УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ШТАМПОДЕРЖАТЕЛЯ С ШАБОТОМ МОЛОТА Российский патент 1997 года по МПК B21J13/06 

Изобретение относится к машиностроению, точнее к конструкции кузнечно-штамповочного оборудования.

Известна конструкция составного шабота штамповочного молота (авт. св. N 1250377, кл. B 21 J 13/04, 13/00).

Недостатком такой конструкции является сложность конструкции, трудоемкость изготовления, требующая к тому же уникального специализированного оборудования и технологии.

Известны также конструкции узла соединения штамподержателя с шаботом молота (авт. св. N 997942, кл. B 21 J 13/02, 08.10.81, N 1016028, кл. B 21 J 13/06, 27.10.81 г, N 1097423, кл. B 21 J 13/06, 16.04.83).

Общим недостатком указанных конструкций узла соединения штамподержателя с шаботом является сложность конструкции, включающая большое количество деталей, сложные конфигурации сопрягаемых контактных поверхностей клинового соединения, работающего в наиболее сложных условиях, (если его рассмотреть с позиций количества взаимодействующих разнонаправленных и интенсивных динамических усилий), трудоемкость изготовления клинового соединения из-за необходимости более точной подгонки сопрягаемых контактных поверхностей.

А в первом случае (ав. св. N 997942) интенсивный износ контактных поверхностей боковых плоскостей штамподержателя и клиньев из-за уменьшения их площади и соответственного увеличения удельных нагрузок.

Известен узел соединения штамподержателя с шаботом молота, содержащим цельнометаллический клин (например, авт. св. N 1072075, кл. B 21 J 13/04, 1983, см. также еще более близкий вариант к предлагаемому по чертежам П/О "ИЖСТАЛЬ" NN 25062361 СВ И 25092361, базовый объект).

Недостатком такого узла соединения является высокая жесткость, преимущественно в горизонтальном (поперечном клину) направлении, высокие динамические нагрузки и неравномерность распределения их по площади контакта боковых стенок паза шабота, высокий уровень звуковых колебаний. Это приводит к возникновению трещин в угловых краевых зонах паза шабота. После относительно непродолжительного времени работы шабот выходит из строя, т.е. ресурс работы шабота недостаточно высок.

Недостаточно высокий ресурс работы шабота, а также и штамподержателя обусловлены кроме жесткости соединения еще погрешностями в подгонке размеров контактных плоскостей сопрягаемых деталей. Имеются в виду прежде всего обеспечение взаимопараллельности, плоскости боковых поверхностей штамподержателя, клина и паза шабота, а также совокупное с ними расположение горизонтальных контактных плоскостей паза шабота к нижней плоскости штамподержателя и взаимосопрягаемости последних.

Эти погрешности и создают неравномерность и, следовательно, повышенность в отдельных зонах сопряжений динамических и статических нагрузок, особенно опасных в угловых краевых зонах шабота и штамподержателя.

Наиболее близким по числу совпадающих отличительных признаков является известный узел соединения штамподержателя с шаботом молота (авт. св. N 1333466, кл. B 21 J 13/00, заявл. 30.08.85, прототип). Этот узел, как и предлагаемый, кроме клина, замкового элемента содержит в замке прокладки (вставки 7) между боковыми поверхностями гнезда шабота и ответными поверхностями штамподержателя.

Недостатками этого узла является те же, (только что выше перечисленные при предыдущих перечисленных аналогах).

Но кроме вышеупомянутых добавляются следующие недостатки: сложность конструкции составленного клина, состоящего из ряда элементов (шесть вместо одного), сложность прокладки (вставки) из-за фигурности формы, сложность конструкции боковой стенки паза шабота из-за необходимости изготовления продольного паза (6) в боковой стенке, причем требующего специального оборудования.

По этой причине трудоемкость изготовления деталей узла соединения довольно высока. Кроме того, дополнительную сложность стыковки контактных опорных плоскостей вносит выполнение данной части штамподержателя выпуклой из двух плоскостей, пересекающихся по оси шабота (назовем это пересечение выступом). Этот выступ точно должен попасть во впадину в данной части гнезда шабота при условии заклинивания штамподержателя клином.

Центрировать точно по оси шабота штамподержатель будет весьма непросто каждый раз при монтаже.

