Виды штампов для обжима трубных заготовок. Шпоры. Обжим концов труб по сфере. Обжиме концов длинных труб

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке деталей эластичными средами из трубчатых заготовок. Штамп содержит матрицу, состоящую из верхней и нижней частей, пуансон, эластичную среду. Матрица расположена в контейнере и в ней установлена трубчатая заготовка с размещенной в ней эластичной средой, в нижней и верхней частях матрицы выполнено отверстие переменного диаметра, обеспечивающее обжим концевых участков трубчатой заготовки и раздачу ее средней части. Технический результат заключается в повышение технологических возможностей операции штамповки деталей из трубчатых заготовок за счет одновременного выполнения обжима и раздачи трубчатой заготовки.

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке деталей эластичными средами из трубчатых заготовок.

Известно устройство для раздачи труб (Применение полиуретана в листоштамповочном производстве / В.А.Ходырев - Пермь: 1993. - с.218, см. стр.125), состоящее из разъемной матрицы, пуансона. В матрице размещена трубчатая заготовка, внутри которой помещена эластичная среда. Данное устройство позволяет изготавливать детали из труб с помощью раздачи трубчатой заготовки эластичными средами по жесткой матрице.

Недостаток данного устройства заключается в его низких технологических возможностях. Устройство позволяет осуществлять только раздачу трубы, что проявляется в увеличении размера поперечного сечения трубчатой заготовки, определяемом предельным коэффициентом формоизменения.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение технологических возможностей операции штамповки деталей из трубчатых заготовок. Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в повышение технологических возможностей операции штамповки деталей из трубчатых заготовок за счет одновременного выполнения обжима и раздачи трубчатой заготовки.

Это достигается тем, что в штампе для раздачи и обжима трубчатой заготовки, содержащим матрицу, состоящую из верхней и нижней частей, пуансон, эластичную среду, в нижней и верхней частях матрицы выполнено отверстие переменного диаметра, обеспечивающее обжим концевых участков трубчатой заготовки и раздачу ее средней части.

Новым в заявленном устройстве является то, что матрица расположена в контейнере и в нижней и верхней частях матрицы выполнено отверстие переменного диаметра, обеспечивающее обжим концевых участков трубчатой заготовки и раздачу ее средней части.

Благодаря тому, что матрица, состоящая из верхней и нижней частей, расположена в контейнере, обеспечивается надежное перемещение верхней части матрицы, т.к. контейнер служит для нее направляющей. Благодаря тому, что в нижней и верхней частях матрицы выполнено отверстие переменного диаметра, обеспечивающее обжим концевых участков трубчатой заготовки и раздачу ее средней части, в совокупности с остальными признаками обеспечивается одновременное обжатие концов трубчатой заготовки и раздача ее средней части. Благодаря тому, что в частях матрицы выполнено отверстие переменного диаметра так, что в тех местах матрицы, где установятся концевые участки трубчатой заготовки, диаметр отверстия выполнен меньше диаметра трубной заготовки, то это обеспечит обжатие концевых участков заготовки. Благодаря тому, что диаметр отверстия переменный, а именно, выполнен большим, чем диаметр трубной заготовки в тех частях матрицы, где окажется средняя часть трубчатой заготовки, возможно осуществить раздачу ее средней части. Кроме того, выполнение отверстия в частях матрицы переменным диаметром, т.е. от диаметра, меньшего диаметра трубной заготовки, до диаметра, большего диаметра трубной заготовки, обеспечивает вертикальную установку трубной заготовки в матрице.

Конструкция штампа позволяет осуществить одновременно обжим концевых участков трубной заготовки и раздачу ее средней части.

Заявителю не известны объекты с данной совокупностью существенных признаков, следовательно, заявляемое техническое решение обладает новизной.

Полезная модель поясняется графически. На фигуре показан штамп для раздачи и обжима трубчатой заготовки.

Штамп включает нижнюю часть 1 матрицы, контейнер 2. На нижней части 1 матрицы устанавливается вертикально трубчатая заготовка 3. Штамп также включает верхнюю часть 4 матрицы, эластичную среду 5, например, полиуретановые гранулы. Из заготовки 3 получают готовую деталь 6. Эластичная среда 5 располагается в трубчатой заготовке 3 и в отверстии 8 переменного диаметра в верхней части 4 матрицы и в отверстии 7 переменного диаметра в нижней части 1 матрицы, штамп также включает пуансон 9.

Штамп работает следующим образом: нижнюю часть 1 матрицы устанавливают в контейнер 2, внутрь нижней части матрицы вертикально вставляют трубчатую заготовку 3, а сверху устанавливают верхнюю часть 4 матрицы. В отверстие 8 в верхней части 4 матрицы засыпают эластичную среду 5 внутрь трубчатой заготовки 3 и в отверстие 7 в нижней части 1 матрицы. Посредством перемещения ползуна пресса (на фиг. не показан) с усилием Р перемещается пуансон 9, который вызывает движение верхней части 4 матрицы, что приводит к перемещению трубчатой заготовки 3 в отверстие 8 переменного диаметра в верхней части 4 матрицы и к перемещению трубчатой заготовки 3 в отверстие 7 переменного диаметра в нижней части 1 матрицы, что приводит к обжиму концевых участков трубчатой заготовки 3. Усилие Р также передается на эластичную среду 5, через которое в свою очередь передается на стенки трубчатой заготовки 3, что приводит к раздаче ее средней части. После выхода ползуна пресса и пуансона 9 в максимальное верхнее положение производится выемка готовой детали 6 и эластичной среды 5 в обратной последовательности.

