне калібрування наприкінці робочого ходу глухим ударом. При виготовленні тонкостінних конічних деталей означає. різницею діаметрів дна і верху спочатку витягують більш просту округлену форму з поверхнею, що дорівнює поверхні готової деталі, а потім у калібрувальному штампі отримують закінчать. форму. Технологічні розрахунки переходів тут самі, як і за витяжці циліндричних деталей з фланцем. mn = dn /dn-1, dn і dn-1 – діаметри поточної та попередньої витяжок.

Ступінчастої форми:

Особливий інтерес представляє здвоєний процес, що поєднує звичайну витяжку з виворітною.

Великий ефект приносить виворотна витяжка при штампуванні деталей ступінчастої форми. Характерним прикладом є багатоперехідний процес штампування глибоких деталей типу фар для автомобілів. Спочатку витягується циліндр або напівсфера, а потім у протилежному напрямку (виворіт) здійснюється дотяжка заготовки з отриманням заданої форми виробу.

Схеми виворотної (реверсивної) витяжки

31. Типові конструкції штампів для відбортування.

Відбірні штампи можуть бути розділені на дві групи: штампи без притиску заготовки і штампи з притиском заготовки. Штампи без притиску заготівлі застосовуються лише при отбор-товке великих виробів, де немає побоювання перетяжки заготівлі під час отбортовки. Повного затиску заготовки зазвичай можна досягти застосуванням штампів відбору Другої групи з сильним притиском.

На рис. 207, а представлений відбірний штамп з нижнім притиском, що діє від гумового буфера 1, поміщеного під штампом, який передає тиск через шайбу 2 і стрижні 3 на притискну пластинку 5. При опусканні верхньої частини штампу заготовка 6, укладена на пластинці 5 пуансон 4 верхнім своїм виступом входить в попередній отвір, спочатку затискається матрицею 7, а потім вже відбирається. Виштовхування виробу з верхньої частини штампу після відбортування можна здійснити за допомогою звичайного жорсткого виштовхувача (стрижня), що діє від самого преса, або, як показано на малюнку, за допомогою пружин 9 і виштовхувача 8.

При відбортуванні більших виробів замість гумового буфера або пружини краще застосовувати пневматичні або гідропневматичні пристрої.

На рис. 207, б зображений подібний штамп з верхнім притиском для відбортування отвору в муфті зчеплення трактора. Тут притиск виробу 4 здійснюється при опусканні верхньої частини штампу пластиною 3, що знаходиться під дією шістнадцяти пружин 2, розташованих по колу навколо отбортовочного пуансона 1.

Притиск кільцевої частини матеріалу знизу в процесі відбортування і подальше виштовхування виробу з матриці 5 після відбирання проводиться виштовхувачем 6, що отримує рух через стрижні 7 від пневматичної нижньої подушки преса.

32. Типові конструкції штампів для роздачі.

Конструкція штампу для роздачі залежить від необхідного ступеня деформації, яка

характеризується коефіцієнтом роздачі Краз. Якщо Краз. межа. Коли місцева втрата стійкості виключена, то застосовують простий відкритий штамп з конічним пуансоном.

(для вільної роздачі) та нижнім циліндричним фіксатором по внутрішньому діаметру трубної заготовки, який закріплений на нижній плиті штампу.

При більш високих ступенях деформації,

коли Кразь< Кразд.прел . применяют штампы со скользящим внешним подпором (рис. 1).

Рис 1. Штампи для роздачі кінців трубчастих заготовок зі ковзним зовнішнім підпором.

Штамп складається з верхньої плити 1 і закріплених на ній конічного пуансона 2 і стрижневих штовхачів 3. На нижній плиті 7 закріплена опорна циліндрична оправка 5, діаметр якої D дорівнює зовнішньому діаметру трубної заготовки. По оправці переміщається підпірна втулка 4, що спирається на пружини 6. Коли втулка знаходиться у верхньому положенні (показано на малюнку штриховою лінією), заготовка встановлюється на заплечик оправки 5, причому заготовка виступає з втулки на

(0,2-0,3) D.

При опусканні верхньої частини штампу конічний пуансон входить усередину заготовки і починає роздавати її.

Одночасно штовхачі 3 натискають на підпірну втулку 4 (стискаючи пружини 6) і переміщують її по оправці вниз, даючи цим можливість пуансону здійснити повну роздачу трубної заготовки до

необхідних розмірів. При зворотному ході пружини піднімають 6 втулку 4 вгору разом з відштампованою деталлю.

Операція в основному призначена для збільшення діаметра циліндричної заготовки для

стикування труб. Оптимальний кут роздачі 10300 .

			Рис 2.1-пуансон, 2-втулка, 3-штовхач, 4-
			стрижень виконання ролі опори. У штампах де
			немає віроят-ти втрати усто-ти застосовують
			штампи без підтримки вільної частини
			заготівлі.

Якщо діаметр вихідної порожнистої циліндра d0 то найбільший діаметр d1 до якого можна здійснити роздачу (Рис 3).

d1 ,=Kразд * d0 , де Kразд – коефіцієнт роздачі залежить від відносної товщини

заготівлі. s / d0 = 0,04 Kразд = 1,46 s / d0 = 0,14 Kразд = 1,68. Товщина матеріалу під час роздачі зменшується. Найменшу товщину у місці найбільшого розтягування визначають за

формулою. s1 = s √ 1/ Кразд

Роздачу можна здійснювати на краях порожнистої заготовки або її середньої частини в штампах з роз'ємними матрицями, еластичними середовищами та іншими способами.

Розміри заготівлі для роздачі визначають, виходячи з рівності обсягів заготівлі та деталі без урахування зміни товщини металу.

Рис 3. а-еластичним пуансоном. б-у роз'ємних матрицях.

33. Типові конструкції штампів для обтиску.

Штампи для обтиску поділяються на дві групи : штампи для вільного обтиску та штампи з підпорами заготовки.Штампи першої групи мають лише напрямні пристрої для трубчастої або порожнистої заготовки, без внутрішніх або зовнішніх підпорів, внаслідок чого можлива втрата стійкості при обтиску. Для запобігання втраті стійкості заготівля за одну операцію отримує таку формозміну, при якій потрібна сила обтиску буде меншою за критичний.

