SU1741949A1 - Method and apparatus for making hollow items from tubular blank - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к штамповке эластичной средой, и может быть использовано в авиационной и смежной с ней отрасл х машиностроени  Сущность изобретени  трубчатую заготовку размещают в полости матрицы 3, устанавлива  предварительно в ее полость наполнитель 2. Матрица 3 имеет крышку 4 Коышка 4 выполнена с выемкой 1Q ел С 2 ю J о Ф(,гЗThe invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to stamping with elastic medium, and can be used in the aircraft and adjacent engineering industries. The essence of the invention is a tubular billet placed in the cavity of the matrix 3, pre-installed in its cavity filler 2. The matrix 3 has a cover 4 Koshyshka 4 is made with a notch 1Q ate C 2 y J o F (, gz

Description

имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров рабочего конического участка матрицы 3. Воздействуют на наполнитель 2 динамической нагрузкой. Торец трубча- той заготовки в процессе раздачи взаимодействует с поверхностью выемки. Возникает усилие, осева  составл юща  которого обеспечивает торцовый подпор. Расшир ютс  технологические возможности путем получени  полой детали с коническим патрубком на ее конце. 2 с.п. и 1 з. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.having the form of a quarter torus, formed by a radius equal to the half-differences of the larger and smaller diameters of the working conical section of the matrix 3. The filler 2 is affected by the dynamic load. The butt end of the billet in the process of distribution interacts with the surface of the recess. There is an effort, the axial component of which provides the end support. Technological capabilities are enhanced by obtaining a hollow part with a tapered nozzle at its end. 2 sec. and 1 h. f-ly, 1 zp f-ly, 3 ill.

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано в.авиационной, машиностроительной и других отрасл х промышленности дл  изготовлени  полых деталей с коническим патрубком на конце.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in aviation, machine-building and other industries of the industry for the manufacture of hollow parts with a tapered nozzle at the end.

Известны способы раздачи конца трубы в штампе развальцовкой. По этим способам раздачу осуществл ют твердым инструментом - коническим пуансоном. При раздаче в штампе заготовку фиксируют, а пуансон перемещают в осевом направлении. При развальцовке дополнительно вращают пуансон. Эти способы широко используютс  в промышленности благодар  простоте оснастки и оборудовани .Known methods of distribution of the end of the pipe in the die by flaring. According to these methods, the dispensing is carried out with a hard tool, a conical punch. When distributing in the stamp, the workpiece is fixed, and the punch is moved in the axial direction. When flaring, the punch is additionally rotated. These methods are widely used in industry due to the simplicity of tooling and equipment.

Однако технологические возможности их ограничены относительно небольшими степен ми деформации из-за разрыва кромки заготовки, подвергающейс  максимальному раст жению в окружном направлении . Качество деталей невысоко из-за значительного утонени  стенки заготовки.However, their technological capabilities are limited by relatively small degrees of deformation due to rupture of the edge of the workpiece, which is subjected to maximum stretching in the circumferential direction. The quality of parts is low due to a significant thinning of the wall of the workpiece.

Известен также способ раздачи труб коническим пуансоном, при котором на свободной кромке заготовки в процессе раздачи создают противодавление. Этот способ позвол ет исключить утонение стенки заготовки и повысить допустимую степень деформации в холодном состо нии на 10-15%. Однако практически осуществление противодавлени  на кромке заготовки при раздаче затруднительно. Противодавление осуществл ют обычно путем установки перед кромкой трубы кольца из более прочного материала, который деформируетс  совместно с заготовкой, что св зано с дополнительной трудоемкостью и расходом металла.There is also known a method for dispensing pipes with a conical punch, in which a back pressure is created on the free edge of the workpiece during dispensing. This method eliminates the thinning of the preform wall and increases the allowable degree of deformation in the cold state by 10-15%. However, the practical implementation of the counter-pressure on the edge of the workpiece during the distribution is difficult. The backpressure is usually carried out by placing a ring of a more durable material in front of the pipe edge, which is deformed together with the workpiece, which is associated with additional labor and metal consumption.