Штамп для раздачи и обжима трубчатой заготовки, содержащий матрицу, состоящую из верхней и нижней частей, пуансон, эластичную среду, отличающийся тем, что матрица расположена в контейнере и выполнена с отверстиями переменного диаметра в нижней и верхней частях для возможности обжима концевых участков трубчатой заготовки и одновременной раздачи ее средней части.

При изготовлении и монтаже трубопроводов большое применение находят разнообразные тройниковые соединения (рис. 9), которые предназначены для получения разветвлений труб - равнопроходных (без изменения диаметра ответвления) и переходных (с изменением диаметра ответвления).

Рис. 9. Конструкции равнопроходных и переходных тройниковых соединений и тройников для технологических трубопроводов:

а - соединение врезкой без укрепляющих элементов, б - соединение врезкой с усиленным штуцером, в - соединение врезкой с укрепляющей седловиной, г - тройник сварной, д - тройник кованый, е - тройник штампованный из труб

Разнообразие конструкций тройниковых соединений вызвано, во-первых, тем, что трубопровод в местах примыкания к нему ответвлений ослабляется вырезкой отверстий и в зависимости от запаса прочности трубопровода требуется различной степени усиление его в этих местах; во-вторых, различием технологии их изготовления. Из типов сварных тройниковых соединений наиболее экономичным с точки зрения трудоемкости их изготовления и расхода металла является «врезка», т. е. сварное ответвление без усиления (укрепляющих элементов). Соединение врезкой без усиления широко применяется для трубопроводов на условное давление до 25 кгс/см 2 . Для трубопроводов на условное давление от 40 кгс/см 2 и выше по условиям прочности это соединение без усиления применяется только для переходных соединений труб небольшого диаметра. Усиливают подобные соединения путем использования утолщенной трубы или штуцера, а также накладками и седловинами.

В отличие от сварных тройниковых соединений штампованные тройники благодаря бесшовному плавному сопряжению горловины с корпусом имеют высокую прочность. Это позволяет использовать данные тройники со стенками толщиной, равной толщине стенок присоединяемых труб.

Штампованные тройники изготовляют из углеродистой стали с условным проходом от 50 до 400 мм на условное давление до 100 кгс/см 2 .

В заводских условиях бесшовные тройники изготовляют горячей штамповкой из труб на кривошипных и гидравлических прессах в многоручьевых штампах в две, три или четыре операции в зависимости от соотношения диаметров корпуса и горловины тройника и толщин их стенок. Основой технологии изготовления штампованных тройников является совмещенный процесс обжима трубы-заготовки по диаметру с одновременным выдавливанием части объема металла в горловину (рис. 10, а) и калибровка (рис. 10, б). На рис. 10 в, г, показаны штампованные тройники.

Переходы применяют для изменения диаметра трубопровода. По способу изготовления переходы подразделяют на штампованные, сварные лепестковые, сварные вальцованные. Переходное соединение может быть получено непосредственно обжимом конца трубы на меньший диаметр.

По форме различают переходы концентрические и эксцентрические. Концентрические переходы устанавливают преимущественно в вертикальных трубопроводах, а эксцентрические - в горизонтальных.

Стальные концентрические и эксцентрические штампованные переходы изготовляют из углеродистой стали 20 на условное давление до 100 кгс/см 2 с условными проходами от 50×40 до 400×350 мм.

Штампованные переходы имеют небольшую длину, гладкую внутреннюю поверхность и высокую точность присоединительных размеров.

Сварные лепестковые переходы изготовляют на условное давление до 40 кгс/см 2 с условными проходами от 150×80 до 400×350 мм.

Сварные вальцованное переходы изготовляют на условное давление до 40 кгс/см 2 с условными проходами от 150×80 до 1600×1400 мм.

Основными способами серийного заводского изготовления штампованных переходов является раздача трубы-заготовки по диаметру в горячем состоянии и обжим ее с наружным подпором в холодном состоянии.

Рис. 10. Схема штампа для изготовления тройников из труб: а - штамп для обжима и предварительной вытяжки горловины тройника, 6 - штамп для калибровки корпуса и горловины тройника, 3 - конструкция бесшовного тройника цилиндрической формы, а - конструкция бесшовного тройника сферо-коннической формы; 1 - пуансон, 2 - перекладина, 3 - верхняя матрица,
4 - рукоятка, 5 - поворотная опора, 6 - нижняя матрица, 7 - выталкиватель, 8 - оправка,
9 - съемник

Рис. 11. Схема штампов для изготовления переходов обжимом с наружным подпором:

а - концентрического, б - эксцентрического; 1 - труба-заготовка после штамповки.
2 - подпорное кольцо, 3 - пуансон, 4 - матрица, 5 - выталкиватель

Раздачу трубы-заготовки в горячем состоянии осуществляют при изготовлении переходов с соотношением диаметров до 1,7. Штамповка производится путем раздачи одного конца нагретой трубы-заготовки с помощью конусного пуансона, вводимого усилием пресса внутрь заготовки.

