RU2011455C1

RU2011455C1 - Method of forming cones of sheet materials

Info

Publication number: RU2011455C1
Authority: RU
Inventors: О.С. Куклин; И.П. Богданов; В.И. Попов; В.А. Тимофеев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: metal pressure forming. SUBSTANCE: method comprises steps of using a female die with a conicity angle of its forming surfaces, equal to mean angle of conicity angles of several cones, had been made in this female die; placing a sheet blank in the female die along a small curvature radius of the forming surface while taking into account a springiness, corresponding to a small radius of the cone to be made; placing the blank together with the female die on a plate of a press till crossing an axis of a punch with a center of the blank pressure onto the forming surface of the female die; determining the center of pressure by a center of gravity of pressure trapezium, having bases, equal to length values of upon contact of upper and lower edges of the blank and the forming surface of the female die with lateral sides, whose inclination angles relative to an axis of the trapezium are equal to the conicity angle of the forming surface of the die; bending the blank by successive of the punch along generatrix of the cone. EFFECT: enhanced quality of cones. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении различных листовых конусных элементов сварных конструкций. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of various sheet conical elements of welded structures.

Известен способ изготовления конусов (авт. св. N 633648, кл. В 21 D 41/00, 1978), заключающийся в деформировании раздачей и обжимом трубчатых заготовок, в котором заготовку раздают на предварительный конус, а затем с противоположного торца обжимают до требуемого конуса, при этом деформирование ведут с одинаковой для всех сечений суммарной степенью деформации. A known method of manufacturing cones (ed. St. N 633648, class B 21 D 41/00, 1978), which consists in deformation by distribution and crimping of tubular blanks, in which the blank is distributed into a preliminary cone, and then crimped from the opposite end to the desired cone while the deformation is carried out with the same total degree of deformation for all sections.

Однако этот способ требует специальной оснастки под каждый диаметр и угол конуса. However, this method requires special equipment for each diameter and angle of the cone.

Известны специальные штампы, в которых могут изготавливаться конусы определенной заданной конусности по лунке в матрице штампа (Мошнин Е. Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах, М. : Машгиз, 1959, с. 164, фиг. 105 г). Special stamps are known in which cones of a certain predetermined taper in a hole can be made in the stamp matrix (Moshnin E. N. Bending, tightening and editing on presses, M.: Mashgiz, 1959, p. 164, Fig. 105 g).

Недостаток подобного широко применяемого способа - потребность в большом объеме штамповой оснастки под каждый типоразмер конуса. The disadvantage of this widely used method is the need for a large amount of die tooling for each size of the cone.

Известен способ гибки методом последовательных нажатий на универсальных штампах, содержащих формообразующие секции, смонтированные с возможностью настроечного плоско-параллельного перемещения. При этом формообразующие секции выполнены одинаковыми и установлены в ряды вдоль продольной оси штампа с возможностью углового смещения одна относительно другой, а рабочие призмы выполнены каждая с цилиндрической рабочей поверхностью и с полусферическими торцами и установлены заподлицо с боковыми сторонами держателей [1] . A known method of bending by successive pressing on universal dies containing forming sections mounted with the possibility of tuning plane-parallel movement. In this case, the forming sections are made identical and are installed in rows along the longitudinal axis of the stamp with the possibility of angular displacement one relative to the other, and the working prisms are each made with a cylindrical working surface and with hemispherical ends and installed flush with the sides of the holders [1].

Недостатком данного способа является необходимость настройки формообразующих секций на каждый угол конусности, а также возникновение эксцентриситетов больших нагрузок на рабочие органы прессов. Эксцентриситеты нагрузок вызывают преждевременный износ и повреждение рабочих цилиндров прессов. The disadvantage of this method is the need to configure the forming sections for each angle of the taper, as well as the occurrence of eccentricities of large loads on the working bodies of the press. The eccentricity of the load causes premature wear and damage to the working cylinders of the press.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности процесса. The aim of the invention is to increase the productivity and reliability of the process.

Для этого матрицу используют с углом конусности формообразующей поверхности, равным среднему арифметическому углов конусности нескольких конусов, изготавливаемых на этой матрице, заготовку в матрице устанавливают верхней кромкой по малому радиусу кривизны формообразующей поверхности матрицы с учетом упругой отдачи, соответствующему малому радиусу изготавливаемого конуса, а матрицу вместе с заготовкой устанавливают на плите пресса до пересечения оси пуансона пресса с центром давления заготовки на формообразующую поверхность матрицы, определяемым центром тяжести трапеции давления, образованной основаниями, равными длинам дуг при контакте верхней и нижней кромок заготовки и формообразующей поверхности матрицы, расстояние между которыми равно ширине заготовки, и боковыми сторонами, углы наклона которых к оси трапеции равны углу конусности формообразующей поверхности матрицы. For this, the matrix is used with the cone angle of the forming surface equal to the arithmetic mean of the cone angles of several cones made on this matrix, the workpiece in the matrix is set with the upper edge along the small radius of curvature of the forming surface of the matrix, taking into account the elastic recoil corresponding to the small radius of the cone being made, and the matrix together with the workpiece is installed on the press plate until the axis of the press punch intersects the center of pressure of the workpiece on the forming surface of the matrix ts determined by the center of gravity of the pressure trapezoid formed by the bases, equal to the lengths of arcs at the contact of the upper and lower edges of the workpiece and the forming surface of the matrix, the distance between which is equal to the width of the workpiece, and the sides, the angles of inclination of which to the trapezoid axis are equal to the taper angle of the forming surface of the matrix.

