СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОЛОВОК ТОРЦЕВЫХ КЛЮЧЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B21K5/16 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства полых изделий холодным выдавливанием, и может быть использовано при изготовлении головок торцовых ключей из высокопрочных сталей.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ получения головок торцовых ключей, заключающийся в отрезке цилиндрической заготовки и последующим ее формообразование по позициям (1).

Данный способ имеет следующие недостатки:
1. На 4-й позиции сосредоточены три формообразующих процесса, вследствие чего из-за деформационного упрочнения металла инструмент на этой позиции перегружен, а стойкость пуансона квадратного сечения низкая. Поэтому невозможно применение заготовок из высокопрочных легированных сталей с повышенной интенсивностью упрочнения при деформации.

2. Совмещенный способ выдавливания на 4-й позиции возможно реализовать только в том случае, если степень деформации, а соответственно и сопротивление течению металла при прямом выдавливании полости квадратного рельефа и редуцировании наружной поверхности всегда меньше, чем степень деформации и соответственно сопротивление течению металла при обратном выдавливании полости круглого сечения, что ограничивает применение этого способа для изготовления широкой номенклатуры головок с различными соотношениями размеров под ключ, квадрата и наружных поверхностей.

3. На 4-й позиции из-за возможного радиального течения металла тонкой стенки заготовки со стороны торца квадратного рельефа при обязательном упоре на выталкивающую втулку возникает перегрузка при последующем выталкивании на эту втулку и на рабочий элемент пуансона квадратного сечения, что приводит к их низкой стойкости.

4. Выдавливание полости ос стороны шестигранного рельефа происходит несколькими пуансонами, что также усложняет способ и увеличивает металлоемкость инструментальной оснастки.

5. Указанный способ не предусматривает формообразования закруглений и фасок на торцах заготовки, что может привести к острым кромкам, заусенцам на готовых изделиях, трещинообразованию при штамповке из-за оставшихся дефектов реза, являющихся концентраторами напряжений.

Изобретение направлено на решение задачи изготовления экономичным способом холодной объемной штамповки на автоматах головок торцовых ключей с участками шестигранного или двенадцатигранного и квадратного внутреннего рельефа из высокопрочной легированной стали без последующей механической доработки.

Технический результат изобретения выражается в повышении стойкости формообразующего инструмента, снижении трудоемкости и металлоемкости изготовления, повышении качества готовых изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения головок торцовых ключей, заключающемся в отрезке цилиндрической заготовки и последующем ее формообразовании по позициям, на первых двух позициях оформляют закругление кромок на торцах заготовки, причем перенос ее с первой на вторую позицию осуществляют с поворотом на 180^o. На следующую позицию заготовки передают параллельно и выдавливают полость на одном торце заготовки до окончательных размеров пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения. Затем заготовку переносят с поворотом на 180^o на другую позицию и выдавливают полость пуансоном квадратного сечения, при этом заготовку опирают дном ранее полученной полости на поддерживающий цилиндрический паунсон с размером площади поперечного сечения, превышающим не менее чем на 25% размер площади квадратного сечения выдавливающего пуансона. Радиус R закругления кромок на первой позиции выбирают исходя из соотношения:
R D d
где D диаметр заготовки, полученный на первой позиции;
d наибольший диаметр конического углубления, образованного для последующего оформления фаски под выдавливание полости пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения. При этом d составляет 0,83 0,89 диаметра D₁ описанной окружности сечения этого пуансона.

Благодаря оформлению закруглений кромок на торцах заготовки дефекты реза перемещаются от периферии к центру заготовки, исключая трещинообразование на последующих позициях и острые кромки на готовых изделиях.

Так как особенно снижают качество изделий дефекты, способные образовываться на торце заготовки при формовании фаски под выдавливание шестигранного или двенадцатигранного рельефа, то для определения радиуса закруглений на этом торце проводились специальные расчеты и экспериментальные работы, в результате сопоставления которых было установлено соотношение для его выбора.

При d < 0,83 D₁ за счет неравномерности распределения нагрузки в полости матрицы на первой формообразующей позиции снижается ее стойкость, а за счет перенагартовки металла снижается стойкость пуансонов на последующих позициях. ПРИ d > 0,89 D₁ на торцах могут остаться дефекты реза.

Использование только одного пуансона, а имено пуансона шестигранного или 12-гранного сечения для выдавливания всей полости на одном торце заготовки до окончательных размеров, снижает трудоемкость и металлоемкость изготовления головки.

При выдавливании квадратного рельефа размеры ранее полученной полости сохраняются без искажения. Это достигается направленным течением металла, которое гарантировано определенным соотношением размеров площадей поперечного сечения выдавливающего и поддерживающего пуансонов, определенного путем проведения ряда экспериментов. Если такое соотношение не выдерживается, то произойдет внедрение поддерживающего пуансона в материал заготовки, что не позволит получить необходимую глубину полости квадратного рельефа и выдержать размеры полости многогранного рельефа, а далее приведет к поломкам инструмента.

Для упрощения настройки инструментальной оснастки поддерживающий пуансон выполнен цилиндрическим.

