СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ С ФЛАНЦЕМ НА ТОРЦЕ И БУРТОМ В СРЕДНЕЙ ЧАСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B21J5/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления штамповкой стержневых изделий с утолщениями и устройствам для реализации этих способов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении заготовок стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части на универсальном ковочном или штамповочном оборудовании в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных предприятий в условиях мелкосерийного или серийного производства.

Известен способ изготовления за один переход изделий с утолщениями на конце и в средней части (авт.св. N 1207606, кл. В 21 J 5/08, 1983), который заключается в том, что холодный конец заготовки зажимают в матрице горизонтально-ковочной машины. Пуансоном с рабочей полостью воздействуют на торец нагретого конца заготовки. Так как участок центральной зоны заготовки нагрет до более высокой температуры, чем участок концевой зоны, то деформирование центральной зоны происходит быстрее, чем концевой. Высадку осуществляют в ручье матрицы, площадь сечения участка ручья под стеpжневую часть изделия которого превышает площадь поперечного сечения заготовки.

Недостаток способа в том, что он имеет ограниченные возможности и может быть осуществлен только на горизонтально-ковочной машине со специальным нагревательным устройством, которое обеспечивает зонный нагрев заготовки с различными температурами деформируемых участков.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым в качестве прототипа, является способ высадки на стержневых заготовках двух утолщений в штампах со скользящими матрицами на горизонтально-ковочной машине.

Для высадки двух утолщений на стержне применяются скользящие матрицы. Задние части блоков-матриц зажимают заготовку. В передних частях этих блоков размещают скользящие ползушки с полостями матриц и дополнительным зажимным ручьем на среднем участке заготовки. Таким образом, заготовка оказывается зажатой по обе стороны участка, подлежащего высадке. При нажатии пуансоном на ползушки скользящие части матриц перемещаются на заданную величину, при этом происходит деформация на участке заготовки под бурт. Одновременно с высадкой бурта в скользящих матрицах высаживается фланец на торце заготовки. Процесс осуществляется при неподвижной зажимной матрице, в которой зажимается свободный участок заготовки, движением пуансона, производящим высадку объема металла на торце заготовки и воздействующим на скользящие матрицы, которые в свою очередь производят высадку бурта в средней части заготовки.

Недостаток известного способа в том, что он имеет ограниченные возможности, так как может быть осуществлен на горизонтально-ковочных машинах для ограниченного ряда изделий. Заготовки с большими размерами по длине не могут быть изготовлены известным способом, так как длина блока-матриц ГКМ недостаточна для размещения заготовок с большими размерами между фланцем и буртом.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является штамп со скользящей матрицей, содержащий подвижную и неподвижную блок-матрицы и высадочный пуансон. В блоках-матрицах установлены закрепленные матрицы и скользящие вдоль оси ручья матрицы. Между скользящими и закрепленными матрицами расположены возвратные пружины. Движением бокового ползуна смыкаются подвижная и неподвижная блок-матрицы, зажимая заготовку по обе стороны участка, подлежащего высадке на средней части изделия. Ходом высадочного пуансона производится высадка фланца на торце, при этом высадочный пуансон играет роль толкателя скользящей матрицы, движением которой осуществляется высадка бурта в средней части изделия.

Недостатком известного штампа является то, что он имеет ограниченные возможности, так как может быть установлен только на горизонтально-ковочную машину, имеющую боковой и высадочные ползуны. Кроме того, известный штамп предназначен для штамповки поковок, имеющих длину стержня, выступающего за пределы штампа, достаточную для удержания поковки в процессе штамповки.

Технический результат от использования изобретения заключается в расширении номенклатуры получаемых изделий и снижении трудоемкости изготовления за счет обеспечения однопереходной высадки фланца на торце и бурта в средней части на стержневых заготовках в штампах с разъемными скользящими матрицами.

Это достигается тем, что в способе, заключающемся в приложении деформирующего усилия к прутковой заготовке, размещенной в сквозном ручье разъемной матрицы, и последующем ее радиальном выдавливании в полости большего поперечного сечения, выполненного в матрице, в котором согласно изобретению в процессе радиального выдавливания деформирующее усилие прилагают с двух сторон двумя пуансонами, при этом оформление фланца осуществляют перемещением матрицы навстречу перемещению первого осадочного пуансона, а оформление бурта перемещением второго пуансона в одном направлении с перемещением матрицы.