На фиг. 1 изображено продольное сечение матрицы; на фиг. 2 - формообразуемая заготовка, установленная на матрице, план; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a matrix; in FIG. 2 - shaped workpiece mounted on a matrix, plan; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - заготовка. 2 - матрица, 3 - плита пресса, 4 - центр тяжести трапеции давления, 5 - направление перемещения заготовки при установке на матрице и учете пружинения, 6 - направление перемещения матрицы вместе с заготовкой для исключения эксцентриситета нагрузки; α - угол конусности, детали, α _ср - средний угол конусности матрицы, R₁ - малый радиус конуса (готовой детали) после снятия нагрузки; R_м1 - малый радиус формообразующей поверхности матрицы; R_м2 - большой радиус формообразующей поверхности матрицы; Х - абсцисса установки заготовки на матрице; Х_о - абсцисса установки матрицы, Р - усилие пресса; b - ширина заготовки; l₁ и l₂ - длины дуг контакта формообразующей поверхности матрицы и заготовки.In the drawings, the following notation: 1 - blank. 2 - matrix, 3 - press plate, 4 - center of gravity of the pressure trapezoid, 5 - direction of movement of the workpiece when installed on the matrix and taking into account the spring, 6 - direction of movement of the matrix together with the workpiece to eliminate load eccentricity; α is the taper angle of the part, α _cf is the average taper angle of the matrix, R ₁ is the small radius of the cone (finished part) after unloading; R _m1 - small radius of the forming surface of the matrix; R _m2 - a large radius of the forming surface of the matrix; X - abscissa installation of the workpiece on the matrix; X _about - the abscissa of the installation matrix, P - the force of the press; b is the width of the workpiece; l ₁ and l ₂ - the length of the arcs of contact of the forming surface of the matrix and the workpiece.

Заготовку 1 укладывают по направлению 5 на формообразующую поверхность матрицы 2 по малому радиусу R₁ конуса, который с учетом упругой отдачи соответствует определенному радиусу матрицы R_м1, чем определяется абсцисса Х установки заготовки на матрице. Угол конусности формообразующей поверхности матрицы α_cр выбран по среднему арифметическому углов конусности всех конусов, подлежащих формообразованию. В свою очередь матрица 2 так устанавливается на плите 3 пресса, чтобы результирующее усилие Р было направлено по оси пуансона. Абсцисса Х_о - характеризует установку матрицы пресса.The workpiece 1 is laid in direction 5 on the forming surface of the matrix 2 along the small radius R _{1 of the} cone, which, taking into account the elastic recoil, corresponds to a certain radius of the matrix R _m1 , which determines the abscissa X of the installation of the workpiece on the matrix. The taper angle of the forming surface of the matrix α _{cp is} selected according to the arithmetic mean of the taper angles of all the cones to be shaped. In turn, the matrix 2 is mounted on the press plate 3 so that the resulting force P is directed along the axis of the punch. Abscissa X _about - characterizes the installation of the press matrix.

Гибка конуса 1 осуществляется после установки матрицы и листовой заготовкой по абсциссам Х и Х_о методом последовательных нажатий пуансоном. При этом абсцисса Х_о вычисляется по известным формулам из геометрии, как центр тяжести трапеции давления (заштрихованный участок на фиг. 2) с основаниями, образованными длинами дуг l₁ и l₂ контакта формообразующей поверхности матрицы и кромок заготовки, (меньшего R_м1 и большего R_м2 радиуса), расстояние между которыми равно ширине заготовки b, и боковыми сторонами с углами наклона, равными углу конусности формообразующей поверхности матрицы. В центре тяжести трапеции давления находится равнодействующая Р сил взаимодействия изгибаемой заготовки и штампа, в связи с чем исключается нежелательный эксцентриситет нагрузок на рабочие органы гибочного оборудования.The bending of the cone 1 is carried out after installing the matrix and the sheet stock on the abscissas X and X _{about the} method of successive clicks of the punch. In this case, the abscissa X _{о is} calculated according to well-known formulas from geometry, as the center of gravity of the pressure trapezoid (shaded area in Fig. 2) with the bases formed by the lengths of the arcs l ₁ and l _{2 of the} contact of the forming surface of the matrix and the edges of the workpiece (less than R _m1 and more R _{m2 of} radius), the distance between which is equal to the width of the workpiece b, and the sides with tilt angles equal to the taper angle of the forming surface of the matrix. At the center of gravity of the pressure trapezoid is the resultant P of the forces of interaction between the bent workpiece and the stamp, and therefore undesirable eccentricity of the loads on the working bodies of the bending equipment is eliminated.