Обжим труб-заготовок с наружным подпором дает возможность изготовлять переходы с соотношением диаметров до 2,1. Осуществляется обжим по диаметру в конусной матрице 4 (рис. 11) одного конца трубы-заготовки. Во избежание выпучивания стенки заготовки используют подпорное кольцо 2 (блок контейнер, подробнее здесь http://www.uralincom.ru), охватывающее заготовку с наружной стороны.

Рис. 12. Заглушки для технологических трубопроводов: а - сферическая, б - плоская, в - плоская ребристая, г - фланцевая

Рис. 13. Схема штампа для вытяжки заглушек:

1 - пуансон, 2 - матрица, 3 - съемник, 4- пружина съемника, 5 - стойка, 6 - отштампованная заглушка

Штампуют переходы в одноручьевых штампах на гидравлических и фрикционных прессах.

Заглушки стальные (рис. 12) используют для того чтобы закрыть свободные концы трубопроводов. По конструктивному исполнению их подразделяют на приварные сферические (рис. 12,а ), плоские (рис. 12,6), плоские ребристые (рис 12 в ) и фланцевые (рис. 12,г). ""

Заглушки сферические стальные применяют на условное давление до 100 кгс/см 2 и с условным диаметром от 40 до 250 мм а также с условным диаметром от 300 до 1600 мм. Они изготовляются из листовой стали марок МСтЗ и сталь 20 и 10Г2 Выпуклая часть заглушек имеет эллиптическую форму, что обеспечивает их выеокую прочность при небольшом весе.

Штампуют заглушки вытяжкой без утонения стенки в одноручьевых штампах (рис. 13) на фрикционных и гидравлических прессах в холодном и горячем состоянии.

Плоские заглушки используют на условное давление до 25 кгс/см 2 и изготовляют с условным проходом от 40 до 600 мм.

Заглушки (днища) плоские ребристые применяют на условное давление до 25 кгс/см 2 и изготовляют с условным проходом от 400 до 600 мм. Заглушки, усиленные ребрами, более экономичны, чем плоские.

Размеры деталей из труб проверяют после каждой технологической операции. Допуски на отклонение размеров задаются чертежами и техническими условиями на поставку деталей.

Длину заготовки или детали после операции отрезки проверяют нормальным мерительным инструментом: линейкой, рулеткой, штангенциркулем и др.

Контроль фасонного среза концов труб можно выполнить концевыми или цельными шаблонами, которые надевают на трубу, аналогично шаблонам обрезки контура (ШОК).

При повышенных требованиях к качеству фасонного среза трубы для контроля изготавливают специальные плазы.

ЗАДЕЛКА КОНЦОВ ТРУБ

Развальцовка

Развальцовка концов труб является наиболее часто применяемой операцией при изготовлении разъёмных ниппельных соединений трубопроводов гидравлических и масляных систем самолёта. Развальцовку труб диаметром до 20мм с толщиной стенки до 1мм можно производить вручную конусной оправкой двумя способами. Для этого конец трубы зажимают в приспособлении поз.2 , состоящем из двух половин с гнездом по наружному диаметру трубы и конусной частью по форме развальцовки и по оправке поз.1 наносят несколько ударов молотком или вращают вручную оправку поз.3 до получения требуемых размеров конуса.

Развальцовку труб диаметром до 20мм с толщиной стенки до 1мм можно производить вручную конусной оправкой двумя способами. Для этого конец трубы зажимают в приспособлении 2 , состоящем из двух половин с гнездом по наружному диаметру трубы и конусной частью по форме развальцовки и по оправке 1 наносят несколько ударов молотком или вращают вручную оправку до получения требуемых размеров конуса. Однако при развальцовке этими способами сложно получить требуемую правильность и чистоту внутренней конусной поверхности. Эти качества особенно важны для ниппельных соединений, в которых герметичность создаётся без дополнительных уплотнений. Кроме того, указанные способы малопроизводительны. Поэтому концы труб более рационально развальцовывать на специальных трубо-развальцовочных станках. Сущность процесса развальцовки концов труб на станке состоит в получении конического

Раструба действием сосредоточенной силы изнутри трубы с помощью вращающегося инструмента.

При развальцовке происходит уменьшение исходной толщины стенки трубы S 0 до S 1 . Толщину стенки на краю развальцовки можно рассчитать по формуле

Где S 1 --- толщина стенки в торце раструба;

S 0 --- толщина стенки трубы в цилиндрической части;

D 0 --- наружный диаметр трубы до развальцовки;

D 1 --- наружный диаметр трубы после развальцовки. Развальцовку коротких труб производят на развальцовочных штампах.

Обжим концов труб

Трубы с обжатыми концами применяют в конструкции жёстких тяг управления самолётом. Схема процесса обжима показана ниже.

Под действием сжимающих сил Р происходит уменьшение диаметра с D 0 до d , утолщение стенки с S 0 до S 1 и удлинение трубы с L 0 до L 1 .

Существует два способа обжима концов труб. Первый способ. Обжим проталкиванием трубы в кольцевую матрицу. Схема штампа для обжима труб показана выше. Заготовку детали (трубу) поз.2 диаметром D 0 укладывают в матрицу поз.3, имеющую конусную заходную и калибрующую часть с диаметром d. При рабочем ходе ползуна пресса пуансон поз.1 фиксирует по наружному диаметру трубу и проталкивает её нижнюю часть в матрицу, обжимая конец трубы до диаметра d .