Устройство для осуществления способа изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части, содержащее верхнюю плиту с клиновым устройством для зажима и перемещения блока матрицы, устройство для возврата верхней половины блока матрицы в исходное положение, нижнюю плиту, блок матрицы, в которой размещены верхняя и нижняя секции разъемной матрицы, при этом клиновое устройство выполнено в виде многозаходного клина, нижняя плита снабжена двумя ползушками с вмонтированными в них пуансонами, оси которых совпадают с центральной осью устройства, а верхняя плита снабжена двумя дополнительными клиньями для перемещения ползушек с пуансонами, которые перемещаются навстречу друг другу с разными скоростями и на разные расстояния в зависимости от угла наклона клиньев.

На фиг.1 показана схема процесса изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части; на фиг.2 устройство в раскрытом положении, общий вид; на фиг.3 устройство в конечной стадии процесса деформирования, продольный разрез; на фиг.4 нижняя половина устройства, план.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части осуществляется с помощью устройства, содержащего верхнюю плиту 1 с многозаходным клином 2, выполненным заодно целое с верхней плитой. Наклонные поверхности многозаходного клина 2 имеют угол наклона α. На клине 2 смонтированы откатные планки 3 с наклонными поверхностями 4, на которых откатывается в исходное положение и висит верхняя половина 5 блока матрицы, имеющая цапфы 6. В верхней половине 5 блока матрицы смонтирована верхняя секция разъемной матрицы 7. На верхней плите смонтированы клин 8 с углом наклона α и клин 9 с углом наклона β.

Нижняя часть устройства содержит плиту 10 с направляющими планками 11, по которым перемещается нижняя половина 12 блока матрицы, в которой смонтирована нижняя секция 13 разъемной матрицы. На нижней плите 10 смонтированы ползушка 14, в которой установлен осадочный пуансон 15, и ползушка 16, в которой установлен осадочный пуансон 17. Оси осадочных пуансонов 15 и 17 совпадают с центральной осью устройства. Ползушка 14 установлена с возможностью взаимодействия с клином 8, установлена на направляющие 11 и имеет отжимные пружины 18. Ползушка 16 установлена с возможностью взаимодействия с клином 9, установлена на направляющие 11 и имеет отжимные пружины 19.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части осуществляется следующим образом.

Заготовку, нагретую до ковочной температуры, размещают в сквозном ручье нижней секции 13 разъемной матрицы, установленной в нижней половине 12 блока матрицы. При движении траверсы пресса (на чертеже не показано) вниз смыкаются нижняя 12 и верхняя 5 половина блока матрицы с размещенными в них верхней 7 и нижней 13 секциями матрицы. При дальнейшем опускании траверсы пресса вниз усилие пресса передается через основной многозаходный клин 2 верхней плиты 1 на наклонные поверхности верхней 5 и нижней 12 половины блока матрицы, обеспечивая надежный зажим секций матриц 7 и 13 в течение процесса деформирования заготовки и перемещение блока матрицы в горизонтальном направлении по направляющим планкам 11 нижней плиты 10 навстречу осадочному пуансону 15.

Секции разъемных матриц обеспечивают зажим заготовки на участке L_заж. и закрытие формовочных полостей для оформления фланца и бурта. Одновременно с этим через дополнительный клин 8 усилие пресса передается на ползушку 14, в которой установлен осадочный пуансон 15. Ползушка 14 с осадочным пуансоном 15 по направляющим 11 нижней плиты 10 движется навстречу, блоки-матрицы и пуансон 15 воздействует на торец заготовки, расположенной в сквозном ручье разъемной матрицы и зажатой на участке L_заж. При встречном движении блока матриц и осадочного пуансона происходит радиальное выдавливание металла заготовки в формовочную полость для оформления фланца на торце заготовки. Сумма перемещений L_nI осадочного пуансона 15 и блока разъемной матрицы L_м равна длине заготовки на высадку фланца L_выс.I. В процессе деформирования, так как углы наклона основного клина 2 и дополнительного клина 8 равны (угол α), блок матрицы и осадочный пуансон 15 совершают одинаковые перемещения, равные L_м=L_nI. Кроме того, через клин 9 усилие пресса передается на ползушку 16, в которой установлен осадочный пуансон 17. Осадочный пуансон с ползушкой по направляющим 11 плиты 10 движется вслед за блоком матрицы и воздействует одновременно с пуансоном 15 на другой торец заготовки, расположенной в сквозном ручье разъемных матриц 7 и 13 на участке L_nII, при этом металл заготовки выдавливается пуансоном 17 в полость для бурта, расположенную в сквозном ручье разъемных матриц 7 и 13.

В процессе деформирования блок матрицы совершает перемещение L_м, а осадочный пуансон 17 перемещение L_nII.