П р и м е р. Конические переходы Д4-Д11 по черт. БЗСГО МСП N13 изготовляются из стали 09Г2С толщиной 30 и 40 мм размерами по наибольшему диаметру 1382 и 1182 мм, шириной 376-995 мм, при угле конусности от 8 до 25^о. По предложенному способу эти конические переходы изготавливаются в одном штампе с углом конусности формообразующей поверхности (8^о+25^о)/2= 16,5^о. Матрица штампа имеет габариты 1300х1150х330 мм при массе 2,5 т, пуансон 1300 х 1000х900 мм при массе 3,5 т. Точность изготовления конусов по отклонениям от шаблона 2-3 мм. Размеры установки заготовки на матрице для различных переходов составляют х= 575 (для Д4), 375 (для Д5, Д6), 275 (для Д7, Д8), 375 (для Д9) и 170 мм (для Д10, Д11). Размер установки матрицы по центру давления соответственно х_о= 170, 330, 395, 250 и 345 мм (фиг. 1). Таким образом на одном штампе изготавливается восемь типоразмеров конусов. Все конуса изготовлены без гибочных припусков.PRI me R. Conical transitions D4-D11 according to the devil. BZSGO ICP N13 made of steel 09G2S thickness of 30 and 40 mm for the largest diameter sizes 1382 and 1182 mm, a width of 376-995 mm, the tapering angle of 8 ^to 25. According to the proposed method, these conical transitions are made in one stamp with the angle of conicity of the forming surface (8 ^about +25 ^about ) / 2 = 16.5 ^about . The die matrix has dimensions 1300x1150x330 mm with a mass of 2.5 tons, a punch 1300 x 1000x900 mm with a mass of 3.5 tons. The accuracy of the manufacture of cones for deviations from the template is 2-3 mm. The dimensions of the workpiece installation on the matrix for various transitions are x = 575 (for D4), 375 (for D5, D6), 275 (for D7, D8), 375 (for D9) and 170 mm (for D10, D11). The installation size of the matrix in the center of pressure, respectively, x _o = 170, 330, 395, 250 and 345 mm (Fig. 1). Thus, eight sizes of cones are made on a single stamp. All cones are made without bending allowances.

Гибку производят следующим образом. Bending is performed as follows.

Сначала размечают образующие конуса через 100 мм от края заготовки (по две образующих) и еще три образующих через равные промежутки. Устанавливают заготовку на матрице по размеру Х, а затем саму матрицу на плите пресса по размеру Х_о выставляют на ось пресса. Гибку начинают от центральной образующей к одной и другой кромке последовательными переходами. Все восемь типоразмеров конусов после гибке на данной матрице находились в пределах допусков на корпусные детали в соответствии с ОСТ 5.9091-80 и были изготовлены без гибочных припусков. При этом эксцентриситета нагрузки не отмечалось.First, cone generators are marked out 100 mm from the edge of the workpiece (two generators each) and three more generators at equal intervals. Set the workpiece on the matrix in size X, and then the matrix itself on the press plate in size X _about put on the axis of the press. Bending begins from the central generatrix to one and the other edge by successive transitions. All eight sizes of cones after bending on this matrix were within the tolerances for body parts in accordance with OST 5.9091-80 and were made without bending allowances. No eccentricity was observed.

Claims

METHOD FOR FORMING CONES FROM SHEET Billets, including mounting the workpiece in a conical matrix of the press and its subsequent bending by successive pressing by the punch along the cone generators, characterized in that, in order to increase the productivity and reliability of the process, the forming surfaces of the matrix are used with a taper angle equal to the arithmetic mean taper angles of several cones manufactured on this matrix, the workpiece in the matrix is set with the upper edge along the small radius of curvature of the molds the forming surface of the matrix, taking into account the elastic recoil corresponding to the small radius of the manufactured cone, and the matrix together with the workpiece is installed on the press plate until the axis of the press punch is intersected with the pressure center of the workpiece on the forming surface of the matrix determined by the center of gravity of the pressure trapezoid formed by the bases equal to the lengths of arcs at the contact of the upper and lower edges of the workpiece and the forming surface of the matrix, the distance between which is equal to the width of the workpiece, and the sides, angles a trapezoid whose womb axis equal taper angle forming die surface.