Задачей, решаемой изобретением, является уменьшение указанных недостатков, а именно, снижение жесткости узла соединения, улучшение сопрягаемости контактных поверхностей деталей, упрощение конструкции и, как следствие, повышение ресурсов работы шабота, снижение динамичности и уровня звуковых колебаний, снижение затрат на изготовление и эксплуатацию.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что узел соединения штамподержателя с шаботом молота, содержащий клин, размещенный в гнезде шабота между его боковой поверхностью и боковой поверхностью штамподержателя, а также замковый элемент, образованный в гнезде боковыми поверхностями шабота со стороны, противоположной клину и ответными поверхностями штамподержателя и расположенными между ними прокладками, выполнен так, что прокладки состоят по меньшей мере из одного листового материала с модулем упругости меньше модуля упругости материала шабота, при этом соотношение между их величинами выбирают в интервале:

где E мат. прокл. модуль упругости листового материала прокладки;
E мат. шаб. модуль упругости материала шабота.

Причем, может быть целесообразным устанавливать прокладки и между боковой плоскостью штамподержателя и встречной контактной плоскостью клина, а также между днищем паза шабота и ответной нижней горизонтальной плоскостью штамподержателя, при этом общую толщину каждой прокладки предпочтительно принять в пределах 0,001 0,030 высоты крепежного клина и для размещения и фиксации прокладок на наружных боковых плоскостях штамподержателя могут быть выполнены выемки, глубина каждой из которых должна быть равна 0,65 0,90 толщины прокладки.

При соотношении E мат.прокл./E мат.шаб.<0,2 при режиме асимметричного нагружения штампа (и штамподержателя), будут происходить локальные повышенные пластические деформации листовой прокладки даже в начальный период работы. Это приведет к нарушению плоскости контактных поверхностей, ухудшению их сопрягаемости, повышению местных контактных напряжений, увеличению динамичности и уровня звуковых колебаний.

При соотношении E мат. прокл./E мат.шаб.> 0,95, не будет в достаточной мере обеспечиваться снижение жесткости узла соединения, улучшение сопрягаемости контактных поверхностей, выравнивание и снижение контактных напряжений и, следовательно, не будет увеличен в достаточной степени ресурс работы узла, не будут снижены в достаточной степени динамичность и уровень звуковых колебаний.

При общей толщине прокладки < 0,001 высоты крепежного клина, резко уменьшается степень сопрягаемости контактных поверхностей, не будет достигаться снижение жесткости узла и, как следствие снижение степени достижения решаемой задачи.

При общей толщине прокладки > 0,030 высоты крепежного клина, неоправдано увеличиваются расход материала на прокладки.

При глубине выемок < 0,65 общей толщины прокладки, может не достигаться фиксация в выемке верхних слоев многослойных прокладок.

При глубине выемки > 0,90 общей толщины прокладки, может произойти соприкосновение краев выемки с ответной контактной поверхностью, так как пластическая деформация совместно с упругой могут превзойти размер выступающей из выемки части прокладки.

Это приведет к нарушению плоскостности и сопрягаемости контактных поверхностей и соответствующему снижению степени решаемой задачи.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию, снизить жесткость узла соединения штамподержателя с шаботом, уменьшить погрешности в подгоне контактных плоскостей сопрягаемых деталей и, как следствие, существенно увеличить ресурс работы шабота молота, частично штамподержателя, снизить затраты на изготовление узла и повысить соответственно экономическую эффективность производства. Снижаются динамичность и уровень звуковых колебаний.

Реализация технического решения в производстве не вызывает сомнений, так как достаточно технологично в изготовлении и эксплуатации.

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого технического решения обосновываются тем, что признаков, а тем более совокупности признаков, аналогичных предлагаемым признакам, не обнаружено ни в одном из технических решений, рассмотренных при проверке новизны и сопостовительном анализе.

На фиг. 1 показан вид А на фиг. 2 вид торца штамподержателя; на фиг. 2 план узла соединения, вид сверху; на фиг. 3 сечение I-I на фиг. 2; на фиг. 4 сечение II II на фиг. 2); на фиг. 5 сечение III III на фиг. 3; на фиг. 6 сечение IV IV на фиг.3; на фиг. 7 сечение V V на фиг. 4.

