УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ОТВОДОВ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности, к устройствам для холодной штамповки деталей из трубных заготовок, и может быть использована при формообразовании крутоизогнутых отводов с относительным радиусом кривизны срединной поверхности в пределах:
1≤Dкр/ДУ≤1,5
Известно устройство для формообразования отводов путем горячей раздачи трубной заготовки на рогообразном сердечнике (см. Ковка и штамповка. Справочник в 4 т. Том 4. Листовая штамповка. / Под ред. А.Д.Матвеева - М.: Машиностроение, 1985-1987 г., стр.110, рис.55).
Недостатком данного устройства является необходимость нагрева исходной заготовки перед началом процесса формообразования, что ведет к увеличению энергозатрат на изготовление изделия, а также увеличивается трудоемкость изготовления изделия.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству, которое и принято за прототип, является устройство для формообразования крутоизогнутых отводов путем проталкивания трубной заготовки через фильеру (Патент РФ №61607, МПК В21С 37/29. Зарегистрирован в Госреестре полезных моделей 10 марта 2007 г.).
Устройство состоит из двух разъемных полуматриц, на поверхности разъема которых выполнена фильера, и составной жесткой оправки. Проталкивая трубную заготовку в криволинейный зазор между оправкой и рабочей поверхностью фильеры, осуществляют формообразование крутоизогнутого отвода.
Недостаток известного устройства заключается в низкой технологичности деталей, входящих в его состав, низкой надежности и
работоспособности устройства. Пуансон, с помощью которого осуществляется вталкивание заготовки в рабочую полость матрицы, имеет толщину, равную толщине исходной трубной заготовки. При формообразовании относительно тонкостенных отводов толщина пуансона становится настолько малой, что его работоспособность и стойкость уменьшается, а изготовить такой пуансон становится достаточно трудно в связи с его низкой технологичностью.
Задачей полезной модели является увеличение надежности работы устройства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для формообразования крутоизогнутых отводов, состоящем из направляющей втулки, внутри которой расположен пуансон, двух полуматриц, соединяемых между собой по поверхности разъема с образованием фильеры, составной жесткой оправки, задний торец которой помещен в муфту и расположен вместе с ней на оси вращения, согласно заявляемому решению, составная оправка выполнена разновысокой, передняя торцевая плоскость внешней части оправки, с максимальным радиусом кривизны, расположена на горизонтальной плоскости, проходящей через центр кривизны оправки, торцевая плоскость внутренней части оправки, с минимальным радиусом кривизны, выступает над этой плоскостью на расстояние Н, равное по величине:
опр
H=(1-1.5)D;
опр
где: D - диаметр оправки в ее рабочем положении, пуансон выполнен сплошного поперечного сечения, а его рабочая торцевая поверхность выполнена ступенчатой, с перепадом высот ступеней, соответствующим перепаду высот торцевых поверхностей оправки.
Устройство поясняется чертежом, где на фигуре 1 показано исходное положение устройства перед формоизменением, а на фигуре 2 - устройство после завершения процесса формообразования и извлечения заготовки.
Устройство состоит из двух полуматриц 1, при смыкании которых по поверхности разъема образуется фильера, соответствующая геометрии
изготавливаемой детали. В рабочей полости фильеры расположена составная жесткая оправка, состоящая из внутренней части 2, с минимальным радиусом кривизны рабочей поверхности, и внешней части 3. Задний торец составной оправки охвачен муфтой 4 и вместе с ней помещен на ось вращения 5.
Передняя торцевая плоскость внешней части оправки 3 совпадает с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр кривизны оправки, а торцевая плоскость внутренней части оправки 2 выступает над этой горизонтальной плоскостью на расстояние Н. Передний торец оправки снабжен замком 6, который фиксирует оправку в рабочем положении. Устройство снабжено направляющей втулкой 7, обеспечивающей вертикальное перемещение деформируемой заготовки 8. Во внутренней полости втулки 7 перемещается ступенчатый пуансон 9.
Устройство работает следующим образом:
Исходная заготовка 8, изготовленная из трубы соответствующего диаметра, устанавливается в направляющую втулку 7. Исходная заготовка имеет верхние и нижние скосы на своих торцах, причем на верхнем торце, воспринимающем усилие деформирования от пуансона 9, имеется участок, перпендикулярный оси симметрии заготовки, который и воспринимает это усилие.
Заготовка 8 устанавливается таким образом, что ее максимальная по длине образующая совпадала с максимальным радиусом кривизны внешней части оправки 3.
При рабочем ходе пуансона 9 усилие деформирования передается на торцевую поверхность трубной заготовки, и начинается процесс ее деформирования. Заготовка проталкивается в зазор между рабочими поверхностями фильеры полуматриц 1 и частями оправки 2 и 3. Величина зазора между рабочими поверхностями выполняется традиционной для холодной штамповки величины, равной 1,2S; где S - толщина исходной заготовки 8. В этом зазоре осуществляется формообразование отвода.
