Способ штамповки тонкостенных кольцевых деталей и устройство для его осуществления

Способ штамповки тонкостенных кольцевых деталей и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и устройствам для изготовления кольцевых деталей эластичным пуансоном в жесткую матрицу.

Известен способ формовки полых деталей эластичным пуансоном в жесткую матрицу, при котором полую заготовку подвергают раздаче пуансоном с одновременной осадкой путем осевого воздействия на ее торец. При этом полую заготовку предварительно раздают на величину, меньшую допускаемого утонения для штампуемого материала, до получения полуфабриката с объемом, равным объему готовой детали, и заполняют полость полученного полуфабриката наполнителем в виде шариков из эластичного материала. А после раздачи с осадкой производят раздачу-калибровку путем приложения к заготовке радиального усилия. (А.С. №835568 МКИ В21D 22/10 «Способ формовки полых деталей эластичным пуансоном». Опубл. Бюл. №21 07.06.79.) Известным способом невозможно получить тонкостенные кольцевые детали с рельефной поверхностью.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению по технической сущности является техническое решение по вытяжке деталей из фольги (SU 1144745 A, B21D 22/10, «Штамп для штамповки трубчатых заготовок». Опубл. 15.03.1985). По вышеуказанному патенту формообразование производят эластичным пуансоном с центральным прочным элементом. Заготовку фиксируют между жесткой матрицей с формообразующим рельефом и эластичным пуансоном. Во внутреннюю полость эластичного пуансона соосно устанавливают жесткий пуансон. Эластичный пуансон выполнен в виде втулки, внутренняя полость которой имеет конический участок.

Указанным способом производят вытяжку деталей, а получить рельеф на боковой поверхности невозможно. При формообразовании указанным способом происходит утонение штампуемого материала.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в разработке способа, позволяющего получить тонкостенные кольцевые детали большого диаметра с рельефом на поверхности.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, следующий:

выполнение кольцевых деталей большого диаметра с рельефом на поверхности;

уменьшение утонения штампуемого материала;

исключено образование гофров на боковой поверхности, штампуемой заготовки;

Поставленная задача решается тем, что штамповка тонкостенных кольцевых деталей с рельефом на поверхности включает фиксацию заготовки между жесткой матрицей с формообразующим рельефом и эластичным пуансоном, во внутреннюю полость которого устанавливают жесткий пуансон, и формообразование рельефа деформированием заготовки путем проталкивания жесткого пуансона через эластичный пуансон, при этом формообразование рельефа заготовки начинают с середины его расположения, а проталкивание жесткого пуансона через эластичный пуансон осуществляют с обеспечением перераспределения объема эластичного пуансона и перемещения волны деформации заготовки по ее образующей от середины заготовки к ее краям.

Штамп для штамповки тонкостенных кольцевых деталей с рельефом на поверхности содержит жесткую матрицу с формообразующим рельефом, эластичный пуансон, выполненный в виде втулки, и жесткий пуансон с конусной рабочей поверхностью, установленный по оси эластичного пуансона с возможностью осевого перемещения в последнем, при этом эластичный пуансон выполнен с расположенной со стороны захода жесткого пуансона конусной поверхностью, угол конуса которой равен двойному углу конуса жесткого пуансона, и с цилиндрической поверхностью, сопряженной с упомянутой конусной поверхностью, при этом место сопряжения цилиндрической и конической поверхностей расположено напротив центра формообразующего рельефа.

Чтобы формообразование рельефа происходило равномерно и симметрично, а именно начиналось с центра рельефа, и волны деформации перемещались к краям заготовки вдоль образующей, и чтобы оба наружных края эластичного пуансона касались жесткой матрицы одновременно, на заходной части эластичного пуансона выполняют конус с углом, равным двойному углу конуса жесткого пуансона.

На фиг.1 представлена конструкция штампа для штамповки тонкостенных кольцевых деталей, на котором реализуется предложенный способ.

Штамп для штамповки тонкостенных заготовок представляет собой конструкцию, состоящую из жесткой матрицы 1, эластичного пуансона 3, крышки 4, жесткого пуансона 5. Эластичный пуансон 3 выполнен из полиуретана в виде втулки с конусной поверхностью. Угол конуса эластичного пуансона составляет 30°. Эластичный пуансон зафиксирован в матрице крышкой и конструктивным элементом: матрицы. Конусная рабочая поверхность жесткого пуансона выполнена с углом, равным 15°. Жесткий пуансон установлен соосно эластичному пуансону с возможностью его перемещения вдоль оси.

Способ осуществляется следующим образом. Кольцевая деталь диаметром 139,4^+0,04 с кольцевой лункой в середине кольца, имеющей глубину 10^+0,025 мм, штампуется из фольги алюминиевого сплава АМг2 толщиной 0,04 мм. Заготовку 2 фиксируют между жесткой матрицей 1 и эластичным пуансоном 3. Эластичный пуансон 3 также фиксируют относительно жесткой матрицы, чтобы предотвратить его перемещение в осевом направлении. Со стороны захода жесткого пуансона 5 в эластичном пуансоне 3 выполнена конусная поверхность. Место сопряжения цилиндрической и конусной поверхностей в эластичном пуансоне размещают напротив центра формообразующего рельефа. Формообразование начинается в момент касания жестким пуансоном эластичного. При дальнейшем перемещении жесткого пуансона материал натягивается на рельеф. Штамповка происходила при усилии, равном 10 кН. Приведенным примером отштампованы вогнутые лайнеры, применяемые при получении сверхсильных магнитных полей.

Предлагаемым способом на аналогичном штампе можно изготавливать тонкостенные кольцевые детали со сложной рельефной поверхностью без складок и гофров.

1. Способ штамповки тонкостенных кольцевых деталей с рельефом на поверхности, включающий фиксацию заготовки между жесткой матрицей с формообразующим рельефом и эластичным пуансоном, во внутреннюю полость которого устанавливают жесткий пуансон, и формообразование рельефа деформированием заготовки путем проталкивания жесткого пуансона через эластичный пуансон, отличающийся тем, что формообразование рельефа заготовки начинают с середины его расположения, а проталкивание жесткого пуансона через эластичный пуансон осуществляют с обеспечением перераспределения объема эластичного пуансона и перемещения волны деформации заготовки по ее образующей от середины заготовки к ее краям.

2. Штамп для штамповки тонкостенных кольцевых деталей с рельефом на поверхности, содержащий жесткую матрицу с формообразующим рельефом, эластичный пуансон, выполненный в виде втулки, и жесткий пуансон с конусной рабочей поверхностью, установленный по оси эластичного пуансона с возможностью осевого перемещения в последнем, отличающийся тем, что эластичный пуансон выполнен с расположенной со стороны захода жесткого пуансона конусной поверхностью, угол конуса которой равен двойному углу конуса жесткого пуансона, и с цилиндрической поверхностью, сопряженной с упомянутой конусной поверхностью, при этом место сопряжения цилиндрической и конической поверхностей расположено напротив центра формообразующего рельефа.