Производительность способа невысока , возможности механизации и автоматизации ограничены.The performance of the method is low, the possibilities of mechanization and automation are limited.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ раздачи конца трубы эластичной средой, включающий локальное приложение усили  с перемещением очага деформации от торца трубчатой заготовки по направлению образующей участка раздачи с одновременным торцевым подпором заготовки.The closest to the technical essence and the achieved result to the proposed method is the distribution of the end of the pipe elastic medium, including local application of force with the movement of the deformation zone from the end of the tubular billet in the direction of the generator section of the distribution with simultaneous end support of the workpiece.

При осуществлении известного способа из трубы вырезают заготовку, размещают вIn the implementation of the known method of cutting out the pipe billet, placed in

5 полости заготовки эластичный пуансон переменной жесткости, создают на конце заготовки зону максимальной деформации путем приложени  к пуансону осевого усили  и перемещают эту зону вдоль оси заготовки. При5 of the cavity of the workpiece, an elastic punch of variable stiffness, creates at the end of the workpiece a zone of maximum deformation by applying axial force to the punch and moves this area along the axis of the workpiece. With

0 перемещении зоны максимальной деформации по вл етс  осева  составл юща , создающа  противодавление на кромке, что позвол ет уменьшить утонение стенки заготовки .When the maximum deformation zone is moved, an axial component appears that creates a back pressure at the edge, which reduces the thinning of the wall of the workpiece.

5Трудоемкость способа ниже, чем в описанном ранее способе, отсутствует дополнительный расход металла. Однако качество раздачи ниже, так как при использовании пуансона переменной жесткости,5 The complexity of the method is lower than in the previously described method, there is no additional metal consumption. However, the quality of distribution is lower, because when using a punch of variable stiffness,

0 например из шайб эластомера различной твердости, в местах сопр жени  шайб на поверхности заготовки возможно образование волнистости, т.е. ухудшаютс  геометрические параметры точности. Кроме того,0 for example, from elastomer washers of different hardness, in places of puck mating on the surface of the workpiece, waviness may be formed, i.e. geometrical parameters of accuracy are deteriorated. Besides,

5 поскольку на кромке заготовки возможно наличие микротрещин и прочих дефектов, то создание максимальной начальной деформации на кромке может привести к ее разрыву, что снижает допустимую степень5 since microcracks and other defects are possible on the edge of the workpiece, creating a maximum initial deformation on the edge can lead to its rupture, which reduces the allowable degree

0 раздачи и ограничивает технологические возможности процесса.0 distribution and limits the technological capabilities of the process.

Известно устройство дл  деформировани  заготовок в разъемной матрице, содержащее подвижную пластину с закрепленным г;аA device for deforming blanks in a detachable matrix is known, comprising a movable plate with a fixed g; and

5 ней пуансоном, неподвижное основание с полостью , на котором установлена матрица, имеюща  формообразующий конический участок и крышку, размещенный в полости основани  выталкиватель, закрепленные на5 with a punch, a stationary base with a cavity on which a matrix is installed, having a shaping conical section and a lid placed in the base cavity of an ejector, mounted on

0 крь шке матрицы и имеющие средство возвратно-поступательного перемещени  толкатели , нерабочие концы которых также размещены в полости основани , а также установленный с возможностью взаимодейст5 ви  с выталкивателем приводной шток с буртом.At the bottom of the die and with a means of reciprocating movement of the pushers, the non-working ends of which are also placed in the base cavity, as well as the drive rod with the collar mounted with the ability to interact with the ejector.

