close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13843

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.12.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 21D 26/00
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
ЗАГОТОВКИ ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКОЙ
(21) Номер заявки: a 20090138
(22) 2009.02.03
(43) 2009.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Петраковский Владимир
Степанович; Журавский Александр
Юльянович (BY)
BY 13843 C1 2010.12.30
BY (11) 13843
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) ЧАЧИН В.Н. и др. Импульсные методы обработки материалов. - Минск:
Наука и техника, 1979. - C. 87.
SU 1809569 A1, 2000.
SU 575161, 1977.
SU 588044, 1978.
SU 832844 A, 1984.
SU 337982, 1972.
(57)
Устройство для изготовления цилиндрической заготовки импульсной штамповкой,
содержащее источник импульсной энергии, рабочую камеру, к нижнему торцу которой
посредством плиты зажимного устройства прижата матрица с расположенной на ней
обоймой, внутри которой с возможностью перемещения вниз до упора в торец цилиндрической заготовки расположена подвижная втулка, отличающееся тем, что на верхней
торцевой поверхности обоймы выполнен конический кольцевой паз, обращенный большим основанием к рабочей камере, причем угол конусности паза составляет от 15 до 20°,
а на внутренней поверхности обоймы в зоне расположения стенки цилиндрической заготовки выполнена кольцевая проточка, соединенная с коническим кольцевым пазом радиальными каналами, выполненными в ее средней части.
BY 13843 C1 2010.12.30
Изобретение относится к устройствам для обработки металлов давлением и может
найти применение в листоштамповочном производстве, например, при вытяжке полых
заготовок импульсными нагрузками.
Известно устройство для вытяжки изделий из полой заготовки, содержащее рабочую
камеру, в которой создается импульс давления жидкости ударом бойка, матрицу и боек [1].
Это устройство не позволяет получать изделия с высокими степенями вытяжки, т.к.
при ударе бойка по жидкости возникающий импульс давления, воздействуя на дно полой
заготовки, вытягивает ее в матрицу, но одновременно и прижимает стенки заготовки к
обойме, препятствуя вытяжке заготовки за счет сил трения между стенками заготовки и
обоймой.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство
для гидроударной штамповки цилиндрических заготовок, содержащее рабочую камеру, в
которой создается импульс давления жидкости ударом бойка, матрицу с обоймой, прижатые к рабочей камере прижимным устройством, и подвижную втулку (гидродинамический
подпор торца) [2].
В этом устройстве при создании импульса давления в жидкости давление действует
как на дно заготовки, деформируя ее по матрице, так и на подвижную втулку, создавая
осевой подпор цилиндрической заготовки, способствующий вытяжке заготовки, но одновременно созданное давление прижимает стенки заготовки к обойме, вследствие чего
между стенкой заготовки и обоймой возникают силы трения, пропорциональные давлению жидкости и площади контакта заготовки с обоймой. Эти силы трения препятствуют
процессу вытяжки заготовки, значительно снижая предельную степень вытяжки. И эти
силы не всегда можно компенсировать осевым подпором заготовки, поскольку величина
осевого подпора лимитируется смятием торцов заготовки. Особенно это заметно при вытяжке тонкостенных заготовок, так как в этом случае силы трения заготовки и обоймы в
несколько раз превосходят допустимые усилия осевого подпора заготовки. Эти обстоятельства приводят к критическим утонениям дна заготовки и ее разрушению и не позволяют увеличить степень вытяжки полой заготовки более чем на 3-5 %.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени вытяжки цилиндрической заготовки.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для изготовления цилиндрической заготовки импульсной штамповкой, содержащем источник импульсной энергии,
рабочую камеру, к нижнему торцу которой посредством плиты зажимного устройства
прижата матрица с расположенной на ней обоймой, внутри которой с возможностью перемещения вниз до упора в торец цилиндрической заготовки расположена подвижная
втулка, на верхней торцевой поверхности обоймы выполнен конический кольцевой паз,
обращенный большим основанием к рабочей камере, причем угол конусности паза составляет от 15 до 20°, а на внутренней поверхности обоймы в зоне расположения стенки
цилиндрической заготовки выполнена кольцевая проточка, соединенная с коническим
кольцевым пазом радиальными каналами, выполненными в ее средней части.
