Приспособление для термической формовки детали из конической заготовки

Полезная модель относится к области листовой штамповки и может быть использована для получения окончательного профиля детали из конической заготовки.
Известно устройство для формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы, содержащее пуансон, конус, опорное кольцо, раздвижные секторы, выполненные с разными коническими поверхностями, матрицу, расположенный между раздвижными секторами и матрицей эластичный элемент (патент РФ №2551036, кл. В21D 51/10, В21D 41/02, опубликовано 20.05.2015).
Известное устройство относится к холодной листовой штамповке и позволяет получить тонкостенную осесимметричную деталь сужающейся формы без огранки за один ход пресса. Однако при термической формовке такое устройство не позволяет обеспечить получение качественной детали, так как температурное воздействие на эластичный элемент вызывает его деформацию и, соответственно, деформацию детали, что требует дополнительной доработки детали.
Наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для термической формовки, содержащее оправку, в которой концентрично расположены матрица и пуансон, имеющие возможность радиального перемещения. Соосно с матрицей и пуансоном установлен сердечник. Боковая поверхность матрицы имеет возможность контакта с оправкой, а боковая поверхность пуансона - с боковой поверхностью сердечника, при этом боковые поверхности сердечника и пуансона, контактирующие между собой, выполнены коническими (патент РФ №36301, кл. В30В 13/00, опубл. 10.03.2004).
Недостатком известного устройства является наличие дорогостоящей в изготовлении матрицы, а также необходимость в дополнительном оборудовании (прессе) для обеспечения поступательного движения сердечника, что повышает энергоемкость и трудоемкость.
Полезная модель направлена на снижение себестоимости детали за счет уменьшения трудоемкости и энергоемкости и получения качественного окончательного профиля тонкостенной осесимметричной детали из конической заготовки, предварительно сваренной из листового материала, за одну установку в приспособление для термической формовки.
Поставленная задача решается тем, что устройство для термической формовки детали из конической заготовки, содержащее сердечник, установленный с возможностью осевого перемещения, и пуансон, установленный с возможностью радиального перемещения, боковые поверхности которых, контактирующие между собой, выполнены коническими, дополнительно снабжено стойкой, а сердечник установлен с возможностью перемещения по стойке, при этом боковая поверхность пуансона, контактирующая с заготовкой детали, выполнена профильной.
При этом пуансон может быть выполнен в виде секторов.
Снабжение устройства стойкой, установка сердечника с возможностью перемещения по стойке и выполнение боковой поверхности пуансона, контактирующей с заготовкой детали, профильной позволяет обеспечить получение качественного профиля тонкостенной осесимметричной детали из конической заготовки за счет равномерного воздействия на заготовку силы тяжести сердечника при его перемещении по стойке до касания заготовки боковой профильной поверхностью пуансона и получения ее окончательной формы. При достижении рабочей температуры и, соответственно, с уменьшением предела текучести материала заготовки, происходит его пластическая деформация, за счет чего при радиальном перемещении пуансона заготовка принимает форму детали. После достижения пуансоном своего крайнего фиксированного положения, процесс формовки происходит за счет разности коэффициентов линейного расширения материалов приспособления и заготовки, что позволяет получать качественный окончательный профиль тонкостенной осесимметричной детали за одну установку заготовки в приспособление. Таким образом, получение окончательного профиля детали обеспечивается без использования формообразующей матрицы, дополнительного оборудования (пресса), что позволяет уменьшить трудоемкость и энергоемкость получения окончательного профиля детали и, соответственно, снизить себестоимость ее изготовления.
Выполнение пуансона в виде секторов позволяет получить более точный профиль детали за счет более равномерного воздействия и ограничения хода пуансона под действием пластической деформации на материал заготовки при действии температуры, что позволяет снизить трудоемкость.
На фиг. 1 изображено приспособление для термической формовки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1
Приспособление для термической формовки деталей из конической заготовки содержит сердечник 1, установленный с возможностью осевого перемещения по стойке 2, и пуансон, выполненный в виде секторов 3, установленный с возможностью радиального перемещения. Боковая поверхность пуансона, контактирующая с заготовкой детали 4, выполнена профильной.
Приспособление работает следующим образом.
Коническую заготовку 4 устанавливают в приспособление с извлеченным сердечником 1 и сведенными секторами 3 пуансона. После установки заготовки 4 сердечник 1, предварительно направленный по центральной стойке 2, опускаясь под действием силы тяжести, воздействует на секторы 3 пуансона, обеспечивая их горизонтальное перемещение до касания с заготовкой 4. Дальнейший процесс происходит в печи при рабочей температуре. При достижении рабочей температуры и, соответственно, с уменьшением предела текучести материала заготовки, происходит его пластическая деформация за счет горизонтального перемещения секторов 3. После достижения секторами 3 своего крайнего фиксированного положения, процесс формовки происходит за счет разности коэффициентов линейного расширения материалов приспособления и заготовки. Поскольку боковая поверхность пуансона, контактирующая с заготовкой детали 4, выполнена профильной, получают деталь заданной формы без дополнительной доработки. По окончании процесса формовки приспособление вместе с деталью охлаждают за пределами печи до температуры окружающей среды.