Предел уменьшения диаметра исходной трубы определяется потерей устойчивости (продольным изгибом) стенки не обжатой части и пластичностью материала. Потеря устойчивости наступает в момент, когда напряжение в материале достигает предела текучести. На устойчивость стенки трубы влияет отношение толщины трубы к наружному диаметру S 0 / D 0 .

Максимальная степень обжима труб определяется предельным значением коэффициента обжима Kобж, .

Для увеличения Kобж применяют подпор стенки трубы между матрицей и пуансоном, предотвращающий потерю устойчивости.

Хорошие результаты получаются при местном нагреве конца трубы, уменьшающем предел текучести материала в деформируемой части. Вследствие уменьшения давления на трубы потеря устойчивости наступает значительно позже. Этот способ особенно эффективен при обжиме труб из алюминиевых сплавов. В связи с высокой теплопроводностью этих сплавов нагревают не трубу, а матрицу; труба нагревается от контакта с матрицей.

Второй способ. Обжим в разъёмных штампах.

По первому способу длинные трубы обжимать не целесообразно, так как необходимы прессы с большой закрытой высотой, крупные штампы и специальные зажимы, предохраняющие трубу от продольного изгиба. Более широкое распространение имеет способ обжима концов особенно длинных труб на разъёмных штампах.Схема процесса показана.

Схема процесса обжима концов труб разъёмными матрицами.Поз.1 и 3 – верхний и нижний бойки штампа, поз.2 – труба, поз.3 – калибрующая оправка.

Верхний и нижний бойки поз. 1 и 4 штампа имеют рабочую часть, проточенную в сомкнутом состоянии и соответствующую форме обжатой части трубы. Бойки совершают частое возвратно-поступательное движение (вибрируют), обжимая конец трубы поз.2. Трубу постепенно подают в штамп до получения требуемой длины обжатой части.

В тех случаях, когда необходимо получить точный внутренний диаметр обжатой части трубы, внутрь вводят калибрующую оправку поз.3 и подают её в штамп вместе с трубой. После окончания процесса оправку вынимают из трубы. Преимущества процесса обжима концов труб в вибрационной разъёмной матрице следующие:

а) создаются более благоприятные условия для пластической деформации, чем при обжиме кольцевой матрицей;

б) осевое усилие трубы в штамп Q значительно меньше, чем в первом способе;

в) уменьшается количество переходов;

г) можно применять оправку, что позволяет получать калиброванный внутренний диаметр трубы без последующей механической обработки.

О П И С А Н И Е ()664722

ИЗОБРЕТЕН И Я

Союз Советских

Социалистических

Д. Н. Корнеев (71) Заявитель (54) ШТАМП ДЛЯ ОБЖИМА ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК

Изобретение касается обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке деталей преимущественно из тонколистовых материалов.

Известны штампы для обжима, состоящие из нижней части, размещенной на столе пресса, и верхней обжимной матрицы с установленным концентрично внутри нее подпружиненным выталкивателем (1).

Заготовку помещают в нижнюю часть, а обжим производится верхней матрицей за удар пресса, готовая деталь из верхней части матрицы выталкивается подпружиненным выталкивателем. Недостаток известного штампа заключается в том, что им можно обжимать детали лишь с относительно толстыми стенками. Отношение толщины материала к диаметру обжимного контура при обжиме в известном штампе обусловлено и, во избежание образования складок, оно не должно превосходить определенных значений.

Известно, что этот недостаток частично устраняется в штампе для обжима полых заготовок, содержащем соосно установленные пуансон, обойму для наружного подпора заготовки, матрицу, оправку и выталкиватель, Оправка выполнена в виде смонтированных на пуансоне и концентрично установленных втулок из эластичного ма териала, и на выталкивателе установлен профилированный вкладыш, входящий в отверстие внутренней втулки оправки. Недо5 статок такого штампа в том, что им можно обжимать лишь полые сквозные заготовки без дна (2).

Известен и другой штамп для обжима тонкостенных заготовок, содержащий осно10 вание, матрицу и средство прижима, включающее эластичный пуансон с пуансонодержателем, эластичный буфер. Матрица выполнена в виде двух соосно расположенных частей, одна из которых смонтирована на

15 основании и подпружинена в осевом направлении, а другая установлена концентрично пуансону с возможностью осевого перемещения вместе с ним, при этом эластичный буфер размещен по оси штампа меж20 ду пуансонодержателем и другой частью матриц и имеет ббльшую жесткость, чем эластичный пуансон (3).

Штамп работает следующим образом.

Заготовка устанавливается в нижнюю часть матрицы. При движении ползуна пресса вниз обе части матрицы смыкаются, эластичный пуансон, сжимаясь, заполняет все пространство матрицы, прижимая заготовку к стенкам матрицы. При дальнейшем движении ползуна верхняя часть мат664722 рицы обжимает заготовку, а пуансонодержатель прп этом перемещается вверх, сжимая эластичный буфер.

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Однако давление, с которым эластичный пуансон прижимает заготовку к стенкам матрицы, меняется на всей длине хода ползуна пресса, достигая своего максимального значения в конце хода. Оно не регулируется и, в конечном итоге, зависит от жесткости и габаритных размеров эластичного буфера.