В предлагаемой конструкции благодаря кольцевой проточке, выполненной на внутренней поверхности обоймы, стенки заготовки отделены от обоймы слоем жидкости, поступающей из рабочей камеры через конический паз и радиальные каналы, что позволяет
свести к минимуму трение заготовки об обойму при вытяжке. При создании импульса
давления в рабочей камере конический паз действует как концентратор давления, значительно повышая давление жидкости в кольцевой проточке по отношению к давлению
жидкости, действующему внутри цилиндрической заготовки, и, таким образом, отжимает
стенку заготовки от обоймы, снижая силы трения практически к 0, а также сжимает заготовку в радиальном направлении, способствуя ее деформации по матрице. Причем важную роль в достижении наилучших результатов вытяжки играет угол конусности паза, так
как от его величины зависит уровень давления жидкости в кольцевой проточке, а значит,
2
BY 13843 C1 2010.12.30
и величина усилия, сжимающего заготовку в радиальном направлении. При угле конусности паза, равном 0, давление в кольцевой проточке будет соответствовать давлению жидкости внутри заготовки, и эффект повышения степени вытяжки за счет сжатия заготовки в
радиальном направлении будет полностью отсутствовать. При большом угле конусности
паза может наступить момент, когда усилие сжатия заготовки в радиальном направлении
превысит определенное значение, при котором стенка заготовки начнет складываться, и
процесс вытяжки станет невозможным. Поэтому существует оптимальный угол конусности паза, который для условий гидроударной вытяжки равен 15-20°. Данный результат
подтверждается примером.
Пример
Для определения оптимального угла конусности паза производилась гидроударная
вытяжка полых заготовок из материала АмцМ толщиной 1,0 мм, высотой 32 мм, диаметром 40 мм в матрицу диаметром 29 мм, что соответствует степени вытяжки
К = 40/29 = 1,38. Вытяжка производилась при постоянной энергии удара, равной 450 Дж, а
обоймы использовались разные, с углом конусности паза, изменяющимся от 0 до 35°. Показателем эффективности процесса служили высота перетянутой части стаканчика и визуальный результат вытяжки, ее качество. Полученные результаты приведены в таблице.
1
2
3
4
5
Угол конусности
паза, град
0
5
10
15
20
Высота вытянутой части
стакана, мм
33
36
45
48
48
6
25
47
7
8
30
35
35
-
№ п\п
Визуальный результат
разрушение дна
разрушение дна
трещина в центре дна
полная вытяжка
полная вытяжка
полная вытяжка, гофры
на трети высоты стенки
брак, сложены стенки
вытяжки нет, смяты стенки
Результаты опытов показывают, что угол конусности паза, равный 15-20°, является
оптимальным для случая гидроударной вытяжки, т.к. при углах конусности меньших оптимальных происходит неполная вытяжка и разрушение дна заготовки вследствие недостаточного радиального сжатия заготовки, а при углах выше оптимальных происходит
складывание стенок стаканчика, т.е. окончательный брак. Поэтому при оптимальном угле
конического паза возникает оптимальное усилие сжатия заготовки в радиальном направлении, а усилие, воздействующее на дно заготовки, и осевой подпор, создаваемый подвижной втулкой, не тратятся на преодоление сил трения стенок заготовки об обойму, а
расходуются только на деформацию заготовки. Совместное действие этих факторов приводит к увеличению степени вытяжки цилиндрической заготовки по сравнению с известными устройствами.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре приведен общий вид
устройства: слева - до начала деформации заготовки, справа - по окончании процесса деформации.
