СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1995 года по МПК B21D37/12 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении круглых в плане изделий из заготовки, имеющей квадратное поперечное сечение.

Известен способ изготовления изделий, включающий установку квадратной в поперечном сечении заготовки в матрицу и последующее ее деформирование обкатывающим пуансоном до получения круглого в плане изделия.

Недостатком данного способа являются ограниченные возможности при получении изделий различной толщины, поскольку из исходной заготовки определенной толщины в одном и том же инструменте получаются диски только одного вида.

Кроме того, при получении дисковых изделий известным способом работа, затрачиваемая на деформацию заготовок, значительна. Это связано с затрудненными условиями для оформления участков изделия, расположенных против середины сторон квадрата, которые заполняются в матрице металлом в последнюю очередь (необходимость достаточно больших перемещений металла в радиальных и тангенциальных направлениях, наклеп при холодной и подстуживание при горячей деформации). Оборудование для штамповки обкатыванием в этих условиях более длительное время работает при повышенном силовом нагружении, что приводит к преждевременному износу изделий и по диаметральным размерам. Кроме того, в углах исходной квадратной заготовки образуется торцовый заусенец.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение номенклатуры получаемых изделий при одновременном уменьшении номенклатуры исходных заготовок, а также снижение затрат на изготовление изделий за счет облегчения течения металла.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления изделий, включающем установку квадратной в поперечном сечении заготовки в матрицу и последующее ее деформирование обкатывающим пуансоном до получения круглого в плане изделия, используют заготовку с длиной диагонали поперечного сечения, определяемой из следующего соотношения:
Д_изд + Н_заг ≅ L_д ≅ 1,41 Д_изд, где L_д длина диагонали поперечного сечения заготовки;
Д_изд диаметр готового изделия;
Н_заг высота исходной заготовки, перед установкой заготовки в матрицу осуществляют ее предварительную фиксацию углами, а в процессе установки производят отрубку этих углов обкатывающим пуансоном.

Данный способ по сравнению с известным позволяет расширить диапазон получаемых деталей по толщине и одновременно сократить номенклатуру исходных заготовок. Варьируя размерами диагонали поперечного сечения исходной заготовки в пределах от Д_изд + Н_заг. до 1,41 Д_изд. при одной и той же толщине исходной заготовки можно получать дисковые изделия одного диаметра с различной конечной толщиной. Это изменение по толщине может достигать 15-20%
Кроме того, данный способ обеспечивает большое приближение формы и размеров заготовки к готовому изделию. При этом снижается интенсивность течения металла в матрице в радиальном и тангенциальном направлениях, а также наклеп металла. При горячей штамповке уменьшается подстуживание металла. Все это облегчает заполнение матрицы металлом. В результате время штамповки и, следовательно, работа деформации при раскате исходной заготовки в диск снижается. Это благоприятно сказывается на работе прессового оборудования, поскольку оно менее продолжительное время работает в условиях максимальных нагрузок. При этом снижается его износ, повышается работоспособность и надежность. Появляется также возможность штамповать изделия с большими диаметральными размерами, что расширяет номенклатуру получаемых изделий. Улучшается также фиксация заготовки в матрице за счет увеличения поверхности их контакта.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа изготовления изделий (слева в исходном положении, справа после отрубки углов заготовки); на фиг.2 то же, вид сверху.

Устройство для осуществления способа содержит матрицу 1, обкатывающий пуансон 2 и выталкиватель 3. В матрице 1 выполнены четыре паза 4, в которых закреплены регулируемые планки 5 с прямоугольными углублениями 6. В углубления 6 помещают выступающие угловые части исходной заготовки 7 для ее фиксации относительно оси матрицы 1. Пуансон 2 получает обкатывающее движение от специального привода (не показан). Матрица 1 и выталкиватель 2 смонтированы на столе пресса и могут от своих приводов перемещаться в вертикальном направлении (не показаны).

