СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1998 года по МПК B21K5/20 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении инструмента фасонного профиля типа пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем, отверток и калибров, имеющих крестообразное сечение.

Известен способ изготовления пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем, включающий изготовление исходной заготовки, формовку холодным выдавливанием конуса с углом 120^o при вершине, штамповку предварительно крестообразного выступа, светлый отжиг, формирование окончательного крестообразного выступа, окончательную механическую обработку пуансонов [1].

К недостаткам способа можно отнести многооперационность, необходимость использования термической и доводочной операций.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ изготовления инструмента фасонного профиля типа пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем, включающий изготовление исходной заготовки, штамповку предварительной заготовки с рабочей частью в виде торцевого участка в форме конуса и сопряженного с ним меньшим основанием усеченного конуса из условия неравномерного распределения сопротивления деформации по высоте упомянутой рабочей части, окончательное формирование торцевой рабочей поверхности корпуса и штамповку выступа инструмента в виде оттиска крестообразного шлица [2].

К недостаткам способа относятся: образование складки между поверхностью, формирующей торцевую поверхность головки винтов (шурупов), и корпусом предварительной заготовки, и завышенное усилие выдавливания выступа в виде оттиска крестообразного шлица.

Формирование рабочей части предварительной ("шатровой") заготовки с неравномерным сопротивлением деформации по высоте соответствует качественному оформлению крестообразного выступа. В известном способе [2] это достигается за счет выдавливания "шатровой" заготовки с углом образующей усеченного конуса рабочей части к оси α₁ из исходной заготовки с углом образующей усеченного конуса рабочей части α₀ . При этом α₀ > α₁ . При такой схеме деформации упрочняются только поверхностные слои деформируемого материала, т.е. неравномерность сопротивлению деформации носит лишь поверхностный характер и качественное оформление крестообразного выступа может быть произведено лишь при режимах, указанных в известном способе. Способ включает деформацию выдавливанием с последующей осадкой рабочей части шатровой" заготовки, по объему превосходящей объем оттиска крестообразного шлица. Избыток металла, вытесняясь, образует складку между ранее сформированной торцевой плоскостью корпуса и торцевой плоскостью, сформированной из вытесненного избытка металла. Изготовление пуансонов для штамповки винтов и шурупов с фасонной головкой в форме полусферы, цилиндра, скругленного цилиндра или конуса, имеющих крестообразный или комбинированный шлиц, по известному способу приводит к появлению трещин на торцевой поверхности корпуса, чему способствует образующаяся складка.

Техническая задача изобретения состоит в расширении сортамента выпускаемого инструмента, повышении качества изготавливаемого инструмента и снижение энергоемкости процесса изготовления инструмента.

Поставленная задача решается тем, что при изготовлении инструмента фасонного профиля типа пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем неравномерность сопротивлению деформации по высоте рабочей части предварительной заготовки с углом образующей рабочей части к оси заготовки α₁ получают осадкой исходной заготовки с углом образующей рабочей части к оси α₀ , где α₀ < α₁ . При этом окончательную штамповку пуансонов для изготовления винтов и шурупов с крестообразным шлицем, имеющих головку в форме полусферы, цилиндра или скругленного цилиндра, производят за два перехода, оформляя на втором переходе оттиск формы головки.

Предлагаемая схема деформации (осадка) позволяет получить предварительную заготовку с неравномерным распределением деформации по высоте рабочей части (максимальным у большего основания усеченного конуса с углом образующей к оси α₁ ). В диаметральном сечении за счет объемного упрочнения неравномерность минимальная. Такая схема более благоприятна, так как неравномерное распределение сопротивлению деформации (упрочнение) по высоте рабочей части предварительной заготовки при выдавливании крестообразного выступа позволяет верхнему более пластичному слою заполнять крестообразную полость матрицы, препятствуя нижнему более прочному слою подсаживаться. При этом сочетание осадки (при формировании предварительной заготовки) с обратным выдавливанием (при формировании крестообразного выступа) позволяет получить хорошее заполнение оттиска шлица с минимальными усилиями за счет эффекта Баушингера (знакопеременная деформация). При этом снижается объем деформируемого металла по переходам и улучшаются условия его течения (отсутствуют условия выдавливания излишков металла в сужающуюся щель между деформирующим инструментом и ранее сформированной поверхностью торца корпуса заготовки. За счет изменения схемы деформации отсутствует вероятность появления складки.

