СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК B21K21/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для горячей штамповки изделий с отверстием, например, типа втулок с односторонним утолщением.

Известен способ горячей штамповки изделий с отверстием из цилиндрических заготовок, включающий предварительное формообразование, формообразование глухого отверстия обратным выдавливанием и удаление днища [1] При таком способе центрирование заготовки при предварительном формообразовании обеспечивается за счет приближения диаметра заготовки к наружному диаметру изделия. Это ограничивает технологические возможности.

Известен способ горячей штамповки изделий с отверстием из цилиндрических заготовок, включающий предварительное формообразование заготовки, образование в полученном полуфабрикате глухого отверстия обратным выдавливанием и удаление днища глухого отверстия [2] При таком способе технологические возможности расширяются, так как возможна штамповка изделий из цилиндрических заготовок, диаметр которых отличен от наружного диаметра изделия. Это достигается за счет предварительной свободной осадки заготовки перед предварительным формообразованием. Осадка приближает диаметр заготовки к наружному диаметру изделия и позволяет центрировать заготовку при предварительном формообразовании. Однако при этом усложняется технологический процесс за счет увеличения переходов штамповки. При таком способе также при необходимости получения точного сквозного отверстия имеет место повышенный объем механической обработки, связанный с удалением днища. Так, в случае вырубки днища необходима механическая обработка отверстия, связанная с заужением отверстия в зоне вырубки. При удалении днища изделия механической обработкой без вырубки необходима, например, подрезка нижнего торца изделия на величину, превышающую толщину днища.

Цель изобретения упрощение технологического процесса за счет уменьшения переходов штамповки исключением осадки заготовки перед предварительным формообразованием, а также сокращение механической обработки и расхода металла, связанных с удалением днища.

Указанная цель достигается тем, что в способе горячей штамповки изделий с отверстием из цилиндрических заготовок, включающем предварительное формообразование заготовки, образование в полученном полуфабрикате обратным выдавливанием глухого отверстия и последующее удаление днища глухого отверстия, в процессе предварительного формообразования на нижнем торце полуфабриката получают технологический цилиндрический, расположенный соосно полуфабрикату выступ, диаметр которого составляет от 1,13 до 1,21 от диаметра глухого отверстия, используют цилиндрическую заготовку с диаметром, составляющим от 0,93 до 0,96 от диаметра цилиндрического выступа, днище образуют в упомянутом цилиндрическом выступе, а удаление днища осуществляют путем удаления выступа.

На фиг. 1 показано предварительное формообразование; на фиг. 2 - формообразование глухого отверстия обратным выдавливанием; на фиг. 3 - удаление технологического цилиндрического выступа отрывом; на фиг. 4 то же, механической обработкой.

Способ осуществляется следующим образом. Цилиндрическая заготовка 1 диаметром d1 после нагрева подвергается предварительному формообразованию, например, осадкой, в матрице 2 пуансоном 3 до получения полуфабриката 4. При этом за счет выемки 5 в матрице 2 на нижнем торце полуфабриката 4 получают технологический цилиндрический соосный изделию выступ 6 диаметром d2. При этом в холодном состоянии диаметр d1 составляет 0,93-0,96 от диаметра d2. Так как диаметр выемки 5 берется больше диаметра цилиндрического выступа на величину температурной усадки, и практически на эту же величину увеличивается диаметр заготовки при нагреве, зазор между заготовкой 1 и выемкой 5 в нагретом состоянии заготовки определяется соотношением d1 и d2 и перед предварительным формообразованием заготовка 1 центрируется в матрице 2 за счет установки в выемке 5. Далее после предварительного формообразования в той же матрице 2 осуществляют формообразование глухого отверстия диаметром d3 обратным выдавливанием пуансоном 7 до получения изделия 8 и днища 9, которое формируют в цилиндрическом выступе 6. При этом в холодном состоянии диаметр цилиндрического выступа d2 составляет 1,13-1,21 от диаметра глухого отверстия d3.

Далее осуществляют удаление днища путем удаления технологического цилиндрического выступа. Это достигается например отрывом технологического цилиндрического выступа 6 с днищем 9 по плоскости 10 соприкосновения с торцем изделия 8. После этого механической обработкой с получением фаски 11 удаляют следы отрыва. Отрыв днища возможен в холодном и горячем состоянии. Возможно также удаление днища путем удаления технологического цилиндрического выступа механической обработкой. Для этого осуществляют съем металла по торцу 12 мзделия 8 и по цилиндрической поверхности 13 технологического цилиндрического выступа 6 до отделения днища 9.