Технологические возможности штампа ограничены при обжиме полых деталей, имеющих дно. При обжиме детали без дна, обжатая заготовка в начале движения верхней части штампа вверх прижимается к матрице эластичным пуансоном до тех пор, пока эластичный пуансон не примет первоначальную форму. При обжиме стенок сосуда, имеющего дно, все давление, которое создает эластичный буфер внутри заготовки, воспринимается стенками сосуда. Это обстоятельство позволяет обжимать лишь достаточно прочные сосуды, способные выдерживать давление, создаваемое при обжатии.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей штампа, а именно обеспечение возможности обжима сосудов с относительно тонкими стенками и имеющих дно без образования складок за счет обеспечения возможности регулирования усилия прижима пуансона.

Указанная цель достигается тем, что известный штамп снабжен гидроцилиндром, корпус которого выполнен в матрице по ее оси, а поршень связан с эластичным пуансоном, и гидроаккумулятором, соединенным с подпорш невой полостью гидроцилиндра.трубопроводом с клапаном, регулирующим давление жидкости.

Наличие гидравлики позволяет регулировать с помощью клапанов давление внутри штампа (усилие прижима) в необходимой степени и снимать это давление, сообразуясь с технологической целесообразностью, чего невозможно сделать в известных штампах.

На чертеже изображен штамп в разрезе, причем левая от оси половина чертежа изображает штамп в открытом положении, а правая — в закрытом.

Штамп состоит из обжимной матрицы 1, укрепленной на ползуне пресса, с помещенным внутри нее поршнем 2, внизу которого укреплен пуансон 3 из эластичного материала. Пространство над поршнем сообщено трубопроводом 4 с гидроаккумулятором 5 через обратный клапан 6 и регулируемый клапан 7. Нижняя часть штампа, установленная на столе пресса, состоит из подвижной обоймы 8, подпружиненной пру5

65 жинами 9, и неподвижного основания 10, на которос устанавлпвастся заготовка 11.

Штамп работает следующим образом.

Заготовка 11 устанавливается в подвижную обойму 8 на основание 10. При движении ползуна пресса вниз пуансон 3 касается дна заготовки, деформируется и заполняет собой полость заготовки. Обжимная матрица 1 нижней кромкой касается обоймы 8 и при дальнейшем движении вниз эластичный пуансон заполняет всю полость заготовки 11 и конуса обжимной матрицы 1 до того, как основание конуса матрицы коснется верхней кромки заготовки. Давление над поршнем 2 возрастает в прсдслах регулировки клапана 7, и поршень 2 остается на месте. Г1рп дальнейшем движении ползуна вниз давление над поршнем 2 резко возрастает, и жидкость, преодолевая усилие пружины клапана 7, перетекает в гидроаккумулятор 5. Поршень 2 движется вверх, и конус матрицы 1 обжимает стенку заготовки 11.

Когда ползун займет крайнее нижнее положение, воздействием со стороны на клапан 7 сбрасывается давление над порш нем 2, под действием эластичного пуансона

3 поршень 2 перемещается вверх, а эластичный пуансон частично освобождает полость изделия. При движении ползуна пресса вверх поршень 2 перемещается вниз под давлением гидроаккумулятора 5. Кидкость в пространство над поршнем поступает через обратный клапан 6. Деталь 11 эластичным пуансоном 3 выталкивается из обжимной матрицы.

Существенным моментом для конструкции штампа является возможность регулировать давление прижима и сбрасывать это давление в тот момент, когда давление внутри заготовки воспринимается матрицей.

Оба эти обстоятельства в совокупности расширяют технологические возможности штампа, позволяют обжимать тонкостенные детали, которые в настоящее время изготавливаются с помощью ротационной вытяжки и, в конечном итоге, обеспечивают повышение производительности труда на этих операциях.

Формула изобретения

Штамп для обжима трубчатых заготовок, содержащий смонтированную на основании обойму, матрицу и установленный соосно матрице прижимной эластичный пуансон, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования усилия прижима пуансона, он снабжен гидроцилиндром, корпус которого выполнен в матрице по ее оси, а поршень гидроцилиндра связан с эластичным пуансоном, а также гидроаккумулятором, соединенным с надпоршневой полостью гидроцилиндра трубопроводом с клапаном, регулирующим давление жидкости

Составитель И. Капитонов

Техред Н. Строганова

Корректоры: Л. Орлова и А. Галахова

Редактор В. Кухаренко

Заказ 82812 Изд. № 337 Тираж 1034 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Листовая штамповка, атлас схем, М., Машиностроение, 1975, стр. 115, рис. 308.

30. Типовые конструкции штампов для вытяжки деталей с фланцем, ступенчатой и конической формы.

С фланцем:

Типовая конструкция вытяжного штампа со складкодержате-лем 2, действующим от буфера универсального пресса, приведена на рис. 229, а. Передаточным звеном между буфером~пресса и складкодержателем служат буферные шпильки /. Готовая деталь удаляется из матрицы 4 в конце подъема ползуна через выталкиватель 5 и толкатель 6. Если дно штампуемой детали плоское и расположено перпендикулярно оси вытяжки, то при сомкнутом штампе между выталкивателем 5 и верхней плитой 3 оставляется зазор z, т. е. допускается работа без «жесткого» удара.