Обозначения позиций на чертежах: 1 шабот; 2 -штамподержатель; 3 клин крепежный для соединения (закрепления) штамподержателя с шаботом молота; 4 -прокладка верхняя между боковыми плоскостями штамподержателя и паза шабота в зоне замкового элемента узла соединения; 5 прокладка нижняя между боковыми плоскостями штамподержателя и паза шабота в зоне замкового элемента узла соединения; 6 прокладка между боковыми плоскостями штамподержателя и крепежного клина; 7 прокладка между днищем паза шабота и нижней горизонтальной плоскостью штамподержателя, эту прокладку рекомендуется выполнять преимущественно из одного слоя листового материала; 8 конец прокладки 7, загнутый для фиксации ее на днище паза шабота; H высота крепежного клина 3 (фиг. 1 и 4); δ общая толщина прокладки (4, 5 и 6) боковых плоскостей; d₁ толщина прокладки 7; h глубина выемки для размещения прокладок 4, 5 и 6;
Причем: h = δ-(0,10÷0,35)δ (согласно п.3 формулы изобретения), d = (0,0001÷0,030)H
Предлагаемое изобретение может быть реализовано частично или полностью в зависимости от типоразмеров молота. Чем крупнее молот, тем в большем объеме может быть использовано изобретение.

На молотах меньшей и средней мощности может быть использован только первый пункт формулы изобретения или 1-й, 3-й и 5-й, а на молотах средней и особенно наибольшей мощности (10, 16 и 25-и тонных по массе падающих частей) могут быть использованы 1-й, 3-й, 4-й, 5-й пункты формулы или 1-й, 2-й, 3-й, 5-й пункты или, наконец, все пять пунктов формулы.

Монтаж заявляемого узла соединения штамподержателя с шаботом молота осуществляется в следующей последовательности.

При использовании прокладки 7, она выкраивается по ширине плоской части днища паза шабота 1, укладывается на днище так, чтобы концы прокладки выходили за пределы паза (боковой стенки шабота) примерно на равные расстояния (20 50 мм).

После этого на прокладку 7 в паз устанавливается штамподержатель с предварительно установленными в выемки его боковых стенок прокладками 4 и 5 (при необходимости и 6). Штамподержатель устанавливается к боковой стенке паза к противоположной от клина, замковой стороне. Затем в зазор вводится крепежный клин 3 и забивается. Концы 8 прокладки 7, выступающие за пределы паза, сгибаются вниз по боковым стенкам шабота.

Прокладки 4,5 и 6 в выемки на боковых наружных сторонах штамподержателя 2 могут быть установлены без дополнительного закрепления. Хотя для удобства монтажа могут быть слегка закреплены в выемках, например, обычной электродуговой сваркой в нескольких точках по углам или и по периметру. При отсутствии выемок такое закрепление может быть осуществлено и легкой точеной сваркой (контактной) или клейким материалом.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к конструкции кузнечно-штамповочного оборудования. Сущность изобретения: узел соединения штамподержателя с шаботом молота содержит клин, размещенный в гнезде шабота между его боковой поверхностью и боковой поверхностью штамподержателя, а также замковый элемент, образованный в гнезде боковыми поверхностями шабота со стороны, противоположной клину, и ответными боковыми поверхностями штамподержателя и расположенными между ними прокладками. Прокладки выполнены по меньшей мере из одного слоя листового материала с модулем упругости меньше модуля упругости материала шабота и их соотношение лежит в интервале (0,2 - 0,95). Прокладки также могут быть установлены между штамподержателем и клином, а также - между днищем паза шабота и нижней поверхностью штамподержателя. Толщина каждой прокладки равна 0,001 - 0,030 высоты клина. На наружных боковых плоскостях штамподержателя выполнены выемки для размещения прокладок глубиной 0,65 - 0,90 от общей толщины прокладки. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Узел соединения штамподержателя с шаботом молота, содержащий клин, размещенный в гнезде шабота между его боковой поверхностью и боковой поверхностью штамподержателя, а также замковый элемент, образованный в гнезде боковыми поверхностями шабота со стороны, противоположной клину, и ответными боковыми поверхностями штамподержателя и расположенными между ними прокладками, отличающийся тем, что прокладки выполнены по меньшей мере из одного слоя листового материала с модулем упругости, меньшим модуля упругости материала шабота, при этом соотношение между их величинами выбирают в интервале

где E_{мат.прокл} модуль упругости листового материала прокладки;
E_{мат.шаб} модуль упругости материала шабота. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что между боковой плоскостью штамподержателя и встречной контактной плоскостью клина также установлена прокладка из аналогичного материала. 3. Узел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между днищем паза шабота и нижней горизонтальной плоскостью штамподержателя также установлена прокладка. 4. Узел по пп.1 3, отличающийся тем, что общая толщина каждой прокладки принята в пределах 0,001 0,030 высоты крепежного клина. 5. Узел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для размещения и фиксации прокладок на наружных боковых плоскостях штамподержателя выполнены выемки, глубина каждой из которых равна 0,65 0,90 обшей толщины прокладки.