При изготовлении пуансонов для штамповки изделий с головками в форме части сферы, цилиндра, скругленного цилиндра или скругленного конуса, имеющих крестообразный или комбинированный шлиц, окончательное формирование оттиска головки и шлица производят за два перехода. На втором переходе на плоской торцевой поверхности корпуса заготовки пуансона формируется окончательно фасонный оттиск формы головки с оттиском шлица. Отсутствие складки позволяет формировать оттиск формы головки на пуансоне без разрушения.

На фиг. 1 представлена исходная заготовка. На фиг. 2 представлена предварительная заготовка с углом образующей усеченного конуса рабочей части к оси α₁ . На фиг. 3 представлена окончательная заготовка с оттиском крестообразного шлица. На фиг. 4 представлена окончательная заготовка с оттиском крестообразного шлица и полукруглой головки.

Способ осуществляют при изготовлении пуансонов для штамповки винтов и шурупов с полупотайной, потайной и цилиндрической скругленной головками по ГОСТ 11450-80. ГОСТ 11651-80, DIN7981 и др., имеющих крестообразный шлиц по ГОСТ 10753-86 и др. на Магнитогорском метизно-металлургическом заводе в условиях инструментального цеха.

Из круглого прутка вытачивают исходную заготовку с рабочей частью в форме конуса (фиг. 1) с углом образующей к оси α₀, приблизительно равным 18^o. На первой прессовой операции осадкой формируют рабочую часть предварительной заготовки в форме усеченного конуса с углом наклона образующей к оси α₁ ≈ 26^°, сопряженного по меньшему основанию с конусом, имеющим угол при вершине 124^o (фиг. 2). На второй прессовой операции (фиг. 3) формируют окончательно оттиск крестообразного шлица и торцевую поверхность корпуса пуансона, формирующую плоскую торцевую поверхность головки изделия. Пуансоны для изготовления винтов с фасонной головкой дополнительно обрабатывают на третьей прессовой операции (фиг. 4), где окончательно формируют полость, образующую торцевую часть головки изделия. При изготовлении пуансонов под винт самонарезающий по DIN 7981 диаметром 5,5 мм со шлицем N 3 усилие выдавливания шлица составило 430 кН, что на 18% ниже способа, предусматривающего формирование креста с образованием складки. При выдавливании полости в форме полусферы на пуансоне отсутствовали трещины, характерные при изготовлении аналогичных пуансонов традиционным методом.

Использование: в области обработки металлов давлением при изготовлении инструмента фасонного профиля типа пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем. Сущность изобретения: из исходной заготовки в форме конуса путем осадки получают предварительную заготовку с рабочей частью в виде торцевого участка в форме конуса усеченного и сопряженного с ним конуса с углом наклона его образующей к оси заготовки, превышающим угол наклона образующей конуса исходной заготовки. Затем производят формирование торцевой рабочей поверхности корпуса инструмента одновременно со штамповкой выступа инструмента в виде оттиска шлица. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления инструмента фасонного профиля типа пуансонов для штамповки винтов и шурупов с крестообразным шлицем, включающий изготовление исходной заготовки, штамповку предварительной заготовки с рабочей частью в виде торцевого участка в форме конуса и сопряженного с ним меньшим основанием усеченного конуса из условия неравномерного распределения сопротивления деформации по высоте упомянутой рабочей части, окончательное формирование торцевой рабочей поверхности корпуса и штамповку выступа инструмента в виде оттиска крестообразного шлица, отличающийся тем, что исходную заготовку получают с рабочей частью в форме конуса, штамповку предварительной заготовки производят осадкой с углом образующей рабочей части к оси заготовки, превышающим угол наклона образующей конуса исходной заготовки, а формирование торцевой рабочей поверхности корпуса инструмента производят одновременно со штамповкой выступа инструмента в форме оттиска крестообразного шлица. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении пуансонов для изготовления винтов и шурупов с крестообразным шлицем, имеющих головку в форме полусферы, цилиндра с плоским основанием или цилиндра со сферическим основанием, формирование торцевой рабочей поверхности корпуса инструмента и штамповку выступа производят за два перехода, на втором из которых окончательно оформляют оттиск формы головки и шлица.