Процесс преобразования листовой заготовки в полую с применением складкодержателя сопровождается сложным нагру-жением материала особенно в зоне фланца. Фланец испытывает тангенциальное сжатие от сжимающего напряжения а, (рис.229,6), что является главной деформацией материала этой зоны, радиальное растяжение от растягивающего напряжения о г и

формообразования.

Конической формы:

Вытяжка низких конических деталей обычно вып-ся за 1 операцию, но осложняется тем, что ст. деформации заготовки невелика (за исключением мест, прилегающих к закругленным кромкам пуансона), вследствие чего вытяжка «распружинивает» и теряет свою форму. Поэтому надо увеличить давление прижима и

Рис. 229. Вытяжка полого стакана с прижимом заготовки

создать в деформируемой заготовке значит-е растягив-е напряж-я, превышающие предел упругости

материала, посредством примен-я матрицы с вытяжными ребрами (рис. 134, а).

На рис. 134, б показан другой способ вытяжки неглубоких, но широких конусов (ламповых рефлекторов), производимой в штампе с коническим прижимом. Вытяжка такого типа деталей хорошо осущ-ся также гидравлической штамповкой. Вытяжка конических деталей средней глубины в большинстве случаев производится за 1 операцию. Лишь при малой относительной толщине заг-ки, а также при наличии фланца треб-ся 2 или 3 операции вытяжки. При штамповке деталей из сравнит-но толстого материала (S/D)100>2,5, с

небольшой разницей диаметральных р-ров, вытяжка может происходить без прижима, аналогично вытяжке цилиндрических деталей. В данном случае необходима калибровка в конце рабочего хода глухим ударом. При изготовлении тонкостенных конических деталей со значит. разницей диаметров дна и верха вначале вытягивают более простую округленную форму с поверхностью, равной поверхности готовой детали, а затем в калибровочном штампе получают окончат. форму. Технологические расчеты переходов здесь те же, что и при вытяжке цилиндрических деталей с фланцем. mn = dn /dn-1 , dn и dn-1 – диаметры текущей и предыдущей вытяжек.

Ступенчатой формы:

Особый интерес представляет сдвоенный процесс, сочетающий обычную вытяжку с выворотной.

Большой эффект приносит выворотная вытяжка при штамповке деталей ступенчатой формы. Характерным примером является многопереходный процесс штамповки глубоких деталей типа фар для автомобилей. Вначале вытягивается цилиндр или полусфера, а затем в противоположном направлении (выворотно) осуществляется дотяжка заготовки с получением заданной формы изделия.

Схемы выворотной (реверсивной) вытяжки

31. Типовые конструкции штампов для отбортовки.

Отбортовочные штампы могут быть разделены на две группы: штампы без прижима заготовки и штампы с прижимом заготовки. Штампы без прижима заготовки применяются лишь при отбор-товке крупных изделий, где нет опасения перетяжки заготовки во время отбортовки. Полного зажима заготовки обычно можно достичь применением отбортовочных штампов второй группы с сильным прижимом.

На рис. 207, а представлен отбортовочный штамп с нижним прижимом, действующим от резинового буфера 1, помещенного под штампом, который передает давление через шайбу 2 и стержни 3 на прижимную пластинку 5. При опускании верхней части штампа заготовка 6, уложенная на пластинке 5 так, что отбортовочный пуансон 4 верхним своим выступом входит в предварительное отверстие, сначала зажимается матрицей 7, а затем уже отборто-вывается. Выталкивание изделия из верхней части штампа после отбортовки можно осуществить при, помощи обычного жесткого выталкивателя (стержня), действующего от самого пресса, или, как показано на рисунке, при помощи пружин 9 и выталкивателя 8.

При отбортовке более крупных изделий вместо резинового буфера или пружины лучше применять пневматические или гидропневматические устройства.

На рис. 207, б изображен подобный штамп с верхним прижимо для отбортовки отверстия в муфте сцепления трактора. Здесь прижим изделия 4 осуществляется при опускании верхней части штампа пластиной 3, находящейся под действием шестнадцати пружин 2, расположенных по окружности вокруг отбортовочного пуансона 1.

Прижим кольцевой части материала снизу в процессе отбортовки и последующее выталкивание изделия из матрицы 5 после отбортовки производится выталкивателем 6, получающим движение через стержни 7 от нижней пневматической подушки пресса.

32. Типовые конструкции штампов для раздачи.

Конструкция штампа для раздачи зависит от требуемой степени деформации, которая

характеризуется коэффициентом раздачи Кразд . Если Кразд > Кразд. предел . , когда местная потеря устойчивости исключена, то применяют простой открытый штамп с коническим пуансоном

(для свободной раздачи) и нижним цилиндрическим фиксатором по внутреннему диаметру трубной заготовки, который закреплен на нижней плите штампа.

При более высоких степенях деформации,

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

Рис 1. Штампы для раздачи концов трубчатых заготовок со скользящим внешним подпором.

Штамп состоит из верхней плиты 1 и закрепленных на ней конического пуансона 2 и стержневых толкателей 3. На нижней плите 7 закреплена цилиндрическая опорная оправка 5, диаметр которой D равен наружному диаметру трубной заготовки. По оправке перемещается подпорная втулка 4, опирающаяся на пружины 6. Когда втулка находится в верхнем положении (показано на рисунке штриховой линией), заготовка устанавливается на заплечик оправки 5, причем заготовка выступает из втулки на

(0,2-0,3) D.

