УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАЛЬНОЙ ШТАМПОВКИ Российский патент 2002 года по МПК B21K1/12 B21J13/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к радиальной штамповке канавок, например, при производстве стержневых фильтрующих элементов топливных насосов.

Известен (см., например, а.с. SU 1484427 A1) штамп для радиальной штамповки звездочек, который содержит радиально расположенные пуансоны и снабжен прижимной плитой. Последняя во время штамповки жестко связывается посредством узла силового замыкания с обоймой, в которой размещены радиальные пуансоны.

Существенным недостатком известного устройства является то, что оно позволяет обрабатывать лишь плоские заготовки деталей с центральным отверстием. Радиальная же штамповка валов на нем невозможна.

Известно устройство для радиальной штамповки, являющееся прототипом предлагаемого решения (см., например, а.с. SU 1484430 A1), на котором возможно выдавливание канавок и шлицев на деталях типа валов.

Устройство содержит сепаратор с радиальными пазами, в которых размещены пуансоны, стакан с конической внутренней поверхностью с возможностью перемещения вдоль оси корпуса и взаимодействия с пуансонами. Для повышения качества изделий рабочие кромки пуансонов выполнены профильными.

Однако известное устройство также имеет существенные недостатки. Оно не обеспечивает возможность радиального выдавливания канавок, смещенных друг относительно друга по длине вала с шагом, неодинаковым в различных его сечениях.

Боковые стороны рабочих частей пуансонов выполнены в виде плоскостей. В связи с этим при радиальном выдавливании канавок и шлицев, имеющих малые окружные шаги, они не обеспечивают требуемую точность диаметральных размеров по длине вала.

Призматическая форма пуансонов, располагающихся в сепараторе, придает устройству низкую жесткость, что уменьшает точность окружного расположения выдавливаемых на валах канавок или шлицев.

Устройство имеет только один подпружиненный упор для установки заготовки, расположенный в неподвижной части устройства. Это уменьшает надежность работы его и позволяет выдавливать требуемые профили, расположенные только на одном конце заготовки; затрудняет выдавливание профилей на заготовках, изменяющих в процессе выдавливания свою длину в осевом направлении.

Обеспечить повышение качества получаемых изделий, надежность в работе и расширение технологических возможностей стало возможным, используя предлагаемое устройство, содержащее корпус, сепаратор с радиальными пазами, в которых размещены пуансоны с рабочим профилем на передней части, стакан с конической внутренней поверхностью, имеющий возможность перемещения вдоль оси, взаимодействуя с пуансонами и подпружиненные центры для установки заготовки, при этом рабочие профили пуансонов смещены вдоль оси корпуса в шахматном порядке относительно друг друга на величину, равную 0,2-0,5 их длины так, что шаги между ними в верхней и нижней частях имеют вдвое больший размер, чем в центральной части, а на боковых сторонах рабочей части по длине каждого из пуансонов непосредственно за рабочим профилем выполнены радиусные выкружки глубиной f=0,05-0,20 мм, причем радиус выкружки выбран из условия R=(1÷5)Н, где Н - высота рабочего профиля пуансона.

Пуансоны в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, выполнены в форме секторов с установленными между ними подпружиненными буферами.

Подпружиненные центры для установки заготовки, расположены в его подвижной и неподвижной частях.

На фиг. 1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - развертка передних рабочих частей пуансонов; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б рабочей части пуансона на длине l₂ на фиг.2; на фиг.5-7 - схемы радиального выдавливания металла рабочими частями пуансонов.

Устройство для радиальной штамповки продольных канавок на валах состоит из корпуса 1, устанавливаемого на неподвижной нижней плите 2. В корпусе размещен сепаратор 3, в радиальных пазах которого установлены пуансоны 4, на передней части которых выполнен рабочий профиль. Каждый из пуансонов отводится от заготовки пружинным буфером 5, радиально расположенным в сепараторе. В плоскости, перпендикулярной оси корпуса, пуансоны выполнены в виде секторов. Такая форма их обеспечивает в работе высокую жесткость устройства, что положительно сказывается на точностных параметрах изделия. Для улучшения центрирования и симметричности расположения пуансонов в средней части пуансонов выполнены выборки, в которых размещены пружинные буферы 6. К верхней подвижной плите 7 устройства крепится стакан 8, получающий возможность перемещения вдоль оси корпуса. Внутренняя поверхность стакана имеет коническую поверхность, которая контактирует с пуансонами 4. Заготовка 9 устанавливается в двух подпружиненных центрах: нижнем 10, размещенном в неподвижном корпусе 1 и сепараторе 3, и верхнем 11, размещенном в подвижной верхней плите 7 и стакане 8. Верхняя плита крепится к ползуну пресса с помощью хвостовика 12. Верхняя и нижняя плиты связаны между собой направляющими колонками, которые на разрезе не показаны.

Устройство работает следующим образом.

В нерабочем состоянии стакан 8 вместе с верхней плитой и ползуном пресса находятся в верхнем положении. Пуансоны 4 освобождены и под действием усилия пружинных буферов 5 одновременно отводятся от заготовки 9, прижимаясь своими затылочными частями к стенке сепаратора 3. Пружины нижнего 10 и верхнего 11 центров разжаты.

