Устройство для раздачи тонкостенных цилиндрических колец

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности, к устройствам для раздачи тонкостенных цилиндрических колец. Устройство для раздачи цилиндрических колец содержит толкатель 1, пуансон 2, выполненный с возможностью одновременной раздачи, в данном случае трех колец, и с рабочей поверхностью, выполненной криволинейной S-образной формы, а также опорное кольцо 3 и деформируемые кольца 4, 5, 6. Пуансон имеет цилиндрическую направляющую часть диаметром d для центрирования по оси начального цилиндрического кольца и калибрующий поясок диаметром d₀ для деформированного кольца, сходящего с пуансона после раздачи. Толкатель 1 центрируется по оси пуансона 2 цилиндрической выточкой и отделяется от пуансона для снятия кольца после раздачи. Первое кольцо 4 с начальными размерами d₀, h₀, H₀ устанавливается на опорное кольцо 3 по центрирующей выточке. Пуансон 2 в сборе с толкателем 1 устанавливается в кольцо 4 по направляющему пояску диаметром d₀. При перемещении толкателя 1 и пуансона 2 происходит раздача и проталкивание кольца 4 до середины криволинейного профиля пуансона. Затем на опорное кольцо 3 устанавливается второе кольцо 5 и пуансон 2 с толкателем 1. При втором перемещении толкателя и пуансона кольцо 5 занимает положение кольца 4, которое проталкивается по верхней части профиля пуансона с выходом торца над его калибрующим пояском. Затем на опорное кольцо 3 устанавливается третье кольцо 6 и пуансон 2 с толкателем 1. При перемещении толкателя и пуансона кольцо 6 занимает положение кольца 5, проталкиваемого в положение кольца 4, которое сталкивается с калибрующего пояска пуансона, принимая конечные размеры d, h, H. Кольцо 4 удаляется после раздачи при отделении толкателя 1 от пуансона 2. Фиг.1

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности, к устройствам для раздачи тонкостенных цилиндрических колец.

Известны устройства для получения конической и криволинейной формы на концах трубных заготовок раздачей пуансоном с увеличением диаметра исходной заготовки: Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979; Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М: Машиностроение. 1977; Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989.

Наиболее распространенным на практике являются устройства для раздачи концов трубных заготовок коническим пуансоном.

Недостатками известных устройств являются искажение формы образующей заготовки вследствие пластического изгиба перед контактом с конической поверхностью пуансона и на сходе деформированной части заготовки с конической поверхности пуансона. (Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М: Машиностроение. 1977, стр.259; Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989, стр.211.). Эти недостатки не позволяют получать цилиндрические кольца большего диаметра без искажения формы при раздаче коническим пуансоном цилиндрических колец меньшего диаметра.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение по всему профилю рабочей поверхности пуансона непрерывного контакта с поверхностью деформируемых колец, что позволяет получать цилиндрические кольца большего диаметра с уменьшением толщины стенки раздачей колец меньшего диаметра без искажения цилиндрической формы по высоте кольца.

Поставленная задача решается посредством того, что в устройстве для раздачи тонкостенных цилиндрических колец, содержащем толкатель, пуансон и опорное кольцо, пуансон выполнен с возможностью одновременной раздачи, по меньшей мере, двух тонкостенных колец, а его рабочая поверхность в поперечном сечении выполнена S-образной образующей.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство для раздачи трех цилиндрических колец с начальными размерами d₀, h₀, H₀. На левой части фигуры показаны кольца при верхнем положении толкателя и пуансона. На правой части фигуры показаны кольца при нижнем положении толкателя и пуансона.

Устройство для раздачи цилиндрических колец содержит толкатель 1, пуансон 2, выполненный с возможностью одновременной раздачи, в данном случае трех колец, и с рабочей поверхностью, выполненной криволинейной S-образной формы, а также опорное кольцо 3 и деформируемые кольца 4, 5, 6. Пуансон имеет цилиндрическую направляющую часть диаметром d₀ для центрирования по оси начального цилиндрического кольца и калибрующий поясок диаметром d для деформированного кольца, сходящего с пуансона после раздачи. Толкатель 1 центрируется по оси пуансона 2 цилиндрической выточкой и отделяется от пуансона для снятия кольца после раздачи.

Устройство работает следующим образом.

Первое кольцо 4 с начальными размерами d₀, h₀ , H₀ устанавливается на опорное кольцо 3 по центрирующей выточке. Пуансон 2 в сборе с толкателем 1 устанавливается в кольцо 4 по направляющему пояску диаметром d₀. При перемещении толкателя 1 и пуансона 2 происходит раздача и проталкивание кольца 4 до середины криволинейного профиля пуансона. Затем на опорное кольцо 3 устанавливается второе кольцо 5 и пуансон 2 с толкателем 1. При втором перемещении толкателя и пуансона кольцо 5 занимает положение кольца 4, которое проталкивается по верхней части профиля пуансона с выходом торца над его калибрующим пояском. Затем на опорное кольцо 3 устанавливается третье кольцо 6 и пуансон 2 с толкателем 1. При перемещении толкателя и пуансона кольцо 6 занимает положение кольца 5, проталкиваемого в положение кольца 4, которое сталкивается с калибрующего пояска пуансона, принимая конечные размеры d, h, H. Кольцо 4 удаляется после раздачи при отделении толкателя 1 от пуансона 2.

Сила Р, приложенная к толкателю 1, возрастает на нестационарной стадии раздачи первых двух колец. При раздаче третьего кольца сила Р принимает постоянное значение стационарной стадии процесса деформирования. При раздаче цилиндрического кольца с начальными размерами d₀, h₀, H₀ в цилиндрическое кольцо с большим диаметром d толщина стенки h и высота кольца H после раздачи определяются формулами

Начальный и конечный диаметры цилиндрического кольца при раздаче ограничены предельной пластической деформацией растяжения свободной кромки деформируемого кольца.

Давление p на границе контакта пуансона с деформируемым кольцом зависит от профиля пуансона и определяется формулой

где h - переменная вдоль профиля пуансона толщина стенки кольца; и - окружное и меридиональное напряжения; R₁ и R₂ - радиусы кривизны профиля в меридиональном и нормальном к профилю сечениях. При положительном давлении p по всему профилю сохраняется непрерывный контакт пуансона с деформируемым кольцом, и при проталкивании кольца по всей длине профиля пуансона цилиндрическая форма деформированного кольца после раздачи не искажается. Так как при раздаче напряжение положительно, а напряжение отрицательно, то условие положительности давления p принимает вид неравенства

Нарушение неравенства (4), приводящее к отрыву кольца от пуансона, возможно при малых отрицательных значениях R₁ и больших значениях R₂, зависящих от профиля образующей пуансона.

Процесс раздачи цилиндрического кольца моделируется на ЭВМ по безмоментной теории пластической деформации тонкостенной оболочки вращения с учетом контактного трения, упрочнения материала, изменения толщины стенки и нормальной анизотропии с использованием квадратичного условия пластичности. В программе рассчитываются напряжения и вдоль образующей срединной поверхности деформируемого кольца, и проверяется выполнение неравенства (4) для заданного профиля пуансона, обеспечивающего цилиндрическую форму кольца после раздачи при сходе с пуансона.

Устройство для раздачи тонкостенных цилиндрических колец, содержащее толкатель, пуансон и опорное кольцо, отличающееся тем, что пуансон выполнен с возможностью одновременной раздачи двух или более тонкостенных колец, а его рабочая поверхность выполнена по криволинейной S-образной образующей.