При опускании верхней части штампа конический пуансон входит во внутрь заготовки и начинает раздавать ее.

Одновременно толкатели 3 нажимают на подпорную втулку 4 (сжимая пружины 6) и перемещают ее по оправке вниз, давая этим возможность пуансону осуществить полную раздачу трубной заготовки до

требуемых размеров. При обратном ходе пружины 6 поднимают втулку 4 вверх вместе с отштампованной деталью.

Операция в основном предназначена для увеличения диаметра цилиндрической заготовки для

стыковки труб. Оптимальный угол раздачи 10300 .

			Рис 2.1-пуансон, 2-втулка, 3-толкатель, 4-
			стержень выполн-ий роль опоры. В штампах где
			нет вероят-ти потери усто-ти применяют
			штампы без поддержки свободной части
			заготовки.

Если диаметр исходной полой цилиндра d0 , то наибольший диаметр d1 , до которого можно осуществить раздачу (Рис 3).

d1 ,=Kразд * d0 , где Kразд – коэффициент раздачи зависящий от относительной толщины

заготовки. s/d0 =0,04 Kразд =1,46 s/d0 =0,14 Kразд =1,68. Толщина материала при раздачи уменьшается. Наименьшую толщину в месте наибольшего растяжения определяют по

формуле. s1 = s √ 1/ Kразд

Раздачу можно осуществлять на краях полой заготовки или на ее средней части в штампах с разъемными матрицами, эластичными средами и другими способами.

Размеры заготовки для раздачи определяют исходя из равенства объемов заготовки и детали без учета изменения толщины металла.

Рис 3. а- эластичным пуансоном. б- в разъемных матрицах.

33. Типовые конструкции штампов для обжима.

Штампы для обжима подразделяются на две группы: штампы для свободного обжима и штампы с подпорами заготовки. Штампы первой группы имеют лишь направляющие устройства для трубчатой или полой заготовки, без внутренних или наружных подпоров, вследствие чего возможна потеря устойчивости при обжиме. Для предотвращения потери устойчивости заготовка за одну операцию получает такое формоизменение, при котором потребная сила обжима будет меньше критического.

Рис. 1. Схемы штампов для свободного обжима концов – деталей.

На рис. 1 показаны две схемы штампов свободного обжима: на первом штампе производится обжим конца трубы 3 (рис. 1, а) в неподвижной матрице а на втором штампе обжим горловины

на полом изделии 3 (рис. 1, б) осуществляется подвижной матрицей 1, закрепленной на верхней плите штампа при помощи матрицедержателя 5. Для фиксации заготовки имеется цилиндрический поясок или на матрице /, или на плите 4. Удаление деталей производится выталкивателем 2, работающим от нижнего или от верхнего буфера. Длина обжатой части устанавливается изменением величины хода пресса.

На рис. 2, а представлена схема штампа с наружным подпором; в нем

часть заготовки, не подвергающаяся обжиму, охватывается наружной обоймой 2, предотвращающей потерю устойчивости и выпучивания заготовки наружу. Благодаря этому в таких штампах можно дать большую степень деформации, чем в штампах без подпоров. Для облегчения установки заготовок и удаления обжатых деталей из обоймы 2, она делается разъемной; в нерабочем состоянии она разжимается пружинами 1. Смыкание обоймы вокруг заготовки производится при перемещении верхней части штампа вниз клиньями 4. Для удаления обжатой детали из матрицы 5 в штампе предусмотрен выталкиватель 3, действующий от пружины 6 или от поперечины в ползуне пресса.

Имеются также штампы со скользящей наружной обоймой, подпирающей заготовки по всей недеформированной ее части.

На рис. 2, б и в изображены штампы для обжима концевой части трубы или полой заготовки по сфере, снабженные наружным (рис. 2, в) или наружным и внутренним (рис. 2, б) подпорами заготовки.

Рис. 2. Схемы штампов для обжима концов деталей с подпорами Эти штампы позволяют за одну операцию произвести значительные формоизменения,

благодаря чему снижается количество операций при многооперационной штамповке. В штампе, предназначенном для обжима концевой части трубы (рис. 2, б), трубная заготовка устанавливается в зазор между наружной скользящей обоймой 2 и внутренним стержнемоснованием 3, на котором имеется ступенька для опоры торца заготовки. В отверстие стержня 3 запрессован вкладыш, имеющий сферическую головку, по которой обжимается заготовка. В штампе для обжима полой заготовки (рис. 2, в) вкладыш 6 отсутствует. Заготовка устанавливается по обойме 2 и стержню-основанию 3.

При ходе ползуна пресса вниз матрица 1 перемещает скользящую обойму 2 вниз, производит обжатие заготовки по сфере. Обойма действует от нижнего буфера через стержни 4, скользящие в нижней плите 5. Выталкивание детали производится при ходе пресса вверх вкладышем 6, также соединенным с нижним буфером.

Операция широко используется для производства гильз. Оптимальный угол конусности 15-200 . Особенностью штампов яв-ся необходимость обеспечивать устойчивость заготовки в процессе обжима. Штампы делятся : 1.без подпора заготовки 2. с подпором заготовки. Без подпора используется редко и для относительно толстостенных заготовок.