Недостаток известного устройства заключаетс  втом, что практичес, -.евозмож- но удаление из полости штампа высоких полых деталей с коническим патрубком наThe disadvantage of the known device lies in the fact that practically, it is possible to remove from the cavity of the stamp high hollow parts with a conical nozzle on

конце на прессах с относительно малым ходом выталкивател , так как ход толкателей при этом должен быть меньше хода выталкивател  на высоту детали, что ограничивает технологические возможности и ухудшает услови  эксплуатации.the end of the presses with a relatively small ejector stroke, since the stroke of the pushers must be less than the stroke of the ejector to the height of the part, which limits the technological capabilities and worsens the conditions of operation.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем получени  полых деталей с коническим патрубком на конце и улучшение условий эксплуатации.The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by obtaining hollow parts with a tapered nozzle at the end and improving operating conditions.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что локальное приложение усили  производ т путем динамического нагружени , осуществл ют двусторонний торцевой подпор трубчатой заготовки, а последнюю выполн ют длиной, большей длины детали на величину , равную полуразности большего и меньшего диаметров конического патрубка.This goal is achieved by the fact that local application of force is made by dynamic loading, two-sided support of the tubular billet is performed, and the latter is performed with a length greater than the length of the part by an amount equal to the half-difference of the larger and smaller diameters of the conical nipple.

В устройстве дл  осуществлени  способа крышка матрицы выполнена с выемкой, сочлененной с формообразующим коническим участком матрицы и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров упом нутого участка матрицы.In the device for carrying out the method, the matrix cover is made with a recess articulated with the forming conic section of the matrix and having the form of a quarter torus formed by a radius equal to the half-difference of the larger and smaller diameters of the said section of the matrix.

Кроме того, в устройстве средство возвратно-поступательного перемещени  толкателей выполнено в виде втулки с радиальными пазами, установленной на приводном штоке с возможностью относительного осевого перемещени  и взаимодействи  с буртом штока и боковой поверхностью полости основани , а также шариков, размещенных в радиальных пазах втулки, при этом толкатели неподвижно св заны с упом нутой втулкой, на штоке и боковой поверхности полости основани  выполнены кольцевые канавки, а шарики размещены с возможностью поочередного взаимодействи  с поверхност ми кольцевых канавок.In addition, in the device, the tool for reciprocating movement of the pushers is made in the form of a sleeve with radial grooves mounted on the drive rod with the possibility of relative axial movement and interaction with the collar of the rod and the lateral surface of the base cavity, as well as balls placed in the radial grooves of the sleeve when In this case, the pushers are fixedly connected with the said sleeve, annular grooves are made on the stem and the lateral surface of the base cavity, and the balls are placed with the possibility of alternate interaction Corollary with the surfaces of the annular grooves.

На фиг.1 изображены исходна  заготовка , вырезанна  из трубы, и готова  деталь, полученна  после раздачи конца заготовки на конус; на фиг.2 - схема устройства дл  реализации способа; на фиг.З - то же, с элементами механизации.Fig. 1 shows the original blank cut from a pipe, and the finished part obtained after distributing the end of the blank to a cone; Fig. 2 is a diagram of an apparatus for implementing the method; on fig.Z - the same, with elements of mechanization.

Пример. Основные данные: длина детали мм. длина конической части 150 мм, диаметр большего основани  конуса мм. Материал заготовки - алюминиевый сплав АМгбМ.Example. Basic data: detail length mm. the length of the conical part is 150 mm, the diameter of the larger base of the cone is mm. The material of the workpiece - aluminum alloy AMgbM.