Мал. 1. Схеми штампів для вільного обтиску кінців – деталей.

На рис. 1 показані дві схеми штампів вільного обтиску: на першому штампі проводиться обжимання кінця труби 3 (рис. 1, а) в нерухомій матриці а на другому штампі обжим горловини

на підлогому виробі 3 (рис. 1 б) здійснюється рухомий матрицею 1, закріпленої на верхній плиті штампу за допомогою матрицедержателя 5. Для фіксації заготовки є циліндричний поясок або на матриці /, або на плиті 4. Видалення деталей проводиться виштовхувачем 2, що працює від нижнього чи від верхнього буфера. Довжина обтисненої частини встановлюється зміною величини ходу преса.

На рис. 2, а представлена ​​схема штампу із зовнішнім підпором; в ньому

частина заготівлі, що не піддається обтиску, охоплюється зовнішньою обоймою 2, що запобігає втраті стійкості і випучування заготовки назовні. Завдяки цьому в таких штампах можна дати більший рівень деформації, ніж у штампах без підпорів. Для полегшення установки заготовок та видалення обтиснутих деталей з обойми 2 вона робиться роз'ємною; в неробочому стані вона розтискається пружинами 1. Змикання обойми навколо заготовки проводиться при переміщенні верхньої частини штампу вниз клинами 4. Для видалення обтисненої деталі з матриці 5 в штампі передбачений виштовхувач 3, що діє від пружини 6 або від поперечки.

Є також штампи з зовнішньою обоймою, що ковзає, підпирає заготовки по всій недеформованій її частині.

На рис. 2, б і зображені штампи для обтиску кінцевої частини труби або порожнистої заготовки по сфері, забезпечені зовнішнім (рис. 2, в) або зовнішнім і внутрішнім (рис. 2, б) підпорами заготовки.

Мал. 2. Схеми штампів для обтиску кінців деталей з підпорами Ці штампи дозволяють за одну операцію зробити значні формозміни,

завдяки чому знижується кількість операцій при багатоопераційному штампуванні. У штампі, призначеному для обтиску кінцевої частини труби (рис. 2, б), трубна заготовка встановлюється в зазор між зовнішньою ковзною обоймою 2 і внутрішнім стрижнемпідставою 3, на якому є сходинка для опори торця заготовки. В отвір стрижня 3 запресований вкладиш, що має сферичну голівку, за якою обжимається заготовка. У штампі для обтиску порожнистої заготовки (рис. 2, в) вкладиш 6 відсутня. Заготівля встановлюється за обоймою 2 і стрижнем-основою 3.

При ході повзуна преса вниз матриця 1 переміщає ковзну обойму 2 вниз, здійснює обтискання заготовки по сфері. Обойма діє від нижнього буфера через стрижні 4, що ковзають у нижній плиті 5. Виштовхування деталі проводиться при ході преса вгору вкладишем 6, також з'єднаним з нижнім буфером.

Операція широко використовується для гільз. Оптимальний кут конусності 15-200. Особливістю штампівяв-ся необхідність забезпечувати стійкість заготівлі у процесі обтиску. Штампи діляться: 1.без підпору заготовки 2. з підпором заготовки. Без підпору використовується рідко і щодо товстостінних заготовок.

Можливість обтиску циліндричних заготовок за операцію орпед-ся коеф. стискання

d ,=Kобж * D , де Kразд – коефіцієнт роздачі залежить від конструктивних особливостей штампу та роду матеріалу. Таблиця 5.

Kобж залежить і від відносної товщини матеріалу. Для м'якої сталі (α=200). - s/D=0,02 Kобж

0,8; s / D = 0,12 Kобж = 0,65.

Зі зменшенням кута конусності значення Kобж зменшується. Товщина стінки в місці обтиску через стиснення металу збільшується. Найбільшу товщину на місці найбільшого стиску визначають за формулою.

s1 = s √ 1/ Kобж

34. Конструювання штампів із робочими елементами із твердого сплаву.

Тв. Сплав – це кераміка (не метал) карбід W. Тв. сплави мають підвищену схильність до руйнування, тому тільки при дотриманні спеціальних конструкторсько-технолочичних вимог можлива надійна робота штампів з робочими елементами з твердих сплавів, так званих твердосплавних штампів, і підвищення їх стійкості в десятки і сотні разів у порівнянні зі штампами зі сталевими робітниками. Сучасні конструкції твердосплавних штампів повинні забезпечувати порівняно зі сталевими підвищену жорсткість, більш точний і надійний напрямок верхньої частини штампу по відношенню до нижньої, максимальне наближення осі хвостовика до центру тиску штампу, довговічність і надійність вузлів знімання та пружних елементів, підвищену зносостійкість. більша кількість переток і відсутність концентрації напруги по твердому сплаву.

Підвищена жорсткість та міцність плит досягається збільшенням їх товщини. Для матриць із розміром у плані 350х200 мм рекомендується товщина нижньої плити 100-120 мм. Нижню та верхню плити та плиту пакету виготовляють із сталі 45. Ці плити піддають термообробці до твердості 30-35 HRC. Відхилення від площинності основи матриці та прилеглої до нього поверхні нижньої плити штампу, а також тильної частини пуансонів з пуансонодержателем та прилеглої до неї поверхні верхньої плити (або проміжної підкладної плити) не повинно перевищувати 0,005 мм. Недотримання цієї вимоги може зменшити стійкість штампу в кілька разів.

Гвинти для твердосплавних штампів виготовляють із сталі 45, після чого їх піддають термообробці. Слід враховувати, що навіть незначне розтягування гвинтів призводить до зниження стійкості штампів твердосплавних.

