ШТАМП СОВМЕЩЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПЛОСКИМ ФЛАНЦЕМ
MOULDING TOOL OF COMBINED ACTION FOR OBTAINING MAINLY OF TUBULAR GOODS WITH FLAT FLANGE

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению плоских фланцев на трубных заготовках при осуществлении процесса равномерной раздачи.
Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются известные из уровня техники штампы для раздачи трубных заготовок, состоящие из верхней и нижней плит и пуансона для раздачи (атлас «Ковка и Штамповка» (4 тома) // М.: Машиностроение. - 1985 г. Т.4 «Листовая штамповка». - с.223).
К недостаткам данных известных из уровня техники устройств следует отнести отсутствие подпора кромки получаемого фланца, что приводит к загибанию кромки фланца кверху и, следовательно, отклонению его формы от плоской, что приводит к необходимости проведения дополнительной операции калибровки фланца.
В основу заявленного изобретения положена задача создания такого штампа совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, конструкция которого позволяет получать плоские фланцы на трубных заготовках за один переход при деформировании в холодном состоянии с возможностью повышения ресурса пластичности материала трубной заготовки за счет использования эффекта Баушингера.
Поставленная задача решается посредством того, что штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, содержащий пуансон для раздачи трубной заготовки, который расположен между верхней и нижней плитами, согласно изобретению дополнительно снабжен толкающим пуансоном, установленным на верхней плите; матрицей для предварительного обжима, функционально формирующей цилиндрическую часть заготовки; узлом формообразования плоского фланца изделия, организованным концентрически расположенными основанием, жестко зафиксированным на нижней плите, секционной матрицей и клиновым механизмом, функционально обеспечивающим радиальное возвратно-поступательное перемещение секторов секционной матрицы и состоящим из клиньев, жестко зафиксированных на секторах секционной матрицы, и нажимного кольца, с возможностью формообразования плоского фланца изделия посредством истечения металла в процессе штамповки в полость между секторами секционной матрицы и основанием, при этом верхняя плита, матрица для предварительного обжима и узел формообразования плоского фланца изделия выполнены подпружиненными относительно друг друга посредством пружин сжатия с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и формообразования заготовки в три этапа: на первом этапе при осевом перемещении верхней плиты в направлении к нижней плите осуществляется перемещение секторов секционной матрицы в направлении к продольной оси штампа до взаимодействия друг с другом, с возможностью образования полости под формообразование плоского фланца; на втором этапе матрица для предварительного обжима заготовки, функционально обеспечивающая предварительный обжим заготовки при прямом ходе и окончательный обжим при обратном ходе, перемещается в осевом направлении к нижней плите до взаимодействия с клиновым механизмом; на третьем этапе происходит осевое перемещение толкающего пуансона в направлении к нижней плите, функционально обеспечивающее процесс деформирования трубной заготовки.
Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем поясняется графическими материалами, где
- на фиг.1 изображен штамп в крайнем верхнем положении;
- на фиг.2 изображен штамп в промежуточном положении, занимаемом им после первого этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите;
- на фиг.3 изображен штамп в промежуточном положении, занимаемом им после второго этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите;
- на фиг.4 изображен штамп в крайнем нижнем положении, занимаемом им после третьего этапа перемещения верхней плиты в направлении к нижней плите.
Заявленный штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем состоит из нижней плиты 1, на которой с помощью винтов 2 монтируется основание 3, фиксирующее пуансон для раздачи трубной заготовки 4. В пазах, выполненных в основании 3, установлены секторы секционной матрицы 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении с помощью установленных на них клиньев 6, преобразующих в радиальные перемещения секторов секционной матрицы 5 возвратно-поступательные перемещения нажимного кольца 7, имеющего возможность перемещаться вдоль продольной оси штампа благодаря трем винтам 8 скольжения и пружинам 9 сжатия, с помощью которых оно подвижно соединено с матрицей 10 для предварительного обжима, взаимодействующей с пружинами 11 сжатия и винтами 12 скольжения, позволяющими ей совершать поступательные перемещения в осевом направлении относительно верхней плиты 13 и проходящими сквозь промежуточную плиту 14, закрепленную на верхней плите 13 с помощью винтов 15 и фиксирующую толкающий пуансон 16, который служит для проталкивания трубной заготовки 17 через рабочее отверстие матрицы для предварительного обжима 10 и наталкивания ее на пуансон 4 для раздачи трубной заготовки. Пружины 18 сжатия служат для перемещения в радиальном направлении от центра основания 3 секторов секционной матрицы 5, перемещение которых снаружи ограничено штифтами 19.
Заявленный штамп для равномерной раздачи плоского фланца на трубной заготовке работает следующим образом.