С целью разгрузки инструмента произведено расчленение процесса формообразования по позициям с последовательным получением различных частей объема заготовки, вследствие чего значительно повышается стойкость инструмента и становится возможным использование заготовок из высокопрочной легированной стали.

На фиг.1 представлен технологический процесс холодной объемной штамповки головки торцового ключа; на фиг.2 позиция выдавливания полости квадратного рельефа.

Способ осуществляется следующим образом.

От прутка или бунта отрезают мерную заготовку. Затем производят осадку с небольшим коническим углублением и закруглением кромок радиусами R на одном торце и конической наметкой на другом торце. На следующую формообразующую позицию заготовку подают с поворотом на 180^o, где верхним пуансоном формуют фаску под выдавливание шестигранного или двенадцатигранного рельефа, а нижним небольшое коническое углубление. На этом торце также осуществляют закругление кромок. На другую позицию заготовку переносят параллельно. На одном торце выдавливают полость пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения до окончательных размеров и предварительно оформляют наружную поверхность, на другом формуют одновременно фаску под выдавливание полости квадратного рельефа. На новую позицию заготовку подают с поворотом на 180^o и опирают дном ранее полученной полости на поддерживающий цилиндрический пуансон 1, а верхним пуансоном 2 выдавливают полость квадратного рельефа с оформлением наметки под пробивку отверстия, при этом получают окончательный размер по высоте и наружному диаметру изделия. На последней позиции, куда заготовка поступает с поворотом на 180^o и опирается на торец с полостью квадратного рельефа, пробивают отверстие.

Пример конкретного выполнения способа получение головки торцового ключа с участками двенадцатигранного и квадратного внутреннего рельефа.

Параметры изделия: общая высота Н 36 мм, наружный диаметр D₂ 26 мм, размер "под ключ" квадрата S 12,5 мм, глубина полости квадратного рельефа h 13 мм, "размер "под ключ" двенадцатигранника S₁ 17 мм, глубина полости двенадцатигранного рельефа h₁ 12 мм,
Согласно расчетам, площадь сечения пуансона, выдавливающего полость квадратного рельефа F равна 156,2 мм, а площадь поперечного сечения поддерживающего цилиндрического пуансона F₁ выбрана на 30% больше.

Диаметр D₁ описанной окружности двенадцатигранного сечения выдавливающего пуансона равен наибольшему диаметру d₁ фаски на второй позиции и составляет 20,5 мм, при этом наибольший диаметр d конического углубления находят из выражения:
d 0,87 • D₁ 17,84 мм
Диаметр D заготовки после первой формообразующей позиции по предварительным данным составит 25,25 мм, откуда определяют радиус закругления кромок
R D d 7,41 мм
Полное изготовление головки торцового ключа происходит на многопозиционном холодновысадочном автомате 1250-5DCF, куда подают бунт диаметром 25 мм из стали марки 30ГIP по ТУ 14-1-4459-88 с пределом прочности 500 МПа.

Предложенный способ формообразования обеспечивает оптимальные условия пластической деформации заготовки и гарантирует высокое качество получаемых изделий.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства полых изделий холодным выдавливанием, и может быть использовано при изготовлении головок торцовых ключей из высокопрочных сталей. Технический результат изобретения выражается в повышении стойкости формообразующего инструмента, снижении трудоемкости и металлоемкости изготовления, повышении качества готовых изделий. Сущность: способ получения головок торцовых ключей заключается в отрезке цилиндрической заготовки и последующем ее формообразовании по позициям. На первых двух позициях оформляют закругление кромок на торцах заготовки, причем перенос ее с первой на вторую позицию осуществляют мс поворотом на 180^o. На следующую позицию заготовку передают параллельно и выдавливают полость на одном торце заготовки до окончательных размеров пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения. Затем заготовку переносят с поворотом на 180^o на другую позицию и выдавливают полость пуансоном квадратного сечения, при этом заготовку опирают дном ранее полученной полости на поддерживающий цилиндрический пуансон с размером площади поперечного сечения, превышающим не менее чем на 25% размер площади квадратного сечения выдавливающего пуансона. Способ формообразования обеспечивает оптимальные условия пластической деформации и гарантирует высокое качество получаемых деталей без последующей механической доработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения головок торцевых ключей, заключающийся в отрезке цилиндрической заготовки и последующем ее формообразовании по позициям, отличающийся тем, что на первых двух позициях оформляют закругление кромок на торцах заготовки, причем перенос ее с первой на вторую позицию осуществляется с поворотом на 180^o, а на следующую позицию заготовку переносят параллельно и выдавливают полость на одном торце заготовки до окончательных размеров пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения, затем заготовку подают с поворотом на 180^o на другую позицию и выдавливают полость пуансоном квадратного сечения, при этом заготовку опирают дном ранее полученной полости на поддерживающий цидиндрический пуансон с размером площади поперечного сечения, превышающим не менее чем на 25% размер площади квадратного сечения выдавливающего пуансона. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиус R закругления кромок на первой позиции выбирают из соотношения
R D d,
где D диаметр заготовки, полученный на первой позиции;
d наибольший диаметр конического углубления, образованного для последующего оформления фаски под выдавливание полости пуансоном шестигранного или двенадцатигранного сечения, и составляющий 0,83 0,89 диаметра описанной окружности сечения этого пуансона.