Більш точний і надійний напрямок верхньої частини твердосплавного штампу по відношенню до нижньої в порівнянні зі сталевим досягається застосуванням кочів, що направляють (не менше 4). Рекомендований натяг у кулькових направляючих кочення 0,01-0,015 мм. У деяких випадках застосовують натяг 0,02-0,03 мм. Підвищення натягу призводить до зменшення стійкості напрямних. Однак натяг доцільно підвищувати при вирубуванні тонкого матеріалу завтовшки до 0,5 мм або під час роботи на зношеному пресовому устаткуванні. Стійкість напрямних кочення становить 10-16 млн. робочих циклів залежно від величини натягу. Колонки та втулки виготовляють із сталі ШХ15. Після термообр. Їх твердість 59-63 HRCе. Напрямні кочення застосовують при вирубуванні матеріалу завтовшки до 1,5 мм.

Усунення концентрації напруг у твердому сплаві досягається округлішою кутів у вікнах матриць радіусом 0,2-0,3 мм (за винятком робочого кута у вікні крокового ножа штампа послідовної дії) та визначенням товщини матриці, мінімальної ширини її стінки та відстані між робочими вікнами на основі відповідних розрахунків.

Забезпечення довговічності та надійності елементів знімання н напрямки смуги досягають за рахунок армування знімачів загартованими сталевими пластинами та твердосплавними елементами, застосування твердосплавних напрямних стрижнів та відлипачів для спрямування та підйому смуги, використання нових конструкцій знімачів. Найбільш поширені два типи відлипачів: що забезпечують напрямок смуги при русі її над матрицею (рис. 1 а) і не забезпечують його (рис. 1, б). Застосування останніх потребує наявності в штампі окремих елементів напряму смуги.

Рухливі зйомники здебільшого виконують на напрямних кочення. Найбільшу жорсткість мають напрямні, якщо колонки жорстко закріплені на знімнику (рис. 2). Щоб уникнути перекосів, що виникають через наявність на стрічці задирок, знімач не притискають до стрічки; зазор між ним та стрічкою склад-лист 0,5-0,8 мм (рис. 3).

При вирубуванні деталей з матеріалу товщиною понад 0,5 мм застосовують, як правило,

штампи з нерухомимзнімач. Деталі, вирубані в цих штампах, по площинності трохи поступаються отриманим у штампах з рухомим знімачом, оскільки вирубування відбувається при гострих робочих кромках пуансонів і матриць. Підвищення жорсткості пуансонів досягається зменшенням їхньої довжини до мінімально допустимої та застосуванням ступінчастих пуансонів. Необхідно, щоб пуансон був надійно закріплений пуансонодержателе. Як правило, товщина пуансонодержателя повинна бути не менше ніж 1/3 висоти пуансона.

Конструкція робочих деталей штампів.Конструкції твердосплавних штампів багато в чому залежить від методів виготовлення основних формотворчих деталей, зокрема матриць. Найбільш поширені два методи обробки матриць: алмазне шліфування та

О П І С А Н І Е ()664722

ВИНАХОДЕНИЙ І Я

Союз Радянських

Соціалістичних

Д. Н. Корнєєв (71) Заявник (54) ШТАМП ДЛЯ ОБЖИМУ ТРУБЧАТИХ ЗАГОТОВОК

Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане при штампуванні деталей переважно з тонколистових матеріалів.

Відомі штампи для обтиску, що складаються з нижньої частини, розміщеної на столі преса, і обтискної верхньої матриці з встановленим концентрично всередині неї пружним виштовхувачем (1).

Заготовку поміщають у нижню частину, а обтиск проводиться верхньою матрицею за удар преса, готова деталь з верхньої частини матриці виштовхується пружним виштовхувачем. Недолік відомого штампу полягає в тому, що ним можна обтискати деталі лише з відносно товстими стінками. Відношення товщини матеріалу до діаметру обтискного контуру при обтиску у відомому штампі обумовлено і, щоб уникнути утворення складок, воно не повинно перевищувати певних значень.

Відомо, що цей недолік частково усувається в штампі для обтиску порожнистих заготовок, що містить співвісно встановлені пуансон, обойму для зовнішнього підпору заготовки, матрицю, оправку і виштовхувач, Оправка виконана у вигляді змонтованих на пуансоні і концентрично встановлених втулок з еластичного встановлений профільований вкладиш, що входить в отвір втулки внутрішньої оправки. Недостача такого штампу в тому, що ним можна обтискати лише порожні наскрізні заготовки без дна (2).

Відомий і інший штамп для обтиску тонкостінних заготовок, що містить осно10 вання, матрицю і засіб притиску, що включає еластичний пуансон з пуансонодержателем, еластичний буфер. Матриця виконана у вигляді двох співвісно розташованих частин, одна з яких змонтована на

15 підставі і пружна в осьовому напрямку, а інша встановлена ​​концентрично пуансону з можливістю осьового переміщення разом з ним, при цьому еластичний буфер розміщений по осі штампу між 20 ду пуансонодержателем і іншою частиною матриць і має більшу жорсткість, ніж еластичний пуансон (3).

Штамп працює в такий спосіб.

Заготівля встановлюється у нижню частину матриці. При русі повзуна преса вниз обидві частини матриці стуляються, еластичний пуансон, стискаючись, заповнює весь простір матриці, притискаючи заготовку до стінок матриці. При подальшому русі повзуна верхня частина мат664722 обжимає заготівлю, а пуансонодержатель прп цьому переміщається вгору, стискаючи еластичний буфер.

Даний пристрій є найбільш близьким до винаходу по технічній сутності і результату, що досягається.

Однак тиск, з яким еластичний пуансон притискає заготовку до стінок матриці, змінюється на всій довжині ходу повзуна преса, досягаючи свого максимального значення в кінці ходу. Воно не регулюється і, зрештою, залежить від жорсткості та габаритних розмірів еластичного буфера.

Технологічні можливості штампу обмежені при обтиску порожнистих деталей, що мають дно. При обтиску деталі без дна, обжата заготовка на початку руху верхньої частини штампу вгору притискається до матриці еластичним пуансоном доти, доки еластичний пуансон не набуде початкової форми. При обтиску стінок судини, що має дно, весь тиск, який створює еластичний буфер усередині заготовки, сприймається стінками судини. Ця обставина дозволяє обтискати лише досить міцні судини, здатні витримувати тиск, створюваний при обтисканні.