Из прессованной трубы #38 х 1,5 вырезают заготовку длиной U+0,5 (Dn- dn) 250 + 5 255 мм. В полости заготовки 1 (фиг.2) помещают эластичный пуансон 2, например, из полиуретана. Заготовку размещают в матрице 3, снабженной крышкой 4 с выемкой 5 , сочлененной с формообразующим коническим участком матрицы иFrom the extruded tube # 38 x 1.5, cut the workpiece with a length of U + 0.5 (Dn-dn) 250 + 5 255 mm. In the cavity of the workpiece 1 (figure 2) placed an elastic punch 2, for example, from polyurethane. The workpiece is placed in the matrix 3, equipped with a lid 4 with a notch 5, articulated with a forming conical section of the matrix and

имеющий вид четверти тора, образованного радиусом ,5 (D/i-d)5 мм. Бабка высокоскоростного молота при помощи нажимного штока (не показан) воздействует на пуансонhaving the form of a quarter of a torus formed by a radius, 5 (D / i-d) 5 mm. High-speed hammer headstock with push rod (not shown) affects the punch

2 . Торец заготовки в процессе раздачи взаимодействует со сферической поверхностью выемки, в результате чего возникает усилие, воздействующее на торцы заготовки , осева  составл юща  которого обеспе0 чивает ее двусторонний торцевой подпор. После завершени  процесса формообразовани  крышка 4 отдел етс  от матрицы 3х и готова  деталь извлекаетс  выталкивателем 6.2 The end of the workpiece in the process of distribution interacts with the spherical surface of the recess, as a result of which a force arises that acts on the ends of the workpiece, the axial component of which provides its bilateral end support. After the shaping process is completed, the cover 4 is separated from the matrix 3x and the finished part is removed by the ejector 6.

5 Динамический характер нагружени  эластичного пуансона со стороны большего диаметра конуса позвол ет локализовать деформацию в верхней части пуансона, что снижает энергозатраты на деформирова0 ние, улучшает услови  формообразовани  и исключает потерю устойчивости на цилиндрической части детали.5 The dynamic nature of the loading of an elastic punch on the side of a larger diameter of the cone allows localizing the deformation in the upper part of the punch, which reduces the energy consumption for deformation, improves the shaping conditions and eliminates the loss of stability on the cylindrical part of the part.

Устройство дл  изготовлени  полых деталей из трубчатой заготовки (фиг.З) состоитA device for manufacturing hollow parts from a tubular billet (FIG. 3) consists

5 из подвижной плиты 1 с закрепленным на ней пуансоном 2, плиты 3 с неподвижным основанием 4, на котором установлена обойма 5 с матрицей 6. имеющей формообразующий конический участок и разъемную5 of the movable plate 1 with the punch 2 fixed on it, the plate 3 with the fixed base 4, on which the holder 5 with the die 6 is mounted. Having a shaping conical section and detachable

0 крышку 7. Обойма с матрицей закреплена на основании 4 кольцом 8, В полости основани  размещен выталкиватель 9, a id крышке 7 матрицы закреплены толкатели 10, нерабочие концы которых также разме5 щены в полости основани  4 и св заны со средством возвратно-поступательного перемещени , выполненным в виде жестко св занной с толкател ми втулки 11, установленной на приводном штоке 12 с возможно0 стью относительного осевого перемещени  и взаимодействи  с буртом 13 штока и боковой поверхностью полости основани  4, На штоке 12 и боковой поверхности основани  4 выполнены кольцевые канавки 14 и 15.0 cover 7. The die clip is fixed on the base 4 by a ring 8, In the base cavity an ejector 9 is placed, and id on the matrix cover 7 are fixed pushers 10, the non-working ends of which are also located in the base cavity 4 and are connected to a reciprocating means, made in the form of a sleeve 11 rigidly connected with pushers mounted on the drive rod 12 with the possibility of relative axial movement and interaction with the collar 13 of the rod and the side surface of the base cavity 4, on the stem 12 and the side surface of the bases or 4 are annular grooves 14 and 15.

5 Шарики 16 размещены в радиальных пазах 17 втулки 11 с возможностью поочередного взаимодействи  с поверхност ми канавок 14 и 15. Крышка 7 матрицы выполнена с выемкой 18, сочлененной с формообразую0 щим коническим участком матрицы и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, разным полуразносги большего и меньшего диаметров упом нутого участка матрицы.5 Balls 16 are placed in the radial grooves 17 of the sleeve 11 with the possibility of alternate interaction with the surfaces of the grooves 14 and 15. The cover 7 of the matrix is made with a notch 18 connected to the shaping conical section of the matrix and having the form of a quarter of a torus formed by a radius differently smaller diameters of the said portion of the matrix.

