МАТРИЦА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ИЛИ ПОЛУГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ Российский патент 1997 года по МПК B21J13/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при конструировании матриц для холодной объемной или полугорячей штамповки.

Известна матрица для выдавливания, состоящая из цельной вставки, разрезного кольца из сегментов и обоймы. Внешняя поверхность вставки выполнена в виде двустороннего усеченного конуса с меньшими основаниями на торцах, разрезное кольцо с ответными коническими поверхностями. Конические поверхности имеют разную длину и разную конусность [1]
Недостаток данной конструкции заключается в том, что она обладает относительно малой долговечностью, кроме того сравнительно большой трудоемкостью ее изготовления. Эти недостатки обусловлены тем, что:
во-первых, требуются сравнительно большие трудозатраты при совместной финишной обработке бандажа и вставки, так как практически в условиях современного инструментального производства шлифование и последующая операция пригонки внутренней конической (со стороны конуса) поверхности разрезного кольца и наружной поверхности вставки являются не технологичными;
во-вторых, при этом не обеспечивается равномерный натяг при сопряжении упомянутых конических поверхностей, что приводит к снижению долговечности.

Наиболее близким техническим решением является матрица для холодной объемной или полугорячей штамповки, состоящая из вставки, промежуточной разрезной втулки и корпуса [2]
Недостатком данной конструкции является то, что наружная поверхность промежуточной втулки выполнена цилиндрической, которая при запрессовке образует задиры на корпусе, а также неравномерное распределение напряжений от натяга по высоте.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в уменьшении расхода дорогостоящего инструментального материала, в том числе твердого сплава и быстрорежущих сталей, либо при тех же габаритах матриц в создании более прочной конструкции при упрощении технологии изготовления и сборки инструмента, обеспечении многоразового использования конической втулки и корпуса.

Это достигается тем, что в матрице для холодной или полугорячей штамповки, состоящей из вставки, промежуточной разрезной втулки и корпуса, промежуточная разрезная втулка выполнена с конической наружной и цилиндрической внутренней поверхностями, а толщина стенки этой втулки составляет не менее 1/3 толщины стенки вставки.

Высота вставки матрицы выполнена меньше, чем 1,5 ее же диаметра. На промежуточной разрезной втулке выполнены кромки по радиусу. При этом создается более равномерное распределение напряжений, воспринимаемых самой вставкой от давлений, создаваемых непосредственно в очаге деформаций.

Уменьшение высоты вставки позволяет создать более равномерное распределение напряжений во вставке от давлений, создаваемых непосредственно в очаге деформаций, что будет способствовать долговечности вставки.

Высоту вставки можно уменьшить до размера, определяемого формулой:
H>h₁+B+C,
где Н высота вставки,
h₁ высота очага деформации,
В высота редуцирующего пояска,
С высота выходного конуса.

В предложенной разрезной втулке отсутствуют тангенциальные напряжения, благодаря этому уменьшаются суммарные контактные напряжения на внутренней поверхности корпуса, что способствует выполнению условия, согласно которому контактные напряжения не должны превышать предел текучести материала корпуса. При этом можно разгрузить корпус, либо создать во вставке более высокое напряжение сжатия, а также значительно уменьшить наружный диаметр вставки до размера d_в не менее 1,4 наибольшего внутреннего диаметра d_o при более высоком натяге и сохранении материала корпуса, либо использовать более дешевый материал для корпуса при сохранении натяга и наружного диаметра вставки.

При сборке матрицы или при замене отработанной вставки необходима ее запрессовка или выпрессовка из корпуса, при этом возникают значительные сдвиговые напряжения на сопрягаемы поверхностях. Наличие конуса уменьшает площадь поверхности трения при запрессовке или распрессовке и тем самым уменьшается вероятность образования задиров.

На промежуточной разрезной втулке выполнены кромки по радиусу, наличие которых способствует уменьшению образования задиров.

На фиг. 1 представлен общий вид матрицы; на фиг.2 вставка; на фиг.3 - часть промежуточной разрезной втулки.

Матрица содержит корпус 1, промежуточную разрезную втулку 2, состоящую из двух частей, вставки 3 6. Наружная поверхность втулки 2 выполнена конусной, а внутренняя цилиндрической. Во вставке 4 происходит редуцирование или выдавливание.

Сборка матрицы осуществляется следующим образом.

Вставки 3 6 вкладываются в первую половину промежуточной разрезной втулки 2, закрываются второй, затем запрессовываются в корпус 1 с натягом.

При массовом производстве предлагаемая конструкция матрицы позволяет применять унифицированные корпуса для холодной объемной штамповки различных по размеру деталей.

Сущность изобретения: матрица для холодной объемной или полугорячей штамповки имеет промежуточную разрезную втулку с конической наружной и цилиндрической внутренней поверхностями. Толщина стенки промежуточной втулки выполнена не менее 1/3 толщины стенки вставки. Высота вставки выполнена меньше, чем 1,5 ее диаметра. На промежуточной втулке выполнены кромки по радиусу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Матрица для холодной объемной или полугорячей штамповки, состоящая из вставки, промежуточной разрезной втулки и корпуса, отличающаяся тем, что промежуточная разрезная втулка выполнена с конической наружной и цилиндрической внутренней поверхностями, а толщина стенки этой втулки составляет не менее 1/3 толщины стенки вставки, высота которой выполнена меньше, чем 1,5 ее же диаметра. 2. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что на промежуточной разрезной втулке выполнены кромки по радиусу.