Метою винаходу є розширення технологічних можливостей штампу, а саме забезпечення можливості обтиску судин з відносно тонкими стінками і дно, що мають без утворення складок за рахунок забезпечення можливості регулювання зусилля притиску пуансона.

Зазначена мета досягається тим, що відомий штамп забезпечений гідроциліндром, корпус якого виконаний в матриці по її осі, а поршень пов'язаний з еластичним пуансоном, і гідроакумулятором, з'єднаним з підпоршневою порожниною гідроциліндра. трубопроводом з клапаном, що регулює тиск рідини.

Наявність гідравліки дозволяє регулювати за допомогою клапанів тиск усередині штампу (зусилля притиску) у необхідній мірі і знімати цей тиск, узгоджуючи з технологічною доцільністю, чого неможливо зробити у відомих штампах.

На кресленні зображено штамп у розрізі, причому ліва від осі половина креслення зображує штамп у відкритому положенні, а права вЂ" в закритому.

Штамп складається з обтискної матриці 1, укріпленої на повзуні преса, з поміщеним в ній поршнем 2, внизу якого укріплений пуансон 3 з еластичного матеріалу. Простір над поршнем повідомлено трубопроводом 4 з гідроакумулятором 5 через зворотний клапан 6 і регульований клапан 7. Нижня частина штампу, встановлена ​​на столі преса, складається з рухомої обойми 8 підпружиненої пру5

65 жинами 9, і нерухомого підстави 10, на которос встановавлпвастся заготовка 11.

Штамп працює в такий спосіб.

Заготовка 11 встановлюється в рухому обойму 8 на основу 10. При русі повзуна преса вниз пуансон 3 стосується дна заготовки, деформується і заповнює порожнину заготовки. Обтискна матриця 1 нижньою кромкою стосується обойми 8 і при подальшому русі еластичний пуансон заповнює всю порожнину заготовки 11 і конуса обтискної матриці 1 до того, як основа конуса матриці торкнеться верхньої кромки заготовки. Тиск над поршнем 2 зростає в підсилках регулювання клапана 7, і поршень 2 залишається на місці. Г1рп подальшому русі повзуна вниз тиск над поршнем 2 різко зростає, і рідина, долаючи зусилля пружини клапана 7, перетікає гідроакумулятор 5. Поршень 2 рухається вгору, і конус матриці 1 обтискає стінку заготовки 11.

Коли повзун займе крайнє нижнє положення, впливом з боку на клапан 7 скидається тиск над поршнем 2 під дією еластичного пуансона

3 поршень 2 переміщається нагору, а еластичний пуансон частково звільняє порожнину виробу. При русі повзуна преса вгору поршень 2 переміщається вниз під тиском гідроакумулятора 5. Кидкість в простір над поршнем надходить через зворотний клапан 6. Деталь 11 еластичним пуансоном 3 виштовхується з матриці обтискної.

Істотним моментом для конструкції штампу є можливість регулювати тиск притиску та скидати цей тиск у той момент, коли тиск усередині заготовки сприймається матрицею.

Обидві ці обставини разом розширюють технологічні можливості штампу, дозволяють обтискати тонкостінні деталі, які в даний час виготовляються за допомогою ротаційної витяжки і, зрештою, забезпечують підвищення продуктивності цих операцій.

формула винаходу

Штамп для обтиску трубчастих заготовок, що містить змонтовану на підставі обойму, матрицю і встановлений співвісно матриці притискний еластичний пуансон, який відрізняється тим, що, з метою забезпечення можливості регулювання зусилля притиску пуансона, він забезпечений гідроциліндром, корпус якого виконаний в матриці її осі, а порш гідроциліндра пов'язаний з еластичним пуансоном, а також гідроакумулятором, з'єднаним з надпоршневою порожниною гідроциліндра трубопроводом з клапаном, що регулює тиск рідини

Упорядник І. Капітонов

Техред Н. Строганова

Коректори: Л. Орлова та А. Галахова

Редактор В. Кухаренко

Замовлення 82812 Вид. № 337 Тираж 1034 Передплатне

НУО Державного комітету СРСР у справах винаходів та відкриттів

1I3035, Москва, Я-35, Рауська наб., д. 4/5

Друкарня, пр. Сапунова, 2

Джерела інформації, прийняті до уваги під час експертизи

1. Листове штампування, атлас схем, М., Машинобудування, 1975, стор 115, рис. 308.

PAGE 124

ЛЕКЦІЯ №17

Формозмінювальні операції листового штампування. Обтиск і роздача

План лекції

1. Обтискання.

1.1. Основні технологічні параметри обтиску.

1.2. Визначення розмірів вихідної заготівлі.

1.3. Визначення потрібної сили під час обтиску.

2. Роздача.

2.1. Основні технологічні параметри роздачі.

2.2. Визначення розмірів вихідної заготівлі.

3.3. Конструкція штампів.

1. Обтиск

Обтискання являє собою операцію, за допомогою якої проводиться зменшення поперечного перерізу відкритого кінця попередньо витягнутого порожнистого виробу або труби.

При обтиску відкритий кінець порожнистої заготовки або труби вштовхується у лійкоподібну робочу частину матриці, що має форму готового виробу або проміжного переходу (рис. 1). Кільцева матриця має робочу порожнину з прямолінійною, похилою до осі симетрії або криволінійною твірною.

Малюнок 1- Схема процесу обтиску

Якщо обжим ведуть у вільному стані, без протитиску заготовки зовні і зсередини, пластично деформується лише її ділянка, що знаходиться в порожнині матриці, решта деформується пружно. Обтиском отримують горловини циліндричних бідонів, балони аерозольної упаковки, різні перехідники трубопроводів, горловини гільз та ін.