5 Устройство работает следующим образом .5 The device operates as follows.

В исходном перед ударом положении, изображенном на левой части фиг.З, в полости матрицы 6 установлена заготовка 19с эластичным пуансоном 20. Крышка 7 фиксируетс  относительно обоймы 5 механизмом фиксации (не показан ). Шток 12 находитс  в крайнем нижнем положении. При рабочем ходе пуансон 2 взаимодействует с эластичным пуансоном 20. Верхн   кромка заготовки скользит по сферической поверхности выемки 18. Под действием радиального усили  от эластичного пуансона 20 и двустороннего торцевого подпора заготовки путем взаимодействи  с выемкой 18 осуществл етс  раздача конца трубы. После завершени  процесса деформировани  механизм фиксации освобождает крышку 7, подвижна  плита 1 с пуансоном 2 перемещаетс  вверх. Шток 12 от привода возвратно-поступательного перемещени  движетс  вверх совместно с втулкой 11, усилие на которую передаетс  через шарики 16. При этом толкатели 10 взаимодействуют с част ми разъемной крышки 7, перемеща  их вверх. Под действием пружин, установленных враспор в вертикальной плоскости разъема крышки (не показаны) части крышки расход тс , освобожда  проход дл  большего диаметра патрубка. При достижении канавки 15 шарики 16 выход т из зацеплени  со штоком 12 и движение втулки 11 и крышки 7 прекращаетс . При дальнейшем ходе штока 12 его торец взаимодействует с выталкивателем 9, который извлекает готовую деталь из полости матрицы. После сьема детали шток 12 перемещаетс  вниз. Бурт 13 штока взаимодействует с торцом втулки 11, шарики утапливаютс  в канавку 14 штока и через толкатели 10 усилие штока передаетс  на крышку 7, перемеща  ее в крайнее нижнее положение. После установки новой заготовки цикл повтор етс .In the initial position before the impact, shown on the left side of Fig. 3, in the cavity of the matrix 6, the workpiece 19 is mounted with an elastic punch 20. The cover 7 is fixed relative to the holder 5 by a fixing mechanism (not shown). The rod 12 is in its lowest position. During the working stroke, the punch 2 interacts with the elastic punch 20. The upper edge of the workpiece slides along the spherical surface of the recess 18. Under the action of a radial force from the elastic punch 20 and double-sided end support of the workpiece, the end of the pipe is distributed by interacting with the recess 18. After the deformation process is completed, the locking mechanism releases the cover 7, the movable plate 1 with the punch 2 moves upwards. The rod 12 from the reciprocating drive moves upwardly together with the sleeve 11, the force to which is transmitted through the balls 16. In this case, the pushers 10 interact with parts of the detachable cover 7, moving them upwards. Under the action of springs mounted on the vertical plane of the cap connector (not shown), the parts of the cap disperse, freeing a passage for a larger diameter of the nozzle. When the groove 15 is reached, the balls 16 get out of engagement with the rod 12 and the movement of the sleeve 11 and the cover 7 stops. With the further course of the rod 12, its end interacts with the ejector 9, which removes the finished part from the cavity of the matrix. After removing the parts, the rod 12 moves downwards. The stem 13 of the stem interacts with the end face of the sleeve 11, the balls are sunk into the groove 14 of the stem and through the pushers 10 the force of the stem is transferred to the cover 7, moving it to its lowest position. After installing the new blank, the cycle is repeated.

Использование изобретени  позволит расширить технологические возможности путем получени  полых деталей с коническим патрубком на конце. При этом повышаетс  степень раздачи и обеспечиваетс  улучшение условий эксплуатации.The use of the invention will expand the technological capabilities by obtaining hollow parts with a tapered nozzle at the end. This increases the degree of distribution and provides improved operating conditions.