Для выдавливания канавок заготовка устанавливается между пуансонами на подпружиненном центре 10. Ползуну пресса сообщается рабочий ход вниз. Вместе с ползуном вниз перемещаются верхняя плита 7 и закрепленный на ней стакан 8, центр 11 фиксирует заготовку, а коническая внутренняя поверхность стакана, контактируя с пуансонами, перемещает их в радиальном направлении к заготовке 9, сжимая пружинные буферы 5. Одновременно пружинные буферы 6, размещенные в средней части пуансона 4, выбирают возможные зазоры между ними и равномерно размещают их по наружному диаметру заготовки. В процессе выдавливания канавок в заготовке, металл, вытесняемый пуансонами, идет как на увеличение наружного диаметра, так и удлинение заготовки, поэтому центры 10 и 11 выполнены с помощью пружин плавающими.

При обратном ходе ползуна стакан 8 с верхней плитой поднимаются вверх, освобождая пуансоны. При этом буферы 5 синхронно отводят все пуансоны от заготовки 9. Одновременно буферы 6 раздвигают пуансоны в стороны друг от друга, создавая им возможность свободного перемещения и уменьшения трения по их боковым соприкасающимся поверхностям.

Для возможности радиального выдавливания канавок, смещенных друг относительно друга вдоль оси заготовки, рабочие профили пуансонов длиною l смещены вдоль оси корпуса в шахматном порядке относительно друг друга на величину l₁=(0,6-0,5)l. В результате этого шаги между ними в верхней и нижней частях устройства имеют вдвое больший размер 2S, чем в центральной его части длиною l₂, где размер шага равен S.

При радиальном выдавливании канавок участками пуансонов на длине l₁, когда они имеют увеличенные шаги 2S между собой, очаги деформации состоят из обособленных зон, примыкающих к рабочим профилям пуансонов. В результате этого металл течет как в радиальном, так и тангенциальном направлениях. Это приводит к увеличению диаметра заготовки с исходного d до диаметра d₁ и к удлинению исходной длины заготовки.

При выдавливании канавок центральными участками пуансонов на длине l₂, когда они имеют уменьшенные вдвое шаги 2S между собой, течение металла происходит также в двух направлениях - радиальном и тангенциальном. Однако в отличие от участков, расположенных на длине l₁, на центральном участке l₂ металл в большей степени течет в направлении увеличения длины заготовки. Увеличение диаметра заготовки на этом участке происходит в значительно меньшей мере: с исходного d до d₂. Объясняется это стесненными условиями течения металла в радиальном направлении из-за близко расположенных между собою рабочих профилей пуансонов. Течение металла в радиальном направлении как бы тормозится пуансонами, запирается ими.

В результате этого величины наружных диаметров изделия после операции выдавливания канавок будут разными на участках l₁ и l₂. На участках l₁ наружный диаметр выдавленного изделия будет больше, чем на участке l₂, d₁>d₂. Будет разной и высота выдавленного профиля канавки h₁>h₂. Это снижает точность и качество выдавленного изделия.

Для устранения этого недостатка на боковых сторонах рабочей части по высоте каждого из пуансонов непосредственно за рабочим профилем выполнены радиусные выкружки глубиной 0,05-0,2 мм, причем радиус выкружек выбран из условия R= (1-5)Н, где Н - высота рабочего профиля пуансона. Наличие радиусных выкружек снижает сопротивление и облегчает радиальное течение металла на участках l₂ пуансонов, как бы раскрывая их.

В результате этого наружные диаметры и высоты выдавленных профилей изделия на участках l₁ и l₂ оказываются практически одинаковые d₁=d₂ и h₁=h₂. Это повышает точность и качество выдавленного изделия.

Таким образом, в отличие от известного, предлагаемое устройство обеспечивает:
- расширение технологических возможностей за счет решения проблемы радиального выдавливания канавок, смещенных относительно друг друга с шагом, изменяющимся по длине вала;
- повышение точности изготовления изделия по наружному диаметру и высоте выдавленного профиля;
- синхронный подвод и отвод всех пуансонов и равномерное размещение их по наружному диаметру заготовки, что повышает надежность работы устройства и обеспечивает получение канавок с высокой точностью расположения;
- исключение перекосов пуансонов в сепараторе при их перемещениях, что повышает их стойкость и надежность работы устройства.

Использование: при производстве стержневых фильтрующих элементов топливных насосов методом радиальной штамповки. Сущность: рабочие профили пуансонов смещены вдоль оси в шахматном порядке относительно друг друга так, что шаги между ними в верхней и нижней частях имеют вдвое больший размер, чем в центральной части. По длине каждого пуансона на боковых сторонах рабочей части выполнены радиусные выкружки, снижающие сопротивление течению металла в радиальном направлении. Для повышения жесткости устройства пуансоны выполнены в форме секторов с установленными между ними пружинными буферами. Повышается надежность устройства и качество изделий за счет повышения жесткости устройства. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для радиальной штамповки канавок на валах, содержащее корпус, сепаратор с радиальными пазами, размещенные в них пуансоны с рабочим профилем на рабочей части, стакан с конической внутренней поверхностью, установленный с возможностью перемещения вдоль оси и взаимодействия с пуансонами, и подпружиненные центры для установки заготовки вала, отличающееся тем, что рабочие профили пуансонов выполнены смещенными вдоль оси корпуса в шахматном порядке относительно друг друга на величину 0,2-0,5 их длины с образованием шагов между ними в верхней и нижней частях корпуса, превышающих вдвое шаги в центральной части, а на боковых сторонах рабочей части по длине каждого из пуансонов, непосредственно за его рабочим профилем выполнены выкружки глубиной 0,05-0,20 мм и радиусом, выбранным из условия R= (1-5)Н, где Н - высота рабочего профиля пуансона. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пуансоны в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, выполнены в форме секторов с установленными между ними пружинными буферами. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подпружиненные центры расположены в его подвижной и неподвижной частях.