1.1. Основні технологічні параметри обтиску

Частина заготовки, що деформується, при обтиску знаходиться в об'ємно деформованому і об'ємно-напруженому стані. У меридіональному та в окружному напрямках присутні стискуючі деформації і, стискаючі напруги, в радіальному напрямку (перпендикулярному утворює) деформації, що розтягують, і стискаючі напруги кільцевих елементів порожнистої заготовки. Якщо доля, що внутрішня поверхня порожнистої заготівлі при обтиску не навантажена, а при відносно тонкостінній заготівлі мало в порівнянні з, то можна прийняти, що схема напруженого стану буде плоскою двовісне стиснення в меридіанному і в окружному напрямках. Внаслідок цього відбувається деяке потовщення стінок на краю виробу.

Деформація при обтиску оцінюється коефіцієнтом обтиску, який є відношенням діаметра заготовки до середнього діаметра деформованої її частини:

Величина потовщення може бути визначена за формулою:

де товщина стінки заготовки, мм;

товщина стінки біля краю виробу після обтиску, мм;

діаметр порожнистої заготовки, мм;

діаметр готового виробу (після обтиску), мм;

коефіцієнт обтиску.

Для тонких матеріалів ( 1.5 мм) відносини діаметрів вважають за зовнішніми розмірами, а для товстіших за середніми діаметрами. Коефіцієнти обтиску становлять для сталевих виробів 0,85 0,90; для латуні та алюмінію 0,8-0,85. Граничним коефіцієнтом обтиску

Вважають такий, при якому починається втрата стійкості заготівлі та утворення на ній поперечних складок. Граничний коефіцієнт обтиску залежить від роду матеріалу, величини коефіцієнта тертя та кута конусності обтискної матриці.

де - межа плинності матеріалу;

П-лінійний модуль зміцнення;

 - коефіцієнт тертя; = 0,2 -0,3;

 - Кут конусності матриці.

Оптимальний кут конусності матриці при гарному мастилі та чистій поверхні заготовки становить 12…16 , за менш сприятливих умов тертя 20…25 .

Число обтискань можна визначити за формулою:

Між операціями обтискання обов'язковим є відпал. Розміри деталі після обтиску збільшуються внаслідок розпружування на 0,5...0,8 % від номінальних розмірів.

Обжим здійснюється в умовах нерівномірного стиску в осьовому та окружному напрямках. При певних критичних значеннях стискаючих напруг та  відбувається локальна втрата стійкості заготівлі, що завершується складкоутворенням.

А Б В Г)

Малюнок 2 Можливі варіанти втрати стійкості при обтиску: а), б) утворення поперечних складок; в) утворення поздовжніх складок; г) пластичне деформування дна

Отже, критичне значення коефіцієнта обтиску регламентується локальною втратою стійкості. Для запобігання утворенню складок при обтиску всередину заготовки вводиться розправний стрижень.

Критичний коефіцієнт обтиску, точність розмірів деталей, одержуваних обтиском, залежить від анизотропных властивостей матеріалу заготівлі. Зі збільшенням коефіцієнта нормальної анізотропії R граничний коефіцієнт обтиску збільшується ( K = D / d) *** K = d / D менше, т.к. при цьому збільшується опір стінок заготівлі потовщення і витріщання. Наслідок площинної анізотропії при обжимі ¦ утворення фестонів на крайовій ділянці обтиснутої заготовки. Це вимагає подальшої обрізки і, отже, підвищеної витрати матеріалу.

Кут нахилу утворює матриці для обтиску має оптимальне значення, при якому меридіональна напруга мінімальна,

 .

Якщо  0,1, то=21  36  ; а якщо  0,05, то = 17  .

При обтиску в конічній матриці з центральним отвором крайова частина заготовки при переході з конічної в циліндричну порожнину згинається (повертається) і потім у міру проходження через неї знову набуває циліндричної форми, тобто по черзі відбувається вигин і спрямування крайової частини заготовки під впливом моментів, що згинають. Істотний вплив на точність діаметра обтиснутої частини заготовки робить радіус закруглення робочої кромки матриці (рисунок). Це тим, що природний радіус вигину (крайової частини) заготовки має цілком певне значення, що залежить від товщини, діаметра заготовки, кута нахилу утворює матриці.

=  (2 sin  ).

Товщина крайової частини заготовки може бути визначена за такою формулою: =; де - основа натурального логарифму.

Малюнок 3 Обтиск у конічній матриці з центральним отвором

Якщо  , то елемент заготовки, що переміщається з конічної частини вогнища деформації утворюється циліндр, втрачає контакт з матрицею і діаметр циліндричної частини обтиснутої деталі або напівфабрикату зменшується, тобто.

Якщо, то зазначене явище не відбувається, а діаметр обтисненої частини заготовки відповідає діаметру робочого отвору матриці.

З вище сказаного випливає, що радіус матриці повинен задовольняти таку умову:

а можлива зміна діаметра циліндричної частини обтисненої деталі може бути визначена за формулою:

1.3. Визначення розмірів вихідної заготівлі

Висота заготовки, призначеної для обтиску, з умови рівності обсягу може бути визначена за такими формулами:

у разі циліндричного обтиску (рис. 4, а)

у разі конічного обтиску (рис.4, б)

у разі сферичного обтиску (рис. 4, в)

0.25 (1+).

Рисунок 4 Схема для визначення розмірів заготівлі

1.4.Визначення потрібної сили під час обтиску

Сила обтиску складається з сили, необхідної для обтиснення в конічній частині матриці, і сили, необхідної для згинання (повороту) обтиснутої кромки до упору в циліндричний поясок матиці

Рисунок 5 | Схема для визначення сили обтиску

Ділянка Оа відповідає силі, необхідної для підгинання кромки заготовки на кут конусності матриці; вся ділянкаОв відповідає; ділянканд відповідає силі; ділянка cd відповідає ковзання кромки заготовки по циліндричному пояску матриці, силі обтиску зростає незначно.

Після виходу заготовки з матриці сила дещо падає і стає рівною силі при процесі обтиску, що встановився.Робж.

Сила визначається за такою формулою:

=  1-  1+  +  1-  1+  3-2 cos  ;

де  -екстраполірована межа плинності, рівна .