Процесс деформирования заготовки завершается в тот момент, когда нижний торец трубной заготовки выйдет из фильеры полуматрицы 1 и достигает муфты 4. Верхний торец заготовки в этот момент достигнет горизонтальной поверхности, проходящей через центр кривизны оправки.
После завершения процесса формообразования, пуансон 9, направляющая втулка 7 и замок 6 поднимаются вверх, освобождая полуматрицы 1 и части оправки 2 и 3.
При размыкании полуматриц 1 освобождается изготовленная деталь с находящейся в ней оправкой.
Между частями оправки 2 и 3 выполнен расширяющийся зазор, изменяющийся по величине от нуля на оси вращения 5 до своей максимальной величины на переднем торце оправки. В результате этого рабочие части оправки 2 3 имеют возможность после удаления замка 6 перемещаться навстречу друг другу, освобождая отштампованную деталь для ее удаления из зоны штамповки.
Для удобства удаления детали и повышения устойчивости работы устройства в заявляемом устройстве выполнена ось вращения 5.
Пуансон 9 выполнен толстостенным (сплошного поперечного сечения с небольшим отверстием под передний замок). Это стало возможным по следующим причинам.
Особенность процесса деформирования трубной заготовки в заявляемом устройстве заключается в том, что усилие деформирования передается весь процесс лишь на узкий перпендикулярный участок заготовки на ее верхнем торце. Остальной участок верхнего торца не касается пуансона (на нем наблюдается внеконтактная деформация). Верхний торец заготовки выравнивается (становится плоским и перпендикулярным оси изделия) лишь в самом конце процесса. Поэтому нет смысла делать рабочий торец пуансона плоским, поскольку работает лишь его небольшая часть. Именно эта часть и должна перемещать заготовку, пока она не
окажется на горизонтальной плоскости, проходящей через цент кривизны оправки устройства. То есть пуансон может путь ступенчатым на своем рабочем торце.
Нижняя часть заготовки, перемещаясь в зазоре между оправкой и рабочей поверхностью фильеры, изгибается. Изгибающий момент передается на недеформируемую цилиндрическую часть заготовки, пытаясь ее деформировать.
опр
В начальный момент деформирования, когда цилиндрическая часть заготовки достаточно длинная, а сдеформированная часть заготовки имеет небольшую протяженность, заготовка деформируется достаточно устойчиво и ей не требуется фиксация для сохранения цилиндрической формы. Но по мере того, как очаг деформации развивается, изогнутая часть заготовки увеличивается, а цилиндрическая уменьшается, под действием изгибающего момента начинает происходить искажение цилиндрической части заготовки. Наиболее интенсивно это искажение начинает происходить в тот момент, когда верхний торец заготовки опуститься до расстояния Н=(1-1,5)D до горизонтальной плоскости, проходящей через центр кривизны оправки. Причем большее значение этого интервала относится к более тонким заготовкам.
Это может привести к искривлению заготовки и браку на готовой детали.
Во избежание этого в предлагаемом устройстве увеличена длина внутренней части оправки 2. Торцевая поверхность этой части оправки выступает под горизонтальной плоскостью, проходящей через центр кривизны оправки на величину Н.
Именно с этого момента заготовка должна иметь фиксацию цилиндрической стенки заготовки для исключения искажения ее формы.
Образующая заготовки 8 с максимальной длиной испытывает отклонение от своего вертикального положения и в результате этого плотно
прижимается своей наружной поверхностью к рабочей поверхности направляющей втулки 7. Ее отклонение исключается.
Поскольку оправка выполнена разновысокой (передняя торцевая поверхность внутренней части оправки 2 выступает над горизонтальной плоскостью на расстояние Н), то после выше указанного момента, она начинает поддерживать своей цилиндрической поверхностью внутреннюю цилиндрическую поверхность деформируемой заготовки в зоне ее минимальной длины.
В результате этого, когда стремление заготовки к искривлению на заключительной стадии процесса формообразования детали становиться максимальным, у заготовки появляется новая опора в виде выступающей части внутренней оправки 2. Эта часть оправки препятствует отклонению и искривлению штампуемой заготовки и обеспечивает изготовление качественной детали.
Пуансон должен подать заготовку до горизонтальной плоскости. Поэтому его часть, которая передает усилие, выполнена выступающей. Та часть пуансона, которая расположена над выступающей часть оправки, выполнена короче, чтобы не препятствовать перемещению пуансона 9 до его конечного положения. Перепад высот ступенчатой части пуансона соответствует перепаду высот оправки.
Завершение процесса деформирования трубной заготовки осуществляется после того, как заготовка, которая имеет определенную длину в исходном положении, полностью переместилась в зазор между внутренней оправкой и фильерой.
Использование заявленного устройства предлагаемой конструкции позволяет значительно повысить технологичность пуансона и существенно увеличить надежность и работоспособность устройства.