Возможность обжима цилиндрических заготовок за одну операцию орпед-ся коэфф. обжима

d ,=Kобж * D , где Kразд – коэффициент раздачи зависящий от конструктивных особенностей штампа и рода материала. Таблица 5.

Kобж зависит и от относительной толщины материала. Для мягкой стали (α=200 ).- s/D=0,02 Kобж

0,8 ; s/D=0,12 Kобж =0,65 .

С уменьшением угла конусности значение Kобж уменьшается. Толщина стенки в месте обжима ввиду сжатия металла увеличивается. Наибольшую толщину в месте наибольшего сжатия определяют по формуле.

s1 = s √ 1/ Kобж

34. Конструирование штампов с рабочими элементами из твердого сплава.

Тв. Сплав - это керамика (не метал) карбид W. Тв. сплавы обладают повышенной склонностью к разрушению, поэтому только при соблюдении специальных конструкторскотехнолочических требований возможна надежная работа штампов с рабочими элементами из твердых сплавов, так называемых твердосплавных штампов, и повышение их стойкости в десятки и сотни раз по сравнению со штампами со стальными рабочими элементами. Современные конструкции твердосплавных штампов должны обеспечивать по сравнению со стальными повышенную жесткость, более точное и надежное направление верхней части штампа по отношению к нижней, максимальное приближение оси хвостовика к центру давления штампа, долговечность и надежность узлов съема и упругих элементов, повышенную износостойкость направляющих полосы, возможно большее число переточек и отсутствие концентрации напряжения по твердому сплаву.

Повышенная жесткость и прочность плит достигается увеличением их толщины. Для матриц с размером в плане 350х200 мм рекомендуется толщина нижней плиты 100-120 мм. Нижнюю и верхнюю плиты и плиту пакета изготавливают из стали 45. Эти плиты подвергают термообработке до твердости 30-35 HRC. Отклонение от плоскостности основания матрицы и прилегающей к нему поверхности нижней плиты штампа, а также тыльной части пуансонов с пуансонодержателем и прилегающей к ней поверхности верхней плиты (или промежуточной подкладной плиты) не должно превышать 0,005 мм. Несоблюдение этого требования может снизить стойкость штампа в несколько раз.

Винты для твердосплавных штампов изготавливают из стали 45, после чего их подвергают термообраб-ке. Следует учитывать, что даже незначительное растяжение винтов приводит к понижению стойкости твердосплавных штампов.

Более точное и надежное направление верхней части твердосплавного штампа по отношению к нижней по сравнению со стальным досгается применением напрвляющих качения (не менее 4). Рекомендуемый натяг в шариковых направляющих качения 0,01-0,015 мм. В некоторых случаях применяют натяг 0,02,-0,03 мм. Повышение натяга приводит к уменьшению стойкости направляющих. Однако натяг целесообразно повышать при вырубке тонкого материала толщиной до 0,5 мм или при работе на изношенном прессовом оборудовании. Стойкость направляющих качения составляет 10-16 млн. рбочих циклов в зависимости от величины натяга. Колонки и втулки изготавливают из стали ШХ15. После термообр. Их твердость 59-63 HRCэ . Направляющие качения применяют при вырубке материала толщиной до 1,5мм.

Устранение концентрации напряжений в твердом сплаве достигается округленней углов в окнах матриц радиусом 0,2-0,3 мм (за исключением рабочего угла в окне шагового ножа штампа последовательного действия) и определением толщины матрицы, минимальной ширины ее стенки и расстояния между рабочими окнами на основе соответствующих расчетов.

Обеспечение долговечности и надежности элементов съема н направления полосы достигают за счет армирования съемников закаленными стальными пластинами и твердосплавными элементами, применения твердосплавных направляющих стержней и отлипателей для направления и подъема полосы, использования новых конструкций съемников. Наиболее распространены два типа отлипателей: обеспечивающие направление полосы при движении ее над матрицей (рис. 1 а) и не обеспечивающие его (рис. 1, б). Применение последних требует наличия в штампе отдельных элементов для направления полосы.

Подвижные съемники в большинстве случаев выполняют на направляющих качения. Наибольшей жесткостью обладают направляющие, если колонки жестко закреплены на съемнике (рис. 2). Чтобы избежать перекосов, возникающих из-за наличия на ленте заусенцев, съемник не прижимают к ленте; зазор между ним и лентой состав-лист 0,5-0,8 мм (рис. 3).

При вырубке деталей из материала толщиной свыше 0,5 мм применяют, как правило,

штампы с неподвижным съемником. Детали, вырубленные в этих штампах, по плоскостности незначительно уступают полученным в штампах с подвижным съемником, так как вырубка происходит при острых рабочих кромках пуансонов и матриц. Повышение жесткости пуансонов достигается уменьшением их длины до минимально допустимой и применением ступенчатых пуансонов. Необходимо, чтобы пуансон был надежно закреплен в пуансонодержателе. Как правило, толщина пуансонодержателя должна быть не менее 1 /3 высоты пуансона.

Конструкции рабочих деталей штампов. Конструкции твердосплавных штампов во многом зависят от методов изготовления основных формообразующих деталей, в частности матриц. Наиболее распространены два метода обработки матриц: алмазное шлифование и