Обжим здійснюється на кривошипних та гідравлічних пресах. При роботах на кривошипних пресах слід збільшувати силу на 10-15

Якщо  = 0,1…0,2; то

S 4.7

Ця формула дає досить точний розрахунок при 10…30  ; ,1 ... 0,2

Наближено зусилля, що деформує, можна визначити за формулою:

2.Операція роздачі

Операція роздачі, що застосовується для отримання різних деталей та напівфабрикатів, що мають змінний поперечний переріз, дозволяє збільшити діаметр крайової частини порожнистої циліндричної заготовки або труби (рис. 6).

В результаті цього процесу відбувається зменшення довжини утворює заготовки та товщини стінки в зоні пластичної деформації, що охоплює ділянку зі збільшеними поперечними розмірами. Роздача здійснюється в штампі за допомогою конічного пуансона, який деформує порожнисту заготовку у вигляді відрізка труби, склянки, отриманого витяжкою, або звареної кільцевої обічайки, впроваджуючи її.

А Б В)

Малюнок 6. - Типи деталей, що отримуються роздачею: а)

2.1. Основні технологічні параметри роздачі

Ступінь деформації при технологічних розрахунках визначається коефіцієнтом роздачі, що є відношенням найбільшого діаметра деформованої частини виробу до вихідного діаметру циліндричної заготовки:

Найменша товщина заготовки знаходиться у кромки деталі, що одержується, і визначається за формулою:

Чим більший коефіцієнт роздачі, тим більше утончення стінки.

Критичний ступінь деформації регламентується одним із двох видів втрати стійкості: складкоутворенням у підстави заготівлі та появою шийки, що призводить до руйнування - тріщини, в одній або одночасно кількох ділянках кромки деформованої частини заготовки (рис. 7).

Рисунок 7 Види втрати стійкості при роздачі: а) складкоутворення біля основи заготівлі; б) поява шийки

Поява того чи іншого видів дефектів залежить від характеристик механічних властивостей матеріалу заготовки, її відносної товщини, кута нахилу утворює пуансона, умов контактного тертя та умов закріплення заготовки в штампі. Найвигідніший кут від 10 до 30  .

Відношення найбільшого діаметра деформованої частини заготовки до діаметра вихідної заготовки, при якому може виникнути місцева втрата стійкості, називається граничним коефіцієнтом роздачі.

Граничний коефіцієнт роздачі може бути на 10...15% більше, ніж зазначений у таблиці 1.

У разі здійснення операції з підігрівом заготовки може бути на 20-30% більше, ніж без підігріву. Оптимальна температура нагріву: для сталі 08кп 580 ... 600 З; латуні Л63 480 ... 500 С, Д16АТ 400…420  С.

Таблиця 1 Значення коефіцієнта роздачі

Матеріал	При
		0,45…0,35		0,32…0,28
		без відпалу	з відпалом	без відпалу	з відпалом
сталь 10			1,05	1,15
алюміній		1,25	1,15	1,20

Силу роздачі можна визначити за такою формулою:

де С коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта роздачі.

При.

2.3. Визначення розмірів вихідної заготівлі

Довжина заготовки визначається за умови рівності обсягу заготовки та деталі, а діаметр та товщина стінки приймаються рівними діаметру та товщині стінки циліндричної ділянки деталі. Після роздачі конічний ділянку деталі має нерівномірну товщину стінки, що змінюється від до.

Поздовжня довжина заготівлі може бути визначена за такими формулами:

1. при роздачі за схемою а) (рис.8):

Малюнок 8. Схема розрахунку вихідної заготівлі

2. при роздачі за схемою б) у разі якщо радіуси вигину заготовки при переміщенні її на конічну частину пуансона і сході з неї рівні один одному та їх значення відповідають:

2.4. Конструкції штампів

Конструктивна схема штампу для роздачі залежить від необхідного ступеня деформації. Якщо ступінь деформації невелика і коефіцієнт роздачі менше граничного, місцева втрата стійкості виключена. У цьому випадку застосовуються відкриті штампи без протитиску на циліндричну ділянку заготівлі.

При високих ступенях деформації, коли коефіцієнт більший за граничний, застосовують штампи зі ковзною втулкою-підпором, що створює протитиск на циліндричну ділянку заготовки (рис. 9).

Ковзна втулка 4 спускається вниз регульованими по довжині штовхачами 3, закріпленими на верхній плиті 1, що виключає можливість перетискання заготовки на ділянці контакту пуансона 2, заготовки і ковзної втулки 4. Застосування штампу зі ковзною втулкою 0% підпором дозволяє .

Малюнок 9 - Схема штампу для роздачі з протитиском: 1-плита верхня; 2-пуансон; 3 штовхачі; 4-втулка ковзна; 5-оправлення; 6-пружини; 7-плита нижня

Граничний ступінь деформації при роздачі конусним пуансоном також можна підвищити, якщо на кромці заготовки одержати невеликий фланець завширшки при внутрішньому радіусі вигину (рис. 10). При роздачі фланець сприймає без руйнування більш високі окружні напруги, що розтягують, ніж край заготовки без фланця. При цьому граничний ступінь деформації збільшується на 15?20%.

Малюнок 10 - Схема роздачі заготовки з невеликим фланцем

Роздача заготовок у штампах може проводитись на механічних та гідравлічних пресах.

Розміри деталей із труб перевіряють після кожної технологічної операції. Допуски на відхилення розмірів задаються кресленнями та технічними умовами на постачання деталей.

Довжину заготовки або деталі після операції відрізки перевіряють нормальним вимірювальним інструментом: лінійкою, рулеткою, штангенциркулем та ін.

Контроль фасонного зрізу кінців труб можна виконати кінцевими або цілісними шаблонами, які надягають на трубу, аналогічно шаблонам обрізки контуру (ШОК).

При підвищених вимогах якості фасонного зрізу труби для контролю виготовляють спеціальні плази.