В крайнем верхнем положении трубная заготовка 17 находится внутри матрицы для предварительного обжима 10, секторы секционной матрицы 5 разведены под действием пружин 18 сжатия и упираются в штифты 19 (фиг.1). Когда верхняя плита 13 начинает движение вниз (рабочий ход) из крайнего верхнего положения, заодно с ней как единое целое перемещаются жестко с ней связанные промежуточная плита 14 и толкающий пуансон 16, а также нежестко связанные с ней при помощи винтов 12 скольжения и пружин 11 сжатия матрица 10 для предварительного обжима и связанное с ней при помощи винтов 8 скольжения и пружин 9 сжатия нажимное кольцо 7. После этого происходит контакт нажимного кольца 7 с клиньями 6, установленными на секторах секционной матрицы 5, что при продолжении рабочего хода приводит к сжиманию пружин 18 сжатия и перемещению секторов секционной матрицы 5 в радиальном направлении к центру основания 3 до взаимодействия друг с другом, после чего дальнейшее их перемещение станет невозможным; взаимные перемещения нажимного кольца 7, матрицы 10 для предварительного обжима и верхней плиты 13 на данном этапе исключаются за счет пружин 9 и 11 сжатия. После смыкания секторов секционной матрицы 5 начинают сжиматься пружины 9 сжатия, и матрица 10 для предварительного обжима начинает приближаться к секционной матрице 5 до взаимодействия с клиньями 6, после чего дальнейшее ее перемещение станет невозможным. После этого начинают сжиматься пружины 11 сжатия, толкающий пуансон 16 входит в матрицу 10 для предварительного обжима и проталкивает через ее рабочее отверстие трубную заготовку 17, в результате чего происходит уменьшение ее диаметра, после чего она наталкивается на пуансон 4 для раздачи трубной заготовки, что приводит к образованию плоского фланца при перемещении деформируемого конца трубной заготовки 17 внутри полости, образованной основанием 3 и секционной матрицей 5, осуществляющей подпор кромки трубной заготовки 17 и предотвращающей ее выворот. Таким образом, при деформировании трубной заготовки 17 путем последовательного проведения операций обжима и раздачи на одной позиции реализуется эффект Баушингера, заключающийся в увеличении ресурса пластичности и снижении механических характеристик материала заготовки. Сжимание пружин 11 сжатия и формоизменение трубной заготовки 17 продолжаются вплоть до завершения рабочего хода пресса и достижения крайнего нижнего положения верхней плиты 13. В конце рабочего хода на трубной заготовке 17 получен необходимый плоский фланец, верхняя ее часть осталась необжатой и находится внутри матрицы 10 для предварительного обжима. После этого начинается обратный ход пресса, и вся кинематика процесса работы штампа повторяется в обратном порядке: верхняя плита 13 начинает подниматься, при этом разжимаются пружины 11 сжатия и толкающий пуансон 16 выходит из матрицы 10 для предварительного обжима, после чего начинают разжиматься пружины 9 сжатия, матрица 10 для предварительного обжима начинает движение в направлении от нижней плиты, в результате чего происходит увеличение расстояния между секционной матрицей 5 и матрицей 10 для предварительного обжима, при этом верхняя необжатая часть трубной заготовки 17 протягивается сквозь рабочее отверстие матрицы 10 для предварительного обжима, формируя полую цилиндрическую часть готового изделия 20; это происходит по той причине, что плоский фланец, образованный на трубной заготовке 17, по окончании рабочего хода оказался зафиксирован в полости между основанием 3 и секционной матрицей 5. После того как кромка готового изделия выйдет из рабочего отверстия матрицы 10 для предварительного обжима, нажимное кольцо 7 начинает движение вверх, пружины 18 сжатия начинают перемещать секторы секционной матрицы 5 в радиальном направлении кнаружи до тех пор, пока они не упрутся в упоры 19, после чего верхняя плита 13, промежуточная плита 14, толкающий пуансон 16, матрица 10 для предварительного обжима и нажимное кольцо 7 перемещаются как единое целое до достижения верхней плитой 13 ее крайнего верхнего положения. Обратный ход завершен, готовое изделие 20 можно извлечь из штампа.
Таким образом, в конструкции предлагаемого штампа реализован механизм, позволяющий осуществить последовательное совмещение операций обжима трубной заготовки по всей длине и раздачу плоского фланца на трубной заготовке с подпором деформируемой кромки с помощью плоской матрицы с целью реализации эффекта Баушингера, проявляющегося в увеличении ресурса пластичности и снижении механических характеристик материала заготовки, таких как предел прочности и предел текучести.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого сверхсуммарного технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном техническом решении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования при обработке металлов давлением и может быть реализован, например, для равномерной раздачи плоских фланцев на трубных заготовках при совмещении процессов обжима и раздачи с целью использования эффекта Баушингера для увеличения ресурса пластичности материала заготовки;
- для заявленного штампа в том виде, в котором он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект, штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем, соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.