Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полых фланцевых поковок объемной штамповкой.
Известен способ изготовления полых фланцевых поковок с глухой полостью, включающий фигурную осадку исходной заготовки, формирование закрытой прошивкой полуфабриката высотой меньше высоты окончательно отштампованной поковки, имеющего фланцевое утолщение и ступицу с окончательно оформленной донной частью путем перемещения металла из центральной части бочки во фланцевое утолщение, окончательную штамповку прямым выдавливанием ступицы с одновременным формообразованием фланца (см. Кузнечно-штамповочное производство, 1981 г., N 9, стр. 18, 19. Статья И.М. Позняковский, Ю.М. Чабин, М.Г. Кайнер "Горячее выдавливание полых тяжелых поковок").
К недостаткам данного способа следует отнести образование торцового заусенца при закрытой прошивке (это ведет к снижению стойкости инструмента и перерасходу металла), низкую точность поковок по высоте. Кроме того, в связи с тем, что выдавливание ступицы осуществляется в закрытом штампе, во избежание образования дефекта типа застойной зоны на периферии фланца, переход от фланца к ступице выполняют конусным. В результате поковка имеет дополнительный напуск, что влечет за собой повышенный расход металла.
Известен способ изготовления полых фланцевых поковок (патент N 1552460, кл. B 21 K 21/00, 1993), включающий осадку заготовки до диаметра, равного диаметру фланцевого утолщения полуфабриката, формирование полуфабриката в открытом штампе до получения высоты не менее высоты окончательно отштампованной поковки, при этом увеличивают высоту полуфабриката путем перемещения металла выдавливанием из центральной части бочки в ступицу, длину которой определяют по формуле
Lc ≥ lc ≥ T + R0 + Rф,
где Lc - длина ступицы поковки; lc - длина ступицы полуфабриката; T - толщина донной перемычки; R0 - радиус сопряжения перемычки с боковой поверхностью полости поковки; Rф - радиус сопряжения фланца с боковой поверхностью ступицы,
а высоту фланцевого утолщения определяют по формуле
Hф ≅ hф ≅ 1,5 (dф - D0),
где Hф - высота фланцевого утолщения поковки; hф - высота фланцевого утолщения полуфабриката; dф - диаметр фланцевого утолщения полуфабриката; D0 - диаметр полости поковки.
Вышеназванный способ имеет ограниченные технологические возможности. Таким способом можно получать поковки относительно простой конфигурации. Он не позволяет изготовить поковки со сложной конфигурацией фланцевой и ступичной частей, а также поковки с развитым фланцем, когда отношение диаметра фланцевого утолщения окончательно отштампованной поковки Dф к диаметру ступицы окончательно отштампованной поковки Dc больше 2,5. Кроме того, этим способом невозможно получить поковки с низкой ступицей
Lc < T + R0 + Rф
Поставлена задача разработать способ изготовления полых фланцевых поковок с более широкими технологическими возможностями, позволяющими получать поковки с развитым фланцем, поковки со сложной конфигурацией ступичной и фланцевой частей, а также поковки с низкой ступицей
Lc < T + R0 + Rф
Технический результат в способе изготовления полых фланцевых поковок, включающем осадку исходной заготовки, формирование полого полуфабриката с образованием фланцевого утолщения и ступицы с перемычкой путем перемещения металла выдавливанием из центральной части в ступицу и окончательную штамповку прямым выдавливанием с одновременным формообразованием фланца,
формирование фланцевого утолщения полуфабриката проводят путем перемещения металла осадкой в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения до размеров в плане, не превышающих размеров в плане фланца окончательно отштампованной поковки, а полость полуфабриката формируют глубиной в пределах 0,8 - 1,2 от глубины полости окончательно отштампованной поковки.
Перемещение металла осуществляют осадкой по всей поверхности фланцевого утолщения полуфабриката.
Перемещение металла осуществляют осадкой по части поверхности фланцевого утолщения полуфабриката.
Перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в радиальном направлении.
Перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении под углом к оси полуфабриката.
Перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении вертикальной оси полуфабриката.
Осадку исходной заготовки осуществляют на вставках с фасонной контактной поверхностью.
Осадку исходной заготовки осуществляют на вставках со сферической контактной поверхностью до образования шара.