КРАМНИК КІНЦІВ ТРУБ

Розвальцювання

Розвальцювання кінців труб є найбільш часто застосовуваною операцією при виготовленні ніпельних з'єднань трубопроводів гідравлічних і масляних систем літака. Розвальцювання труб діаметром до 20мм із товщиною стінки до 1мм можна проводити вручну конусною оправкою двома способами. Для цього кінець труби затискають у пристосуванні поз.2 , що складається з двох половин із гніздом по зовнішньому діаметру труби та конусною частиною за формою розвальцювання та по оправці поз.1 наносять кілька ударів молотком або обертають вручну оправлення поз.3 до отримання потрібних розмірів конуса.

Розвальцювання труб діаметром до 20мм із товщиною стінки до 1мм можна проводити вручну конусною оправкою двома способами. Для цього кінець труби затискають у пристосуванні 2 , що складається з двох половин із гніздом по зовнішньому діаметру труби та конусною частиною за формою розвальцювання та по оправці 1 завдають кілька ударів молотком або обертають вручну оправлення до отримання необхідних розмірів конуса. Однак при розвальцювання цими способами складно отримати необхідну правильність та чистоту внутрішньої конусної поверхні. Ці якості особливо важливі для ніпельних сполук, у яких герметичність створюється без додаткових ущільнень. Крім того, зазначені способи малопродуктивні. Тому кінці труб раціональніше розвальцьовувати на спеціальних трубо-розвальцювальних верстатах. Сутність процесу розвальцювання кінців труб на верстаті полягає в отриманні конічного

Розструба дією зосередженої сили зсередини труби за допомогою інструмента, що обертається.

При розвальцювання відбувається зменшення вихідної товщини стінки труби S 0 до S 1 . Товщину стінки на краю розвальцювання можна розрахувати за формулою

Де S 1 --- товщина стінки в торці розтруба;

S 0--- товщина стінки труби в циліндричній частині;

D 0--- зовнішній діаметр труби до розвальцювання;

D 1--- зовнішній діаметр труби після розвальцювання. Розвальцювання коротких труб роблять на розвальцювальних штампах.

Обтискання кінців труб

Труби з обтиснутими кінцями застосовують у конструкції жорстких тяг керування літаком. Схема процесу обтиску показана нижче.

Під дією стискаючих сил Р відбувається зменшення діаметра з D 0 до d, потовщення стінки з S 0 до S 1 та подовження труби з L 0 до L 1 .

Існує два способи обтискання кінців труб. Перший метод.Обтиск проштовхуванням труби в кільцеву матрицю. Схема штампу для обтиску труб показана вище. Заготівлю деталі (трубу) поз.2 діаметром D 0укладають у матрицю поз.3, що має конусну західну та калібруючу частину з діаметром d.При робочому ході повзуна преса пуансон поз.1 фіксує по зовнішньому діаметру трубу і проштовхує її нижню частину в матрицю, стискаючи кінець труби до діаметра d.

Межа зменшення діаметра вихідної труби визначається втратою стійкості (поздовжнім вигином) стінки не обжатої частини та пластичністю матеріалу. Втрата стійкості настає у момент, коли напруга у матеріалі сягає межі плинності. На стійкість стінки труби впливає відношення товщини труби до зовнішнього діаметра. S 0 / D0.

Максимальний ступінь обтиску труб визначається граничним значенням коефіцієнта обтиску Kобж, .

Для збільшення Kобжзастосовують підпір стінки труби між матрицею і пуансоном, що запобігає втраті стійкості.

Хороші результати виходять при місцевому нагріванні кінця труби, що зменшує межу плинності матеріалу в частині, що деформується. Внаслідок зменшення тиску на труби втрата стійкості настає значно пізніше. Цей спосіб особливо ефективний при обтиску труб із алюмінієвих сплавів. У зв'язку з високою теплопровідністю цих сплавів не нагрівають трубу, а матрицю; труба нагрівається від контакту із матрицею.

Другий спосіб.Обтискання в роз'ємних штампах.

За першим способом довгі труби обтискати не доцільно, оскільки необхідні преси з великою закритою висотою, великі штампи та спеціальні затискачі, що оберігають трубу від поздовжнього вигину. Більш широке поширення має спосіб обтиску кінців особливо довгих труб на штампах роз'ємних.Схема процесу показана.

Схема процесу обтискання кінців труб роз'ємними матрицями. Поз.1 і 3 - верхній і нижній бойки штампа, поз.2 - труба, поз.3 - оправка, що калібрує.

Верхній та нижній бойки поз. 1і 4 штампи мають робочу частину, проточену в зімкнутому стані та відповідну формі обтиснутої частини труби. Бійки здійснюють часте зворотно-поступальний рух (вібрують), обтискаючи кінець труби поз.2.Трубу поступово подають у штамп до отримання необхідної довжини обтиснутої частини.

У тих випадках, коли необхідно отримати точний внутрішній діаметр обтиснутої частини труби, вводять всередину калібруючу оправку поз.3і подають її в штамп разом із трубою. Після закінчення процесу оправлення виймають із труби. Переваги процесу обтиску кінців труб у вібраційній роз'ємній матриці наступні:

а) створюються сприятливіші умови для пластичної деформації, ніж при обтиску кільцевою матрицею;

б) осьове зусилля труби в штамп Q значно менше, ніж у першому способі;

в) зменшується кількість переходів;

г) можна застосовувати оправлення, що дає змогу отримувати калібрований внутрішній діаметр труби без подальшої механічної обробки.

Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане для виготовлення деталей трубчастих заготовок. Штамп містить матрицю, пуансон, притиск, верхню та нижню обойми. Верхня обойма виконана з робочою поверхнею, внутрішній діаметр якої дорівнює зовнішньому діаметру трубчастої заготовки. Штамп містить вкладиш із пластичного металу з діаметром, рівним внутрішньому діаметру трубчастої заготовки. Нижня обойма виконана з неробочою порожниною, діаметр якої дорівнює діаметру вкладиша із пластичного металу, а висота дорівнює довжині трубчастої заготовки. Між верхньою та нижньою обоймами розміщена фільєра з каліброваним отвором. При цьому вкладиш із пластичного металу спільно з фільєрою виконаний з можливістю їх перевороту. Підвищується продуктивність з допомогою багаторазового використання вкладиша. 1 з.п. ф-ли, 2 іл.

