ШТАМП ДЛЯ ФОРМОВКИ ЛОПАСТИ Российский патент 1997 года по МПК B23P15/02 B21K3/04 B21J13/02 

Изобретение относится к области изготовления деталей машин сложной формы, а именно, формовке лопастей шнеков и может быть использовано в металлургическом и тяжелом машиностроении.

Известны штампы для формовки деталей из листовой заготовки с двоякой кривизной, рабочие поверхности которых выполнены двояковыпуклыми и выпукло-вогнутыми. Формовку в таких штампах осуществляют последовательно путем продольного перемещения листовой заготовки [1]
Недостатком штампа являются низкая производительность и невысокая точность процесса формовки.

Наиболее близким, принятым за прототип, можно считать штамп для формовки лопасти из листового материала, преимущественно для шнека, содержащий верхнюю и нижнюю части с гравюрами, плоскости разъема которых выполнены по винтовым поверхностям вращения, ограниченным наружной и внутренней винтовыми цилиндрическими линиями с различными углами подъема, и зазором между поверхностями [2]
Недостатком штампа является неполное прилегание винтовых поверхностей штампа к листовой заготовке при формовке и, как следствие, пониженная точность штамповки. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении точности и снижении усилия деформирования. Это обеспечивается тем, что в штампе для формовки лопасти из листового материала, преимущественно для шнека, содержащем верхнюю и нижнюю части с гравюрами, плоскости разъема которых выполнены по винтовым поверхностям вращения, ограниченным наружной и внутренней винтовыми цилиндрическими линиями с различными углами подъема, и зазором между поверхностями, зазор выполнен расходящимся к центру внутренней винтовой линии в соответствии с зависимостью

где δ_вн.и δ_нар. зазор по внутренней и наружной винтовым линиям; a толщина листовой заготовки; α_вн.и α_нар. угол подъема внутренней и наружной винтовых линий; зазор выполнен расходящимся в верхней части; зазор выполнен расходящимся в нижней части; зазор выполнен расходящимся в обеих частях.

Выполнение зазора расходящимся позволяет избежать неравномерного зажима (закусывания) листовой заготовки штампом, неоднородной схемы деформации и осуществить формовку только деформацией сдвига. В результате чего достигается снижение усилия деформирования и равномерная проработка исходной структуры заготовки.

На чертеже изображен общий вид штампа в сомкнутом состоянии с отформованной лопастью.

Штамп состоит из верхней 1 и нижней 2 частей с гравюрами, выполненными по винтовым поверхностям вращения 3, 4. Гравюры ограничены наружной 5 и внутренней 6 винтовыми цилиндрическими линиями, имеющими различные углы подъема α_нар.и α_вн. Между винтовыми поверхностями вращения зазор 7 выполнен в соответствии с зависимостью:

При этом зазор может выполняться как односторонний, так и двухсторонний.

Штамп работает следующим образом.

Сначала верхнюю часть штампа 1 поднимают на высоту, большую толщины исходной заготовки.

На нижнюю часть 2 (в штамповую полость) укладывают листовую заготовку. После чего осуществляют полное или частичное смыкание частей штампа путем удара молота или хода пресса.

Штамп может быть как подкладным, так и закрепленным. При формовке крупных заготовок предпочтительнее закрепление нижней части штампа на выдвижном столе пресса.

Пример.

Изготавливали лопасть ШРП 146 для шнека с внутренним диаметром 450 мм и наружным 1240 мм. При этом угол подъема лопасти по наружной образующей составлял 72^o, а внутренний 47,5^o.

Толщина исходной листовой плоской заготовки составляла 50 мм. Диаметр наружный 1465 мм, а внутренний 670 мм.

Материал сталь 10.

Материал сталь 10Г2С1.

При заданной толщине заготовки и углах подъема внутренней и наружной винтовых линий максимальная величина зазора (по внутренней винтовой линии) составит:

Шаг винтовой поверхности составляет 1265 мм (при этом для шнека ШРП по внутренней и наружной винтовым линиям шаг одинаковый).

При изготовлении гравюры штампа были внесены коррективы в шаг внутренних винтовых линий, уменьшенных на величину δ•δ_вн.., который на диаметре 450 мм составляет 15,25 мм. Следовательно, шаг винтовой линии при этом должен быть уменьшен на эту величину δ и составит:
1265 15,25 1249,75 мм.

То есть разъем при сомкнутых (без заготовки) верхней и нижней частях штампа изменяется от 0 мм (на наружной винтовой линии O ⊘ 1240 мм до 15, 25 мм, на внутренней ⊘ 450 мм Это изменение было внесено в верхнюю часть штампа.

Формовку лопасти осуществляли на прессе 1250 тс. Установили нижнюю часть штампа на нижнем выдвижном столе пресса. Затем верхнюю часть осесимметрично закрепили на верхней подвижной траверсе.

После нагрева листовой заготовки до температуры штамповки, последнюю укладывали в нижнюю часть штампа и производили формовку опусканием верхней части штампа до смыкания по толщине заготовки.

Затем траверсу поднимали, отформованную лопасть извлекали из штампа и охлаждали на воздухе.

Проведенное производственное исследование процесса формовки показало, что в данном штампе достигается высокая точность конечного изделия при минимальном усилии штамповки.

Сущность изобретения: штамп для формовки лопасти из листового материала, преимущественно для шнека, содержит верхнюю и нижнюю части с гравюрами, плоскости разъема которых выполнены по винтовым поверхностям вращения, ограниченным наружной и внутренней винтовыми цилиндрическими линиями с различными углами подъема, и зазором между поверхностями. Зазор выполнен расходящимся к центру внутренней винтовой линии в соответствии с заданной зависимостью. Зазор может быть выполнен расходящимся в верхней части, в нижней части или в обеих частях. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Штамп для формовки лопасти из листового материала преимущественно для шнека, содержащий верхнюю и нижнюю части с гравюрами, плоскости разъема которых выполнены по винтовым поверхностям вращения, ограниченным наружной и внутренней винтовыми цилиндрическими линиями с различными углами подъема и зазором между поверхностями, отличающийся тем, что зазор выполнен расходящимся к центру внутренней винтовой линии в соответствии с зависимостью

где δ_вн и δ_нар зазор по внутренней и наружной винтовым линиям;
а толщина листовой заготовки;
α_вн и α_нар угол подъема внутренней и наружной винтовых линий. 2. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что зазор выполнен расходящимся в верхней части. 3. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что зазор выполнен расходящимся в нижней части. 4. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что зазор выполнен расходящимся в обеих частях.