×
24.08.2017
217.015.9617

Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области обработки металлов давлением, и может быть использовано для вытяжки сферических деталей с плоским дном. Пуансон выполнен с переходным участком, соединяющим торцевую плоскую часть и боковую сферическую часть, в виде криволинейной образующей с монотонно возрастающим радиусом кривизны. Уменьшаются утонения и разрыв стенки детали, сокращаются технологические переходы. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном.

При глубокой вытяжке полусферы происходит быстрое уменьшение толщины в полюсе сферы. На практике для получения полусферы применяют сложный многопереходный процесс вытяжки осесимметричного ступенчатого полуфабриката с плоским торцом и радиусом закругления. После проводят обтяжку жестким инструментом и калибровкой [Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение. 1989. - 148-153 с.; Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология автоматизации листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 134-136 с.].

При наличии трения по поверхности пуансона участки заготовки, контактирующие с рабочим торцом пуансона, испытывают действия сил трения, затрудняющих перемещение заготовки относительно пуансона и уменьшающих утонение, что приводит к смещению опасного сечения от полюса сферы. Сечение с минимальной толщиной, по которому может произойти разрушение при вытяжке сферических деталей, расположено примерно на радиусе, составляющем 1/3…1/4 радиуса цилиндрической части пуансона [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 198 с.].

Радиус закругления пуансона оказывает существенное влияние на утонение стенок материала у дна изделия при операциях вытяжки. При малом значении радиуса снижается эффективная прочность в опасном сечении изделия. Это происходит из-за превышения меридионального напряжения относительно напряжения текучести, так как пластическая деформация и упрочнение материала малы вследствие отсутствия деформации на плоском торце [Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. - М.: Машиностроение, 1979. - 270-271 с.].

Из существующего уровня техники известен пуансон, являющийся наиболее близким к заявленному техническому решению как конструктивно, так и функционально, принятый за прототип, который включает торцевую плоскую часть, сферическую часть и соединяющий их переходный участок, выполненный по радиусу скругления [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 196-199 с.].

Недостатком прототипа является сосредоточение деформации на радиусе закругления при вытяжке тонкостенной оболочки и, как следствие, образование локальных утонений (шейки) и разрывов детали.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке.

Достигаемый технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в пуансоне для вытяжки полусферических деталей с плоским дном, включающем торцевую плоскую часть, боковую сферическую часть с радиусом Rсф и соединяющий их переходный участок, выполненный по криволинейной образующей, образующая переходного участка выполнена с монотонно возрастающим от радиуса Rсф радиусом кривизны R и задана уравнением χ=a1x+a2x2, где χ=1/R - кривизна переходного участка; х - текущая координата точки образующей переходного участка с кривизной χ; a1 и а2 - коэффициенты, характеризующие форму детали и определяемые как: ; ; хА - координата точки сочленения сферической части пуансона с переходным участком; α - угол между осью полусферической детали и радиусом сферы в точке сочленения сферической части с переходным участком.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен заявленный пуансон.

Согласно изобретению, пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном содержит боковую сферическую часть 1 с радиусом Rсф, торцевую плоскую часть 2 радиусом r0 и соединяющий их в точках А и O1 переходный участок 3 с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от Rсф до ∞ (при нулевой кривизне), заданный уравнением χ=a1x+a2x2.

Отсчет координаты х ведется относительно системы координат (х,у) на радиусе r0 плоского дна с центром в точке O1.

При этом в точке А, расположенной на профиле пуансона в сопряжении образующей сферической части 1 с криволинейной образующей переходного участка 3, выполняется условие χ=1/Rсф, ϕ=α.

В точке О1, расположенной на профиле пуансона в сопряжении криволинейной образующей переходного участка 3 с образующей плоской части 2, выполняется условие χ=0.

Координаты точек О1 и А определяются так же, как и в прототипе, исходя из формы вытягиваемой полусферической детали с плоским дном.

Коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах приведенного выше уравнения переходного участка вычисляются следующим образом.

Из представленного изображения (см. чертеж) следует:

χdx=Cos(ϕ)dϕ,

где и dx=dSCos(ϕ).

Интегрируя данное выражение получим:

Примем за характерный размер R=1 (для упрощения расчетов), тогда получим систему уравнений согласно заданным условиям:

Выражая коэффициент а2 из первого уравнения системы и подставляя во второе, получаем:

;

,

где: хА=Sin(α)-r0.

Заявленная конфигурация переходного участка обеспечивает благоприятное распределение деформации по толщине, что уменьшает локальное утонение стенки вдоль образующей детали и предотвращает разрыв. Экспериментально установлено, что локальное утонение стенки вдоль образующей детали при обработке заявленным пуансоном снижено до 20% по сравнению с прототипом.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке - решена и заявленный технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном - достигнут.

Применение заявленного пуансона при вытяжке полусферических деталей с плоским дном за несколько переходов обеспечит дополнительный технический результат - сокращение технологических переходов вследствие равномерного распределения деформаций по толщине вдоль образующей детали.

Указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, приведенных в заявке вкупе с известными из уровня техники;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Настоящее изобретение относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном пуансоном.

При глубокой вытяжке полусферы происходит быстрое уменьшение толщины в полюсе сферы. На практике для получения полусферы применяют сложный многопереходный процесс вытяжки осесимметричного ступенчатого полуфабриката с плоским торцом и радиусом закругления. После проводят обтяжку жестким инструментом и калибровкой [Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение. 1989. - 148-153 с.; Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология автоматизации листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 134-136 с.].

При наличии трения по поверхности пуансона участки заготовки, контактирующие с рабочим торцом пуансона, испытывают действия сил трения, затрудняющих перемещение заготовки относительно пуансона и уменьшающих утонение, что приводит к смещению опасного сечения от полюса сферы. Сечение с минимальной толщиной, по которому может произойти разрушение при вытяжке сферических деталей, расположено примерно на радиусе, составляющем 1/3…1/4 радиуса цилиндрической части пуансона [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 198 с.].

Радиус закругления пуансона оказывает существенное влияние на утонение стенок материала у дна изделия при операциях вытяжки. При малом значении радиуса снижается эффективная прочность в опасном сечении изделия. Это происходит из-за превышения меридионального напряжения относительно напряжения текучести, так как пластическая деформация и упрочнение материала малы вследствие отсутствия деформации на плоском торце [Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. - М. Машиностроение, 1979. - 270-271 с.].

Из существующего уровня техники известен пуансон, являющийся наиболее близким к заявленному техническому решению как конструктивно, так и функционально, принятый за прототип, который включает торцевую плоскую часть, сферическую часть и соединяющий их переходный участок, выполненный по радиусу скругления [Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 196-199 с.].

Недостатком прототипа является сосредоточение деформации на радиусе закругления при вытяжке тонкостенной оболочки и, как следствие, образование локальных утонений (шейки) и разрывов детали.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке.

Достигаемый технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном.

Поставленная задача решается и заявленный технический результат достигается тем, что в пуансоне для вытяжки полусферических деталей с плоским дном, включающем торцевую плоскую часть, боковую сферическую часть с радиусом R и соединяющий их переходный участок, выполненный по криволинейной образующей, переходный участок выполнен по образующей с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от R до ∞, оптимально образующую переходного участка задавать уравнением χ=a1x+a2x2, где χ=1/R - кривизна переходного участка, х - координата точки образующей переходного участка с кривизной χ, а1, а2 - коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах уравнения, определяемые параметрами детали.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен заявленный пуансон.

Согласно изобретению пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном содержит боковую сферическую часть 1 с радиусом R, торцевую плоскую часть 2 радиусом r0 и соединяющий их в точках А и O1 переходный участок 3 с монотонно возрастающим радиусом кривизны R от R до ∞, оптимально заданный уравнением χ=a1x+a2x2.

Отсчет координаты х ведется относительно системы координат (х,y) на радиусе r0 плоского дна с центром в точке O1.

При этом в точке А, расположенной на профиле пуансона в сопряжении образующей сферической части 1 с криволинейной образующей переходного участка 3, выполняется условие χ=1/Rсф, ϕ=α.

В точке O1, расположенной на профиле пуансона в сопряжении криволинейной образующей переходного участка 3 с образующей плоской части 2, выполняется условие χ=0.

Координаты точек O1 и А определяются так же, как и в прототипе, исходя из формы вытягиваемой полусферической детали с плоским дном.

Коэффициенты функции при линейном и квадратичном членах вышепрведенного уравнения переходного участка вычисляются следующим образом.

Из представленного изображения (см чертеж) следует:

χdx=Cos(ϕ)dϕ,

где и dx=dSCos(ϕ).

Интегрируя данное выражение , получим:

Примем за характерный размер R=1, тогда получим систему уравнений согласно заданным условиям:

Выражая коэффициент а2 из первого уравнения системы и подставляя во второе, получаем:

;

,

где: хА=Sin(α)-r0.

Заявленная конфигурация переходного участка обеспечивает благоприятное распределение деформации по толщине, что уменьшает локальное утонение стенки вдоль образующей детали и предотвращает разрыв. Экспериментально установлено, что локальное утонение стенки вдоль образующей детали при обработке заявленным пуансоном снижено до 20% по сравнению с прототипом.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - уменьшение локального утонения стенки вдоль образующей детали и предотвращение разрывов при вытяжке - решена и заявленный технический результат - повышение качества вытяжки полусферических деталей с плоским дном - достигнут.

Применение заявленного пуансона при вытяжке полусферических деталей с плоским дном за несколько переходов обеспечит дополнительный технический результат - сокращение технологических переходов вследствие равномерного распределения деформаций по толщине вдоль образующей детали.

Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к инструментальной оснастке для обработки металлов давлением, в частности к пуансонам с криволинейным профилем для вытяжки полусферических деталей с плоским дном;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, приведенных в заявке вкупе с известными из уровня техники;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.


Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном
Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном
Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном
Пуансон для вытяжки полусферических деталей с плоским дном
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 101.
11.10.2018
№218.016.903b

Углеродные нанотрубки и способ получения углеродных нанотрубок

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении полимерных композитов. Углеродные нанотрубки окисляют смесью азотной и серной кислот с образованием карбоксильных функциональных групп, ковалентно связанных с их поверхностью. Затем углеродные нанотрубки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669271
Дата охранного документа: 09.10.2018
11.10.2018
№218.016.908e

Способ получения изделий из порошкового материала 94wc6co

Изобретение относится к получению объектов из композиционных материалов методами аддитивного производства и может быть использовано для производства изделий, работающих в условиях высокого абразивного изнашивания. Способ изготовления изделия из порошкового материала 94WC6Co включает подготовку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669034
Дата охранного документа: 05.10.2018
02.12.2018
№218.016.a2d4

Многослойно-композиционное покрытие металлического изделия

Изобретение относится к многослойному покрытию, нанесенному методом физического осаждения, в частности к функциональным покрытиям преимущественно для изделий, таких как режущие и штамповые инструменты, хирургические импланты (эндопротезы), а также пары трения, которые могут быть синтезированы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673687
Дата охранного документа: 29.11.2018
05.04.2019
№219.016.fd40

Способ изготовления детали из порошка алюминиевого сплава 7075 или в95

Изобретение относится к технологии изготовления изделий сложной формы из высокопрочных алюминиевых сплавов. Способ послойного изготовления детали из порошка алюминиевого сплава 7075 или В95 включает формирование порошка для селективного лазерного плавления и формообразование детали послойным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684011
Дата охранного документа: 03.04.2019
15.06.2019
№219.017.837b

Способ изготовления композиционного материала для электрических разрывных контактов и материал

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к композиционным дисперсно-упрочненным материалам для электрических разрывных контактов и может найти применение в производстве коммутационной аппаратуры, железнодорожного и городского электрического транспорта и т.п. Способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691452
Дата охранного документа: 14.06.2019
25.07.2019
№219.017.b851

Способ штамповки изделий из высокопрочного чугуна

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке изделий из высокопрочного чугуна. Заготовку нагревают до температуры Ти деформируют в штампе. Производят монотонное охлаждение заготовки с температуры T до температуры Т в процессе пластической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695399
Дата охранного документа: 23.07.2019
25.07.2019
№219.017.b8d3

Способ изготовления плоских деталей из высокопрочного чугуна

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области обработки металлов давлением, и может быть использовано при изготовлении плоских деталей из высокопрочного чугуна для дальнейшего изготовления из них штампованных изделий. Предварительно нагретую трубную заготовку осаживают на прессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695402
Дата охранного документа: 23.07.2019
01.09.2019
№219.017.c571

Способ мониторинга электронно-пучковой технологии поверхностного легирования и термообработки в вакуумных камерах

Изобретение относится к области машиностроения. Сущность изобретения заключается в том, что способ мониторинга структурных, фазовых и химических преобразований в приповерхностном слое обрабатываемых объектов в вакуумных камерах под воздействием электронно-пучковых импульсов дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698524
Дата охранного документа: 28.08.2019
12.09.2019
№219.017.ca6d

Способ управления с помощью тока процессом кристаллизации жидкого токопроводящего материала в 3d-принтере

Изобретение относится к принтерам для объемной печати. При изготовлении формируемых изделий жидкий токопроводящий материал подают из герметичного резервуара на платформу согласно запрограммированному узору с последующим отвердеванием. Подачу жидкого токопроводящего материала в зону...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699890
Дата охранного документа: 11.09.2019
12.10.2019
№219.017.d47b

Антифрикционный алюминиевый литейный сплав для монометаллических подшипников скольжения

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству антифрикционных алюминиевых литейных сплавов с высокими трибологическими и прочностными характеристиками, используемыми в машиностроении при изготовлении монометаллических подшипников скольжения. Антифрикционный алюминиевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702531
Дата охранного документа: 08.10.2019
Показаны записи 31-33 из 33.
20.01.2018
№218.016.1dbd

Способ управления фазовым сдвигом в интерференционных системах

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам управления фазовым сдвигом между двумя когерентными монохроматическими световыми волнами в лазерных измерительных информационных системах. В способе управления фазовым сдвигом в интерференционных системах, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640963
Дата охранного документа: 12.01.2018
04.04.2018
№218.016.3148

Лазерный интерферометр

Лазерный интерферометр включает источник когерентного монохроматического излучения, коллиматор, светоделитель, разделяющий луч на объектный и опорный пучки. В опорном и объектном пучках установлены акустооптические модуляторы. Опорный и отраженный от исследуемого объекта пучки направляются на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645005
Дата охранного документа: 15.02.2018
12.02.2020
№220.018.0191

Способ гибки труб и станок для осуществления способа

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубогибочному производству, и может быть использовано для изготовления труб многоколенной пространственной формы. Перед гибкой со скручиванием осуществляют нагрев зоны гибки до температуры горячей деформации материала трубы, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713899
Дата охранного документа: 10.02.2020
+ добавить свой РИД