Малюнки до патенту РФ 2277027

Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане для виготовлення деталей трубчастих заготовок.

Відомий штамп для виготовлення деталей з трубчастих заготовок (авторське свідоцтво SU №797820, МКИ B 21 D 22/02, 1981), що містить вкладиш, матрицю, пуансон і втулку. Недоліком відомого штампу є конструктивна складність складового пуансону та трудомісткість видалення обтиснутої заготовки із порожнини матриці.

Найбільш близьким до пропонованого штампу за технічною сутністю та призначенням є штамп для витяжки (авторське свідоцтво SU №863075, МКИ B 21 D 22/02, 1980 р.). Штамп містить пуансон, матрицю з робочою порожниною, заповненою пластичним металом, притиск та втулку з неробочою порожниною та каліброваним отвором, розміщену в робочій порожнині матриці. При цьому калібрований отвір втулки повідомляється з порожниною матриці. Недоліком відомого штампу є те, що після формоутворення виробу на даному штампі необхідно проводити операцію з відділення та видалення з втулки пластичного металу, що вимагає переналагодження штампу протягом робочого процесу.

Завданням винаходу є підвищення продуктивності роботи штампу без погіршення якості готових виробів за рахунок можливості багаторазового використання вкладиша з пластичного металу без додаткової операції з відділення та видалення його із порожнини штампу та переналагодження його протягом робочого процесу.

Для вирішення цього завдання штамп, що містить матрицю, пуансон і притиск, на відміну від прототипу, має верхню і нижню обойма. Верхня обойма виконана з робочою порожниною, внутрішній діаметр якої дорівнює зовнішньому діаметру трубчастої заготовки D, в якій розміщений вкладиш із пластичного металу з діаметром, рівним внутрішньому діаметру оброблюваної d заготовки. Нижня обойма виконана з неробочою порожниною, діаметр якої дорівнює діаметру d вкладки з пластичного металу, а лінійний розмір по висоті дорівнює довжині L трубчастої заготовки. Завдяки дії зусилля на вкладиш із пластичного металу (наприклад, свинцю) забезпечується радіальний протитиск, що перешкоджає утворенню кругових хвиль (гофрів) на трубчастій заготівлі та потовщенню стінок як у зоні формоутворення, так і в зоні підпору. Між верхньою та нижньою обоймами розташована фільєра з каліброваним отвором. Вкладиш із пластичного металу та фільєра виконані з можливістю спільного перевороту їх на 180° в осьовому напрямку. Після перевороту вкладиша разом із фільєрою процес відновлюється без додаткових підготовчих робіт. Крім того, конструктивно передбачена змінність фільєр з відмінними параметрами отвору, що калібрується. За рахунок цього можна регулювати величину протитиску усередині трубчастої заготовки.

Винахід пояснюється графічними матеріалами, де на фіг.1 представлений штамп для виготовлення деталей трубчастих заготовок перед початком роботи; на фіг.2 - те ж після закінчення обтиску.

Пропонований штамп містить матрицю 1, пуансон 2, верхню обойму 3, внутрішній діаметр якої дорівнює зовнішньому діаметру D трубчастої заготовки 4. Заготовку 4 встановлений вкладиш 5 з пластичного металу (наприклад, свинцю) з діаметром d, рівним внутрішньому діаметру оброблюваної заготовки. Штамп містить також нижню обойму 6, фільєру 7 та притиск 8. Діаметр неробочої порожнини нижньої обойми 6 дорівнює діаметру d вкладиша з пластичного металу, а лінійний розмір по висоті дорівнює довжині трубчастої заготовки L.

Штамп працює в такий спосіб. У нижню обойму 6 вставляють вкладиш з пластичного металу 5 з фільєрою 7, встановлюють заготовку 4 і верхню обойму 3, а потім пуансон 2 і матрицю 1. При робочому ході матриці 1 і пуансона 2 вкладиш з пластичного металу 5 через калібрований отвір 7 в порожнину нижньої обойми 6, при цьому верхня частина трубчастої заготовки 4 проштовхується в робочу порожнину, що утворюється між матрицею 1 і пуансоном 2, в результаті чого відбувається обтискання трубчастої заготовки. Після закінчення обтиску трубчастої заготовки притиск 8 повертає верхню обойму 3 вихідне положення. Після отримання та знімання готової деталі для повторення процесу обтиску трубчастих заготовок вкладиш 5 з пластичного металу разом з фільєрою 7 видаляється з нижньої обойми, перевертається на 180° і знову встановлюється в штампі, закладається нова трубчаста заготовка, і повторюється процес обтискання. При необхідності змінити величину протитиску, що впливає на якість формоутворення трубчастої заготовки, що обтискається, достатньо замінити фільєру з іншим параметром каліброваного отвору.

Використання пропонованого винаходу дозволяє без додаткової переналагодження штампу вести формоутворення деталей. Можливість використання змінних фільєр з різними каліброваними отворами дозволяє змінювати величину протитиску в штампі та отримувати деталі із заданою розподіленою товщиною стінок, одержуваних із трубчастих заготовок з різними геометричними та механічними параметрами.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Штамп для обтиску трубчастих заготовок, що містить матрицю, пуансон і притиск, який відрізняється тим, що він забезпечений верхньою і нижньою обоймами, верхня обойма виконана з робочою поверхнею, внутрішній діаметр якої дорівнює зовнішньому діаметру заготовки трубчастої, і вкладишем з пластичного металу з діаметром, рівним внутрішньому діаметру трубчастої заготовки, нижня обойма виконана з неробочою порожниною, діаметр якої дорівнює діаметру вкладиша з пластичного металу, а лінійний розмір дорівнює довжині трубчастої заготовки, фільєрою з каліброваним отвором, розташованої між верхньою і нижньою обоймами, при цьому вкладиш з пласт фільєрою виконаний з можливістю їхнього перевороту.

2. Штамп за п.1, який відрізняється тим, що фільєра виконана змінною, з різними діаметрами отвору, що калібрується.