СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ С ФЛАНЦЕМ И ХВОСТОВИКОМ Российский патент 1997 года по МПК B21K21/08 

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано для горячей штамповки длинномерных полых изделий с фланцем и хвостовиком, например, цапф грузовых автомобилей.

Известен способ горячей штамповки полых изделий с фланцем и хвостовиком, содержащий штамповку фланца и прямое выдавливание хвостовика на оправке (Соколов Н. Л. Горячая штамповка выдавливанием стальных деталей. М. Машиностроение, 1967, с. 121, рис.55). Недостатком указанного способа является большое усилие съема изделия с оправки, так как оправка контактирует со всей поверхностью полости хвостовика. Это ограничивает длину получаемого хвостовика.

Известен способ горячей штамповки длинномерных полых изделий с фланцем и хвостовиком, содержащий штамповку фланца и обратное выдавливание хвостовика подвижным пуансоном (Соколов Н.Л. Горячая штамповка выдавливанием стальных деталей. М. Машиностроение, 1967, с.124, рис.58). В указанном способе усилие съема изделия с пуансона незначительно, так как пуансон контактирует с ограниченной поверхностью полости. Это дает возможность увеличить длину получаемого хвостовика. Недостатком указанного способа является поворот оси фланца относительно оси хвостовика в процессе обратного выдавливания, так как получаемая при этом разностенность хвостовика приводит к различной величине его удлинения по периметру. Это приводит к искривлению оси изделия и ухудшает его качество, так как требует последующей рихтовки и повышенных припусков на механическую обработку.

Целью изобретения является улучшение качества изделия за счет уменьшения криволинейности его оси.

Это достигается тем, что в способе горячей штамповки длинномерных полых изделий с фланцем и хвостовиком, включающем штамповку фланца с полостью и обратное выдавливание хвостовика подвижным пуансоном с концентричным ему элементом с цилиндрической поверхностью, при штамповке фланца в его полости получают цилиндрическую поверхность, концентричную хвостовику, а выдавливание хвостовика осуществляют после охлаждения фланца до температуры не выше 700^oС, локального нагрева хвостовика и завершают процесс выдавливания при совмещении цилиндрической поверхности фланца с цилиндрической поверхностью элемента концентричного пуансону.

На фиг. 1 показана штамповка фланца; на фиг. 2 обратное выдавливание хвостовика; на фиг. 3 дополнительные материалы, поясняющие суть способа.

Способ осуществляется следующим образом. В локально нагретой, например индукционно, заготовке после предварительной осадки штампуют полый фланец 1 в матрице 2 пуансона 3. При этом в полости 4 фланца 1 получают цилиндрическую концентричную хвостовику 5 поверхность "а".

После охлаждения фланца до температуры не выше 700^oС и локального, например, индукционного нагрева хвостовика осуществляют обратное выдавливание хвостовика 5 в матрице 6 подвижным пуансоном 7. Выдавливание завершают совмещением цилиндрической поверхности "а" в полости фланца 1 с цилиндрической концентричной пуансону 7 поверхностью "б" элемента 8, имеющего заходные фаски "в". Указанное совмещение устраняет полученный в процессе выдавливания поворот оси фланца относительно оси хвостовика за счет деформации в примыкающей к охлажденному фланцу нагретой зоне хвостовика.

Пример. Производили штамповку цапф полуторатонного грузового автомобиля. Постоянные параметры, при которых осуществляли способ, указаны в нижеследующей таблице.

При обратном выдавливании хвостовика после охлаждения фланца до 800^oС устранялся поворот оси фланца относительно оси хвостовика (торцевое и радиальное биения фланца относительно наружного диаметра хвостовика не превышало 1 мм). Однако имело место подмятие цилиндрической концентричной хвостовику поверхности в зоне первоначального контакта с элементом. Это связано с недостаточным охлаждением фланца.

Также имели место подсадка и раздача стенок хвостовика в его зоне за пределами матрицы. Это также связано с недостаточным охлаждением фланца, приводящим к повышенным силам трения между цилиндрической концентричной хвостовику поверхностью полости фланца и элементом пуансона. При обратном выдавливании хвостовика после охлаждения фланца до 700^oС и локального нагрева (хвостовика) устранялся поворот оси фланца относительно оси хвостовика (торцевое и радиальное биения фланца относительно наружной поверхности хвостовика не превышали 1 мм). Подмятие цилиндрической концентричной хвостовику поверхности полости фланца, а также подсадка и раздача стенок хвостовика не наблюдались.

Аналогичный положительный результат наблюдался и при охлаждении фланца до цеховой температуры 20^oС. Таким образом, для достижения положительного результата фланец должен охлаждаться до температуры не выше 700^oС.

Преимущество предлагаемого способа заключается в следующем. Получение цилиндрической концентричной хвостовику поверхности полости фланца и совмещение ее при завершении выдавливания хвостовика с цилиндрической концентричной пуансону поверхностью элемента позволяют устранить полученный в процессе выдавливания поворот оси фланца относительно оси хвостовика. При этом охлаждении фланца до температуры не выше 700^oС и локальный нагрев хвостовика позволяют исключить деформацию изделия, приводящую к искажению его формы (местное подмятие цилиндрической концентричной хвостовику поверхности фланца, подсадка и раздача стенок хвостовика). При этом также благодаря цилиндрической форме контактирующих поверхностей положительный эффект не зависит от колебания конечной длины изделия и точности осевой установки связанного с пуансоном элемента.

Способ предназначен для реализации в ОАО "ГАЗ" применительно к штамповке цапф грузового полуторатонного автомобиля ГАЗ 3302, на автоматических линиях высокоточной штамповки. Он позволяет получать цапфы с торцевым и радиальным биением фланца относительно наружной поверхности хвостовика не более 1 мм, в то время как цапфы, полученные известным соответствующим прототипу способом, имеют аналогичные биения до 9 мм. Цапфы, полученные предлагаемым способом, имеют припуски на механическую обработку 1-1,5 мм на сторону.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для горячей штамповки длинномерных полых изделий с фланцем и хвостовиком. Сущность: способ включает штамповку фланца 1 и обратное выдавливание хвостовика 5 подвижным пуансоном 7 с концентричным ему элементом 8 в матрице 6. При этом в полости 4 получают цилиндрическую концентричную хвостовику 5 поверхность "а", а выдавливание хвостовика 5 осуществляют после охлаждения фланца 1 до температуры не выше 700^oС и завершают совмещением цилиндрической поверхности "а" фланца 1 с цилиндрической поверхностью "б" элемента 8, концентричного пуансону 7. Это позволяет получать изделия с торцевым и радиальным биением фланца относительно наружной поверхности хвостовика не более 1 мм. 1 табл., 3 ил.

Способ горячей штамповки длинномерных полых изделий с фланцем и хвостовиком, включающий штамповку фланца с полостью и обратное выдавливание хвостовика подвижным пуансоном с концентричным ему элементом с цилиндрической поверхностью, отличающийся тем, что при штамповке фланца в его полости получают цилиндрическую поверхность, концентричную хвостовику, а выдавливание хвостовика производят после охлаждения фланца до температуры не выше 700^oС, локального нагрева хвостовика и завершают процесс выдавливания при совмещении цилиндрической поверхности фланца с цилиндрической поверхностью элемента, концентричного пуансону.