Пример осуществления способа. В два перехода и последующим удалением днища горячей штамповкой получали втулку наружным диаметром 32,5 мм, с внутренним сквозным отверстием диаметром 24 мм, длиной 53 мм и утолщением в виде шестигранника S 34 мм длиной 18 мм. Материал сталь 30. Температура индукционного нагрева заготовки 950-1000^oС. Высота технологического цилиндрического выступа 4 мм. Толщина днища 4 мм. Удаление технологического цилиндрического выступа отрывом и механической обработкой.

Определение оптимального отношения d2/d3 изменением диаметра d2 указано в табл.1.

Как видно из табл. 1, оптимальным отношением d2/d3 является 1,13-1,21. При d2/d3 меньше 1,13 имеет место повышенный износ рабочей кромки пуансона для обратного выдавливания из-за узости перемычки между рабочей кромкой и полостью матрицы. При d2/d3 более 1,21 имеет место недостаточно локализованная поверхность отрыва при удалении технологического цилиндрического выступа. Это приводит к невозможности удаления следов отрыва механической обработкой с получением только фаски, а требует дополнительных припусков на механическую обработку и ведет к увеличению расхода металла.

При d2/d3 1,13-1,21 стойкость пуансона для обратного выдавливания приемлемая, при удалении технологического цилиндрического выступа поверхность отрыва локализованная, следы отрыва удаляются механической обработкой с получением только фаски при минимальном расходе металла.

Определение оптимального отношения d1/d2 изменением диаметра d1 при постоянном диаметре d2 27 мм приведено в табл.2.

Как видно из табл.2, оптимальным отношением d1/d2 является 0,93-0,94.

При d1/d2 меньше 0,93 имеет место несимметричное оформление шестигранной головки (с одной стороны большой вертикальный заусенец, с другой стороны - непроштамповка грани шестигранника). Это связано с недостаточностью центрирования заготовки в матрице ввиду увеличенного зазора между заготовкой и выемкой матрицы. При d1/d2 больше 0,96 имеет место затрудненная установка заготовки в выемку матрицы как при ручной, так и при механизированной установках. Это связано с недостаточностью зазора между заготовкой и выемкой матрицы и образованием на заготовке затрудняющей установку окалины.

При d1/d2 0,93-0,96 установка заготовки в выемку матрицы удовлетворительная, и центрирование заготовки в матрице обеспечивает симметричное оформление изделия.

Преимуществом способа является то, что при обратном выдавливании днище формируется не в самом полуфабрикате, а в технологическом цилиндрическом выступе, наличие которого одновременно используется для центрирования заготовки в матрице. Благодаря этому при удалении днища путем удаления технологического цилиндрического выступа имеют место минимальный объем механической обработки и минимальный расход металла.

Для обоих вариантов, относящихся к предлагаемому способу штамповки, расход металла и объем механической обработки, связанные с удалением днища, меньше, чем для обоих вариантов, относящихся к способу штамповки, соответствующему прототипу.

Центрирование заготовки в матрице позволяет штамповать изделия из заготовок, диаметр которых отличен от диаметра изделия без предварительной свободной осадки, что упрощает технологический процесс и штамповую оснастку.

Использование: в области обработки металлов давлением при получении методом горячей штамповки изделий с отверстием например типа втулок с односторонним утолщением. Сущность изобретения: осуществляют предварительное формообразование цилиндрической заготовки с получением полуфабриката, имеющего на нижнем торце технологический цилиндрический, расположенный соосно полуфабрикату выступ. Диаметр выступа составляет от 1,13 до 1,21 от диаметра глухого отверстия, которое получают в полуфабрикате обратным выдавливанием. Диаметр используемой заготовки составляет от 0,93 до 0,96 от диаметра выступа. Затем производят удаление днища путем удаления выступа. 2 табл., 4 ил.

Способ горячей штамповки изделий с отверстием из цилиндрических заготовок, включающий предварительное формообразование заготовки, образование в полученном полуфабрикате обратным выдавливанием глухого отверстия и последующее удаление днища глухого отверстия, отличающийся тем, что в процессе предварительного формообразования на нижнем торце полуфабриката получают технологический цилиндрический, расположенный соосно полуфабрикату выступ, диаметр которого составляет 1,13 1,21 от диаметра глухого отверстия, используют цилиндрическую заготовку с диаметром, составляющим 0,93 0,96 от диаметра цилиндрического выступа, а удаление днища осуществляют путем удаления выступа.