Claims (3)

Формула изобретени  1. Способ изготовлени  полых деталей из трубчатой заготовки путем раздачи ее конца эластичной средой, включающий локальное приложение усили  с перемещением очага деформации от торца трубчатой заготовки по направлению образующей участка раздачи с одновременным торцевымClaim 1. Method of making hollow parts from a tubular billet by distributing its end with an elastic medium, including local application of force with displacement of the deformation zone from the end of the tubular billet in the direction of the generator section of the distribution with simultaneous end подпором трубчатой заготовки, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем получени  полой детали с коническим патрубком на ее конце, локальное приложение усили  производ т путем динамического нг гружени , осуществл ют двусторонний торцевой подпор трубчатой заготовки, а последнюю выполн ют длиной, большейsupporting the tubular billet, characterized in that, in order to expand the technological capabilities by obtaining a hollow part with a tapered nozzle at its end, local application of force is effected by dynamic loading, a two-sided support of the tubular billet is performed, and the latter is performed with a length greater длины детали на величину, равную полуразности большего и меньшего диаметров конического патрубка.the length of the part by an amount equal to the half-difference of the larger and smaller diameters of the conical nozzle. 2.Устройство дл  изготовлени  полых деталей из трубчатой заготовки, содержащее подвижную плиту с закрепленным на ней пуансоном, неподвижное основание с полостью, на котором установлена матрица, имеюща  формообразующий конический участок и крышку, размещенный в полости2. A device for manufacturing hollow parts from a tubular billet comprising a movable plate with a punch attached thereto, a stationary base with a cavity on which a matrix is installed having a shaping conical section and a lid located in the cavity основани  выталкиватель, закрепленные на крышке матрицы и имеющие средство возвратно-поступательного перемещени  толкатели , нерабочие концы которых также размещены в полости основани , а такжеbase ejector mounted on the lid of the die and having a means of reciprocating movement of the pushers, the non-working ends of which are also placed in the base cavity, as well as установленный с возможностью взаимодействи  с выталкивателем приводной шток с буртом, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем получени  полой детали сmounted with a pusher a driving stock with a collar, characterized in that, in order to expand technological capabilities by obtaining a hollow part with коническим патрубком на ее конце, крышка матрицы выполнена с выемкой, сочлененной с формообразующим коническим участком последней и имеющей вид четверти тора, образованного радиусом, равным полуразности большего и меньшего диаметров упом нутого участка матрицы.a conical nozzle at its end, the matrix cover is made with a notch articulated with the forming conic section of the latter and having the form of a quarter torus formed by a radius equal to the half-difference of the larger and smaller diameters of the said section of the matrix. 3.Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что, с целью улучшени  условий эксплуатации, средство возвратно-поступательного перемещени  толкателей выполнено в виде втулки с радиальными пазами, установленной на приводном штоке с возможностью относительного осевого перемещени  и взаимодействи  с буртом штока3. The device according to claim 2, characterized in that, in order to improve the operating conditions, the tool for reciprocating movement of the pushers is made in the form of a sleeve with radial grooves mounted on the drive rod with the possibility of relative axial movement and interaction with the collar of the rod и боковой поверхностью полости основани , а также шариков, размещенных в радиальных пазах втулки, при этом толкатели неподвижно св заны с упом нутой втулкой, на штоке и боковой поверхности полостиand the side surface of the base cavity, as well as the balls placed in the radial grooves of the sleeve, while the pushers are fixedly connected with the said sleeve on the rod and the side surface of the cavity основани  выполнены кольцевые канавки, а шарики размещены с возможностью поочередного взаимодействи  с поверхност ми кольцевых канавок.the bases are provided with annular grooves, and the balls are arranged to interact alternately with the surfaces of the annular grooves. / / L/fL / f нn