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную листовую квадратную в плане заготовку 7, с величиной диагонали поперечного сечения, находящейся в пределах от Д_изд. + Н_заг. до 1,41 Д_изд., полученную резкой на пресс-ножницах, устанавливают на матрицу 1, фиксируя ее углами в прямоугольных углублениях 6 регулируемых планок 5. При включении пресса в работу его стол поднимается вверх, а вместе с ним и матрица 1, выталкиватель 3 и исходная заготовка 7. При этом обкатывающий пуансон 2 вначале входит в матрицу 1 и центрируется по ней, затем он оказывает силовое воздействие на заготовку 7 и под действием острых кромок матрицы 1 и пуансона 2 происходит отрубка (отделение) углов 8 на заготовке до получения длины ее диагонали, равной диаметру готового изделия.

Размеры диагонали исходной заготовки определяют следующим образом.

Для обеспечения качественного реза при отрубке углов у заготовки обкатывающим пуансоном размер отрубаемой части а должен быть не менее высоты заготовки Н_заг. В этом случае минимальная длина диагонали поперечного сечения исходной заготовки составляет Д_изд Н_заг.

Максимальная длина диагонали 1,41 Д_изд. определяется из условия вписания диска в исходную квадратную заготовку при отсутствии перемычек. Отходы металла при исходной заготовке Д_изд + Н_заг (минимальная длина диагонали) незначительны и не превышают 1,5 5% По мере увеличения у заготовки длины диагонали отходы металла возрастают и становятся максимальными при диагонали 1,41 Д_изд. Однако, они меньше, чем при вырубке диска из плоской заготовки (за счет исключения отхода металла в перемычки между заготовками). В этом случае возможное незаполнение по контуру устраняется при последующей доштамповке обкатыванием.

При дальнейшем движении стола вверх полуфабрикат 9 с отрубленными углами раскатывается обкатывающим пуансоном 2 до диска. После опускания стола пресса вниз готовое изделие выталкивается из матрицы 1 выталкивателем 3.

Отштампованное изделие и отходы удаляются. Выталкиватель 3 возвращается в исходное положение. Цикл штамповки может быть повторен.

Для штамповки диска другой толщины планки 5 устанавливаются соответствующим образом.

Опробование способа проведено на гидравлическом прессе для штамповки обкатыванием мод. П2940 ШО (разработка Ижевского механического института) усилием 10000 кН. Исходная квадратная в плане заготовка из стали 20 ГОСТ 1054 74 имела размеры: длина диагонали квадрата варьировалась в пределах 186-240 мм, толщина 16 мм. При штамповке угол наклона оси пуансона к оси матрицы составлял 0,035 рад, подача S 1,7 мм/обк. Заготовки перед штамповкой нагревались в электропечи сопротивления до 740^оС. Максимальное усилие штамповки составляло 2300 кН. Получали дисковые изделия с размерами: наружный диаметр 170 мм, высота в пределах 12-16 мм. Полученные изделия по точности соответствуют 13-14 квалитету, шероховатость поверхности составляет 3,2 мкм. Время штамповки обкаткой (раскатки) в зависимости от толщины изделия составляло 8-4 с.

Использование: при изготовлении деталей типа дисков из квадратной заготовки обкатывающим инструментом. Сущность изобретения:исходную заготовку с квадратным поперечным сечением перед установкой в матрицу предварительно фиксируют относительно нее углами. Длину диагонали поперечного сечения заготовки выбирают из приведенного диапазона. Установку заготовки в матрицу производят осевым воздействием обкатывающего пуансона. При этом происходит отделение углов заготовки до получения диагонали, равной диаметру готового изделия. Заготовка надежно фиксируется в матрице за счет увеличения поверхности их контакта. Затем производят деформирование заготовки обкатывающим пуансоном до получения круглого в плане изделия. 2 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ, включающий установку квадратной в поперечном сечении заготовки в матрицу и последующее ее деформирование обкатывающим пуансоном до получения круглого в плане изделия, отличающийся тем, что используют заготовку с длиной диагонали поперечного сечения, определяемой из следующего соотношения:
D_изд + H_заг ≅ L_д ≅ 1,41D_изд,
где L_д длина диагонали поперечного сечения заготовки;
D_изд диаметр готового изделия;
H_заг высота исходной заготовки,
перед установкой заготовки в матрицу осуществляют ее предварительную фиксацию углами, а в процессе установки производят отрубку этих углов обкатывающим пуансоном.