СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ШЛИЦЕВЫХ ВТУЛОК Российский патент 1996 года по МПК B21K21/08 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения деталей типа шлицевых втулок карданных передач автомобилей или втулочных шлицевых муфт деталей машин.

Известен способ холодного прямого выдавливания изделий типа втулок с внутренними зубьями на свободной (плавающей) оправке (1). Недостатками данного способа являются:
низкая точность получаемого зубчатого профиля ввиду неполной заполняемости рельефа оправки;
низкие технологические возможности процесса из-за невозможности получения длинномерных изделий, что обусловлено возникновением высоких сил трения между заготовкой и стенками матрицы и, как следствие, низкой стойкостью пуансона;
высокая трудоемкость процесса, связанная с необходимостью выпрессовывания оправки из заготовки после операции штамповки и механического удаления пресс-остатка.

Известен способ формообразования внутренних шлицев в трубных заготовках путем редуцирования на плавающей шлицевой оправке, который по схеме деформирования аналогичен указанному выше и обладает в целом теми же недостатками (2).

Дополнительным недостатком этого способа является ограниченность технологических возможностей ввиду получения шлицев лишь относительно мелкого профиля. Увеличение глубины профиля зубьев вызывает потерю осевой устойчивости заготовки из-за возникновения высоких усилий в процессе редуцирования, а также схватывания ее со шлицевой оправкой. Общим недостатком описанных способов является наличие неблагоприятной схемы напряженного состояния на поверхности выступов зубьев из-за возникновения растягивающих напряжений в процессе деформирования, что вызывает снижение пластичности и появление трещин.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения втулок с внутренними зубьями методом прямого холодного выдавливания, согласно которому одну заготовку проталкивают другой (3). Недостатками данного способа являются:
низкая производительность труда из-за необходимости проведения двух технологических переходов для получения изделия с требуемой длиной зубьев;
ограниченные технологические возможности процесса по величине зуба и длине втулки, обусловленные потерей заготовкой (которой производится проталкивание) своей осевой устойчивости;
невозможность получения внутреннего шлицевого контура в глухих отверстиях;
сложная конструкция инструмента и низкая стойкость пуансона.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении производительности труда, расширении технологических возможностей процесса, упрощении конструкции инструмента и повышении его стойкости.

Это достигается тем, что согласно способу изготовления деталей типа шлицевых втулок, заключающемуся в получении исходной заготовки с наружным диаметром, равным наружному диаметру готового изделия, и внутренним диаметром, равным диаметру выступов шлицевого отверстия, и последующем холодном выдавливании внутренних шлицев, формообразование зубьев на полную длину производят за один технологический переход, а избыточный объем металла, составляющий объем впадин шлицев, выдавливают в направлении, противоположном направлению движения пуансона, при этом получают длину заготовки, равную длине готового изделия, а затем осуществляют механическую обработку отштампованной заготовки.

На фиг. 1 представлено положение исходной заготовки и инструмента перед началом процесса; на фиг. 2 этап выдавливания шлицев; на фиг. 3 вид заготовки после выдавливания; на фиг. 4 сечения А-А и В-В на фиг. 3; на фиг. 5 готовое изделие.

Способ осуществляют с помощью пуансона 1. Заготовку 2 с наружным диаметром D_н, равным наружному диаметру готового изделия, помещают в матрицу 3 с опорой на выталкиватель 4 (фиг. 1). Пуансон 1, имеющий заходную центрирующе-направляющую часть 5, вводят с незначительным зазором в заготовку 2 и производят выдавливание зубьев на полную длину l за один технологический переход, вытесняя избыточный объем металла, составляющий объем впадин шлицев, в направлении, противоположном направлению движения пуансона (фиг. 2). При этом общая длина заготовки становится равной длине готового изделия L. Затем пуансон совершает обратное движение, а заготовка остается в матрице, поскольку силы трения между заготовкой и матрицей превышают по величине силы трения, возникающие между пуансоном и заготовкой. Диаметры центрирующе-направляющей и хвостовой части пуансона d₁ принимают одинаковыми и назначают на 0,02-0,05 мм меньше диаметра отверстия d заготовки (фиг. 1). Длину центрирующе-направляющей части пуансона 5 (фиг. 1) назначают конструктивно в пределах 5-15 мм. Угол заходного конуса рабочей части пуансона назначают в пределах 2α 52-60^o (фиг. 3). Высоту калибрующей части пуансона принимают в пределах h 4-10 мм. Удаление заготовки из матрицы производится выталкивателем. Для получения готового изделия осуществляют механическую дообработку заготовки с базой на шлицы (фиг. 5).

Пример. Способ реализован в лабораторных условиях при получении шлицевой втулки карданного вала рулевого управления автомобиля ГАЗ 3307. Заготовку с наружным диаметром D_н 32 мм и внутренним диаметром d18 мм, длиной l 150 мм получали путем механической обработки трубы на токарном автомате (исходный материал: труба ). После фосфатирования и омыливания заготовки в экспериментальном штампе за один технологический переход производили прецизионное холодное выдавливание внутренних зубьев на полную длину (l_o 70 мм), получая одновременно общую длину детали L 155 мм. Параметры шлицев: в-10х18х23Н18х3D9. Длина центрирующе-направляющей части пуансона составляла 10 мм. Выдавливание осуществляли на гидравлическом прессе PYE-100 усилием 1000 кН. Осевое усилие, прилагаемое к торцу пуансона при формообразовании шлицев, составляло 250 кН, а удельное усилие деформирования 1200 МПа. Извлекали заготовку и производили механическую дообработку наружной и внутренней поверхностей с базой на шлицы до размеров, требуемых по чертежу.

Сущность: cпособ изготовления деталей типа шлицевых втулок заключается в получении исходной заготовки с наружным диаметром, равным наружному диаметру готового изделия, и внутренним диаметром, равным диаметру выступов шлицевого отверстия, и последующем холодном выдавливании внутренних шлицев. Формообразование зубьев на полную длину производят за один технологический переход. Избыточный объем металла, составляющий объем впадин шлицев, выдавливают в направлении, противоположном направлению движения пуансона. При этом получают длину заготовки, равную длине готового изделия. Затем осуществляют механическую обработку отштампованной заготовки. 5 ил.

Способ изготовления деталей типа шлицевых втулок, включающий получение исходной заготовки с наружным диаметром, равным наружному диаметру готового изделия, и внутренним диаметром, равным диаметру выступов шлицевого отверстия, а также последующее холодное выдавливание внутренних шлицев, отличающийся тем, что формообразование зубьев на полную длину производят за один технологический переход, а избыточный объем металла, составляющий объем впадин шлицев, выдавливают в направлении, противоположном направлению движения пуансона, при этом получают длину заготовки, равную длине готового изделия, а затем осуществляют механическую обработку отштампованной заготовки.