Формирование фланцевого утолщения полуфабриката осадкой (верхняя и нижняя части фланцевой поверхности контактируют с инструментом) путем перемещения металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения позволяет за один переход произвести значительное перемещение металла, в частности, в радиальном направлении и получить развитый фланец. При этом в плане размеры фланца полуфабриката не должны превышать размеров в плане фланца окончательно отштампованной поковки, в противном случае будут наблюдаться резкий перерасход металла, снижение стойкости инструмента и качества поковок.
При формировании полости полуфабриката менее 0,8 глубины полости окончательно отштампованной поковки процесс деформации не устойчив и возможно появление дефектов в виде утонения стенок, отрыва дна полости, незаполнения углов, а также образования складок.
При формировании полости полуфабриката более 1,2 глубины полости окончательно отштампованной поковки процесс деформации также не устойчив и сопровождается образованием дефектов на ступице в виде складок. В местах сопряжения поверхностей матрицы и выталкивателя в результате повышенных контактных напряжений, вызванных избытком металла, образуется торцевой заусенец и резко снижается стойкость штампового инструмента.
Направление перемещения металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения полуфабриката определяется геометрией окончательно отштампованной поковки. Например, при изготовлении поковок с утолщением на периферийной части фланца, осадку фланца полуфабриката ведут только на части поверхности, прилегающей к полости ступицы, а перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении вертикальной оси полуфабриката.
При изготовлении поковок с фланцем в виде чаши перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении под углом к вертикальной оси полуфабриката.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ изготовления полых фланцевых поковок отличается от прототипа.
В способе-прототипе формирование полуфабриката ведут путем перемещения металла выдавливанием из центральной части бочки в ступицу. При том размеры в плане (диаметр) полуфабриката остаются неизменными. Осадка фланца не происходит.
В предлагаемом способе формирование фланцевого утолщения полуфабриката проводят путем перемещения металла осадкой в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения до размеров в плане, не превышающих размеров фланца в плане окончательно отштампованной поковки.
В способе-прототипе длина ступицы полуфабриката lc должна удовлетворять условию
Lc ≥ lc ≥ T + R0 + Rф
В предлагаемом способе длина ступицы не регламентируется.
В способе-прототипе высоту фланцевого утолщения определяют по формуле
Hф ≅ hф ≅ 1,5 (dф - D0)
В предлагаемом способе высота фланцевого утолщения не регламентируется. По предлагаемому способу получена поковка ступицы детали автомобиля КАМАЗ номер по каталогу 4310-1802169 с высотой фланца полуфабриката hф меньше высоты фланца поковки Hф.
При сложном внешнем контуре фланцевой поковки теряется однозначность отнесения части поковки к ступице или фланцу. Использование формул прототипа, по которым определяются длина ступицы и высота фланца, затруднено.
В предлагаемом способе регламентируется глубина полости полуфабриката, пределы изменения которой не совпадают с прототипом.
В прототипе полуфабрикат имеет ступицу с окончательно оформленной донной перемычкой, т.е. размеры перемычки не меняются при окончательной штамповке.
В предлагаемом способе размеры перемычки не регламентируются. Как вариант, возможно расположение компенсатора в перемычке окончательно отштампованной поковки.
Эти отличительные признаки обеспечивают возможность получения поковок сложной конфигурации с развитым фланцем и низкой ступицей.
Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".
Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".
На фиг. 1 представлены технологические переходы штамповки; на фиг. 2 - конец процессов деформирования осаженной заготовки, полуфабриката и окончательно отштампованной поковки.
Способ изготовления полых фланцевых поковок реализуется следующим образом.
Полую фланцевую поковку получают за несколько переходов, например за три, в ходе которых исходную заготовку, полученную из прутка, осаживают, получая заготовку 1, далее заготовку прошивают, формируя фланцевое утолщение и ступичную часть, получая полуфабрикат 2, далее производят окончательную штамповку, получая отштампованную поковку 3.
Исходная заготовка, полученная из прутка, осаживается между вставками штампа 4 и 5. Вставки могут иметь фасонные или сферические контактные поверхности. Полученная в первом переходе заготовка 1 передается в штамп второго перехода, состоящий из вставки-съемника 6, пуансона 7, матрицы 8 и выталкивателя 9. Осаженную заготовку 1 устанавливают в полость матрицы 8. При движении ползуна пресса вниз пуансон 7 и вставка-съемник 6 деформируют осаженную заготовку 1: прошивают полость и одновременно формируют фланцевое утолщение и ступичную часть. Полуфабрикат извлекают из матрицы 8 выталкивателем 9 или снимают с пуансона 7 вставкой-съемником 6. Полученный полуфабрикат устанавливают в штамп третьего перехода, состоящий из вставки-съемника 10, пуансона 11, матрицы 12 и выталкивателя 13. Полуфабрикат 2 помещают в матрицу 12 штампа для окончательной штамповки и подвергают деформированию пуансоном 11 и вставкой-съемником 10. После завершения процесса деформирования окончательно отштампованную поковку 3 удаляют из матрицы 12 выталкивателем 13 или снимают с пуансона 11 вставкой-съемником 10.
В зависимости от геометрии окончательно отштампованной поковки определяется направление перемещения металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения полуфабриката. Например, при изготовлении поковок с утолщением на периферийной части фланца осадку фланца полуфабриката ведут только на части поверхности, прилегающей к полости ступицы, а перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении вертикальной оси полуфабриката.
При изготовлении поковок с фланцем в виде чаши перемещение металла в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения осуществляют в направлении под углом к вертикальной оси полуфабриката.
Пример конкретного выполнения полой фланцевой поковки детали 3518020-46152 из стали 20ХГТ ГОСТ 4543-71.
Исходную заготовку диаметром 90 мм и высотой 182 мм нагревают в индукционном нагревателе до ковочной температуры, подают в штамп горячештамповочного пресса 40000 кН на первую позицию штамповки, осаживают до получения шара диаметром 134 мм. Осаженную заготовку перекладывают в следующий ручей и формируют фланцевое утолщение полуфабриката путем перемещения металла осадкой в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения в радиальном направлении до диаметра фланца 210 мм. Полость полуфабриката формируют глубиной 43 мм. Высота полуфабриката 67 мм, а диаметр ступицы 80,7 мм. Полученный полуфабрикат перекладывают в окончательный ручей и штампуют поковку диаметром фланца 216 мм, глубиной полости 45 мм, высотой 71 мм и диаметром ступицы 81 мм.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ изготовления полых фланцевых поковок обладает более широкими технологическими возможностями, позволяющими получать поковки с развитым фланцем, поковки со сложной конфигурацией ступичной и фланцевой частей, а также поковки с низкой ступицей.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ФЛАНЦЕВЫХ ПОКОВОК | 2002 |
|
RU2217262C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК ТИПА КРЫШЕК ИЛИ ДНИЩ | 2013 |
|
RU2567416C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВКИ С ВЫСОКОЙ СТУПИЧНОЙ ЧАСТЬЮ, ИМЕЮЩЕЙ ГЛУБОКУЮ ПОЛОСТЬ, ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКОЙ | 2007 |
|
RU2344897C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ПОКОВОК С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ОТВЕРСТИЕМ | 2004 |
|
RU2275272C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК СО СТЕРЖНЕМ | 2004 |
|
RU2280528C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК СО СТЕРЖНЕМ | 2004 |
|
RU2273542C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК ВЫДАВЛИВАНИЕМ | 2001 |
|
RU2205722C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПОКОВОК С БОКОВЫМ ОТРОСТКОМ | 2007 |
|
RU2344898C2 |
Штамп для открытой объемной штамповки с расширяющимся облойным мостиком | 2020 |
|
RU2756213C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК ТИПА ПОВОРОТНЫХ КУЛАКОВ | 2004 |
|
RU2273541C1 |
Изобретение относится к обработке металлов давлением. Способ изготовления полых фланцевых поковок включает осадку исходной заготовки, формирование полого полуфабриката с образованием фланцевого утолщения и ступицы с перемычкой путем перемещения металла выдавливанием из центральной части в ступицу и окончательную штамповку прямым выдавливанием с одновременным формообразованием фланца. Формирование фланцевого утолщения полуфабриката проводят путем перемещения металла осадкой в сторону свободной поверхности фланцевого утолщения до размеров в плане, не превышающих размеров фланца в плане окончательно отштампованной поковки. Полость полуфабриката формируют глубиной в пределах 0,8-1,2 глубины полости окончательно отштампованной поковки. Техническим результатом изобретения является разработка способа изготовления полых фланцевых поковок с более широкими технологическими возможностями. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
SU 1552460 A1, 20.06.1996 | |||
Способ ковки поковок дисков с осевым отверстием | 1988 |
|
SU1641498A1 |
US 4413496 A, 08.11.1983 | |||
Кварцевый генератор | 1984 |
|
SU1197038A1 |
Авторы
Даты
2001-06-27—Публикация
2000-02-04—Подача