За счет разности перемещений осадочного пуансона 17 и блока матриц L_nII-L_м происходит деформирование участка заготовки L_высII, металл заготовки выдавливается в полость разъемных матриц, происходит оформление бурта в средней части стержневой заготовки. Величина перемещения матриц и пуансона 15 определяется углом наклона основного клина α, а перемещение пуансона 17 углом наклона β дополнительного клина 9.

После операции высадки бурта и фланца траверса пресса поднимается, ползушки 14 и 16 и нижняя половина 12 блока матрицы отводятся в исходное положение усилием пружин 18 и 19. Верхняя половина 5 блока матрицы под собственным весом, по наклонным поверхностям 4 откатных планок 3 занимают исходное положение и повисают на цапфах 6.

П р и м е р. Требуется изготовить заготовку под последующую штамповку на гидравлическом прессе, имеющую стержневую часть диаметром 80 мм, фланец на торце диаметром 140 мм длиной 145 мм. Расстояние между фланцем и буртом 270 мм при общей длине изделия 715 мм. С этой целью берут круглый прокат диаметром 80 мм длиной 1060 мм. Перед высадкой прокат нагревают до ковочной температуры, а затем укладывают в штамп. Усилием пресса через основной многозаходный клин осуществляют зажим заготовки в сквозном ручье разъемной матрицы и совместно с дополнительным клином осуществляют встречное движение блока матрицы и осадочного пуансона, которое составляет =222,5 мм.

Одновременно с этим другой высадочный пуансон под действием дополнительного клина перемещается вслед за блоком матрицы и совершает перемещение 265,5 мм (222,5 мм перемещение матрицы и плюс 43 мм, необходимые для высадки бурта). Металл заготовки выдавливается в полости для фланца и бурта, образуя заготовку с заданными параметрами.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части и устройство для его осуществления позволит снизить трудоемкость изготовления заготовок за счет обеспечения однопереходной высадки, значительно расширить технологические возможности штампов со скользящими разъемными матрицами с приводом от клинового устройства, что позволит без значительных капитальных затрат на приобретение специального оборудования изготавливать на гидравлических прессах заготовки под последующую штамповку и поковки типа стержень с двумя утолщениями.

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление заготовок стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части на универсально-ковочном или штамповочном оборудовании. Сущность изобретения: заготовку, нагретую до ковочной температуры, размещают в сквозном ручье разъемной матрицы. Осуществляют радиальное выдавливание заготовки, в процессе которого деформирующее усилие прилагают с двух сторон двумя пуансонами. При этом оформление фланца осуществляют перемещением матрицы навстречу перемещению первого осадочного пуансона. Оформление бурта осуществляют перемещением второго пуансона в одном направлении с перемещением матрицы. Устройство для осуществления способа содержит нижнюю плиту, верхнюю плиту с многозаходным клином для зажима и перемещения блока матрицы, устройство для возврата верхней половины блока в исходное положение. Нижняя плита снабжена двумя ползушками с вмонтированными в них пуансонами, верхняя плита двумя клиньями для перемещения ползушек с пуансонами, ползушки перемещаются навстречу друг другу с разными скоростями и на разные расстояния в зависимости от угла наклона клиньев. При этом перемещение одного пуансона совпадает с перемещением матрицы. Другой пуансон перемещается навстречу матрице. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части, включающий приложение деформирующего усилия к прутковой заготовке, размещенной в сквозном ручье разъемной матрицы, и последующее ее радиальное выдавливание в полости большего поперечного сечения, выполненные в матрице, отличающийся тем, что в процессе радиального выдавливания деформирующее усилие прилагают с двух сторон двумя пуансонами, при этом оформление фланца осуществляют перемещением матрицы навстречу перемещению первого осадочного пуансона, а оформление бурта перемещением второго пуансона в одном направлении с перемещением матрицы. 2. Устройство для изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части, содержащее верхнюю плиту с клиновым устройством для зажима и перемещения блока матрицы, устройство для возврата верхней половины блока в исходное положение, нижнюю плиту, блок матрицы, в которой размещены верхняя и нижняя секции разъемной матрицы, отличающееся тем, что клиновое устройство выполнено в виде многозаходного клина, нижняя плита снабжена двумя ползушками с вмонтированными в них пуансонами, оси которых совпадают с центральной осью устройства, а верхняя плита двумя дополнительными клиньями для перемещения ползушек с пуансонами, которые установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу с разными скоростями и на разные расстояния в зависимости от угла наклона клиньев, при этом направление перемещения одного пуансона совпадает с направлением перемещения матрицы, а другой пуансон установлен с возможностью перемещения навстречу матрице.