Устройство для изготовления цилиндрической заготовки импульсной штамповкой содержит рабочую камеру 1, к нижнему торцу которой посредством плиты зажимного
устройства 2 прижата матрица 3 с расположенной на ней обоймой 4 с кольцевой проточкой 5, кольцевым пазом 6 и радиальными каналами 7. Внутри обоймы расположена подвижная втулка 8, опирающаяся на торец цилиндрической заготовки 9. Для создания
импульса давления в жидкости используется быстролетящий боек 10.
3
BY 13843 C1 2010.12.30
Устройство работает следующим образом: на подвижной плите зажимного устройства 2
устанавливают матрицу 3, на ней располагают обойму 4, внутрь которой опускают заготовку 9, а затем подвижную втулку 8 до ее упора в верхний торец заготовки 9. После этого, посредством плиты зажимного устройства 2, матрицу 3 и обойму 4, с установленными
в ней заготовкой 9 и подвижной втулкой 8, прижимают к торцу рабочей камеры 1 и заполняют рабочую камеру жидкостью (например, водой), которая через конический кольцевой паз 6 и радиальные каналы 7 заполняет также кольцевую проточку 5. Затем с
помощью быстролетящего бойка 10 создают импульс давления жидкости в камере 1, который воздействует на подвижную втулку 8, перемещая ее вниз и создавая осевое сжатие
заготовки 9, а также на дно заготовки 9, деформируя ее по матрице 3. Одновременно импульс давления, проходя через конический кольцевой паз 6, возрастает в несколько раз и
через радиальные каналы 7 передается в кольцевую проточку 5. Созданное в ней повышенное давление воздействует на стенки полой заготовки, сжимая стенки стаканчика в
радиальном направлении, что способствует процессу вытяжки и надежно отделяет стенки
полой заготовки от обоймы, снижая коэффициент трения практически к 0, повышая,
таким образом, степень вытяжки заготовки 9. По окончании процесса вытяжки заготовки 9
отводят подвижную плиту зажимного устройства 2 и извлекают продеформированную
заготовку и подвижную втулку 8. Затем боек 10 возвращают в исходное состояние, после
чего устройство готово к новому циклу.
Использование предлагаемой конструкции устройства позволяет вытягивать цилиндрические заготовки со степенью вытяжки на 7-10 % выше, чем при гидроударной (импульсной) вытяжке с использованием известных устройств.
Так, при проведении лабораторных испытаний предлагаемого устройства была проведена серия экспериментов по вытяжке цилиндрических заготовок из стали 08кп, толщиной 1,0 мм, диаметром 50 мм в матрицы, диаметры которых изменялись с интервалом в
1 мм от 30 до 40 мм. В процессе испытаний определялся наименьший диаметр матрицы, в
которую возможно произвести полную перетяжку заготовки. В результате экспериментов
установлено, что минимальный диаметр матрицы, в которую полностью была перетянута
50
заготовка, составил 35 мм, что соответствует степени вытяжки К =
= 1,428 . В то же
35
время на известном устройстве подобного типа такая же цилиндрическая заготовка перетягивалась полностью только в матрицу ∅ 38 мм, что соответствует степени вытяжки
50
К=
= 1,31 .
38
Таким образом, предлагаемое устройство позволило увеличить степень вытяжки заготовки из стали 08кп в 1,09 раза.
Источники информации:
1. Седяко Г.К., Марченко И.И. Исследование процесса гидроударной штамповки конусов: Сб. ст. Импульсные методы обработки материалов. - Минск: Наука и техника,
1979. - С. 89, рис. 1б.
2. Седяко Г.К., Марченко И.И. Исследование процесса гидроударной штамповки конусов: Сб. ст. Импульсные методы обработки материалов. - Минск: Наука и техника,
1979. - С. 89, рис. 1 в. (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
98 Кб
Теги
by13843, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа