СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, ИМЕЮЩИХ МНОГОГРАННОЕ СЕЧЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК B21K1/46 B21J5/08 

Изобретение относится к холодной объемной штамповке и может быть использовано при изготовлении крепежных деталей с многогранным сечением, например, головок болтов, гаек.

Известен способ изготовления деталей с многогранным сечением, например, болтов и гаек, описанный в а.с. СССР 373076, МПК В 21 К 1/00, 1973.

Способ заключается в отрезке заготовки, высадке полуфабриката круглого сечения, редуцировании полуфабриката многогранного сечения, осадке последнего до размеров готовой детали. При этом круглую головку высаживают диаметром, большим размера под ключ, но не более диаметра описанной окружности многогранника.

Недостатком известного способа является невысокое качество изготавливаемых деталей вследствие неполного оформления ребер шестигранника и смещения металла при редуцировании головки на ее торцевую поверхность. Появляются наплывы, заусенцы. При выравнивании торца на последнем переходе указанные наплывы заштамповываются с образованием наслоений, закатов. Кроме того, недостатком известного способа является низкая стойкость редуцирующей матрицы.

Известен способ изготовления многогранных болтов с мертвой шайбой, описанный в а.с. СССР 878406, МПК В 21 К 1/46, 1981, заключающийся в предварительном редуцировании цилиндрической заготовки на всю ее длину с формообразованием на ее боковой поверхности полукруглых шлицев по количеству граней, с выдавливанием круглого стержня, последующей осадке головки полуфабриката, с приданием ее боковой поверхности формы скругленного многогранника размером под ключ, превышающим соответствующий размер многогранника изделия, редуцировании скругленного шестигранника на размер под ключ, правке фаски и торцовой поверхности с образованием мертвой шайбы.

Недостатком данного способа является то, что известное решение не исключает возникновения наплывов и неровностей на торцевой поверхности головки при ее редуцировании на шестигранник. Последующая операция правки фаски не исключает возможность дополнительной осадки головки до размера под ключ, превышающего соответствующий размер головки готового изделия. Недостатком является и низкая стойкость инструмента на позициях выдавливания шлицевого профиля головки полуфабриката и осадки ее с получением скругленного многогранника, заготовка увеличенного диаметра загоняется в фигурную полость и редуцируется на всю длину с последующим выдавливанием круглого стержня, оставляя часть шлицевого участка на образование головки болта. Большой объем редуцируемого материала по всей длине заготовки через фигурную матрицу ведет к возникновению чрезмерно больших усилий трения, противодействующих усилиям редуцирования и прямого выдавливания. Течение металла в матрице сильно замедляется, т.к. оно протекает по ее вершинам и впадинам, а скорость течения в них - неоднородная. Нагрузка на инструмент возрастает, она складывается из суммарного усилия на выдавливание цилиндрического стержня и на преодоление усилия трения и формообразования шлицевой головки (сочетание редуцирования и выдавливания), удельные напряжения достигают до σ_c = 2000 МПа. Способ, описанный в а.с. СССР 373076, МПК В 21 К 1/00, 1981 принят за прототип.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества изделия и стойкости формообразующего инструмента.

Задача достигается за счет того, что в способе изготовления деталей, имеющих многогранное сечение, включающем высадку полуфабриката круглого сечения и формообразование на нем многогранника редуцированием, полуфабрикат круглого сечения высаживают с конусным выступом со стороны торца, а формообразование многогранника выполняют предварительным редуцированием упомянутого полуфабриката со стороны конусного выступа на часть высоты полуфабриката с сохранением пояска круглого сечения в основании многогранника и осадкой многогранного полуфабриката в закрытом ручье.

Полуфабрикат круглого сечения высаживают диаметром, определяемым из соотношения

где D₁ - диаметр полуфабриката круглого сечения,
S - размер многогранника готовой детали,
ε - коэффициент относительной степени деформации цилиндрического полуфабриката круглого сечения, где ε = 0,4-0,7.

Конусный выступ на полуфабрикате круглого сечения формируют с диаметром торцевого круга, определяемым из соотношения

где d₁ - диаметр торцевого круга конусного выступа полуфабриката круглого сечения, d_заг - диаметр заготовки, ε - коэффициент относительной степени деформации цилиндрического полуфабриката круглого сечения, и с углом конуса в пределах α=70-100^o.

Поясок круглого сечения в основании многогранника, при редуцировании выполняют высотой
h = 0.05-0.25 d,
где h - высота сохраняемого пояска круглого сечения на полуфабрикате,
d - диаметр резьбы готового изделия.

Предлагаемый способ изготовления деталей с многогранным сечением, является существенным отличием от прототипа, ведет к повышению качества изготавливаемых деталей и снижает нагрузку на формообразующий инструмент.

Заявителю и авторам не известны аналогичные способы изготовления крепежных деталей с многогранным сечением, включающие отличительные признаки заявляемого способа изготовления деталей, имеющих многогранное сечение, что позволяет считать предлагаемый способ соответствующим критериям "новизны" и "существенные отличия", т. е. заявляемое техническое решение соответствует изобретательскому уровню.

Сущность предлагаемого изобретения и его отличия от прототипа поясняются чертежом, на примере изготовления болта с шестигранной головкой и мертвой шайбой по переходам технологического процесса.

Пояснения на чертеже.

Заготовка 1, позиция I - полуфабрикат, бочкообразная головка 2, стержень 3 под головкой 2, позиция II - полуфабрикат, высаженная цилиндрическая головка 4 с конусным выступом 5 на торце, позиция III - редуцированная на шестигранник головка 6, цилиндрический поясок 7, в основании шестигранника со стороны стержня 3, позиция IY - готовый болт под накатку резьбы, головка шестигранная 8, с мертвой шайбой 9, стержень 3, с фаской 10, D₁ - диаметр цилиндрической головки полуфабриката, d₁ - диаметр торцевого круга конусного выступа головки полуфабриката, S - размер шестигранника "под ключ" головки болта.

Пример выполнения способа.

Болт с шестигранной головкой и мертвой шайбой, деталь 4593181315, M10-6g • 25, материал сталь 20Г2Р, пруток - круг 10.15 мм, автомат холодно-высадочный 14ВА-10Ф. Отрезают от бунта заготовку 1, длиной 38.4 мм, осаживают с формированием на ней бочкообразной головки 2, диаметром 10.2 мм и длиной 19.7 мм и стержня 3, диаметром 8.75 мм. На следующем переходе высаживают цилиндрическую головку 4 диаметром D₁=14.5 мм и высотой 11.2 мм с конусным выступом 5 с диаметром торцевого круга d₁=6.5 мм и конусом 90^o. Далее, цилиндрическую головку 4 редуцируют на часть ее высоты на шестигранник 6, со стороны конуса 5. Общая высота головки 12.2 мм, диаметр описанной окружности 14.6 мм, размер S=12.5 мм. На последней позиции, усилием осадки в закрытом ручье матрицы, формируют шестигранную головку 8, воздействуя на торец конусного выступа 5 головки 6, формуют заходную фаску 10 под резьбу. Высота шестигранной головки 6.4 мм, размер S=17 мм, диаметр стержня под накатку 8.98 мм, высота мертвой шайбы 0.6 мм, диаметр - 15.6 мм.

В настоящее время заводом ОАО "Этна", изготовлено несколько опытно-промышленных партий болтов с применением предлагаемого способа, проведены испытания, которые подтвердили высокое качество изделий и их товарный вид, высокую прочность резьбовых соединений с использованием болтов, изготовленных по предлагаемому способу. Полученный при испытаниях положительный результат позволяет сделать вывод о "промышленной применимости" предлагаемого способа изготовления деталей, имеющих многогранное поперечное сечение.

Изобретение относится к холодновысадочному производству, в частности к изготовлению крепежных деталей с многогранным профилем. Способ изготовления деталей, имеющих многогранное сечение, включает высадку полуфабриката круглого сечения и формообразование многогранника редуцированием. При этом полуфабрикат круглого сечения высаживают с конусным выступом на торце. Формообразование многогранника осуществляют редуцированием на часть его высоты с сохранением пояска круглого сечения в основании многогранника и осадкой последнего в закрытом ручье. В результате повышается качество изделий и стойкость формообразующего инструмента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления деталей, имеющих многогранное сечение, включающий высадку полуфабриката круглого сечения и формообразование на нем многогранника, редуцированием, отличающийся тем, что полуфабрикат круглого сечения высаживают с конусным выступом со стороны торца, а формообразование многогранника осуществляют редуцированием упомянутого полуфабриката на часть его высоты со стороны конусного выступа с сохранением пояска круглого сечения в основании многогранника и осадкой многогранного полуфабриката в закрытом ручье. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полуфабрикат круглого сечения высаживают диаметром, определяемым из соотношения

где D₁ - диаметр полуфабриката круглого сечения;
S - размер многогранника готовой детали;
ε - коэффициент относительной степени деформации полуфабриката, где ε= 0,4-0,7. 3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что конусный выступ на полуфабрикате круглого сечения формируют с диаметром торцевого круга, определяемым из соотношения

где d₁ - диаметр торцевого круга конусного выступа полуфабриката круглого сечения;
d_заг - диаметр заготовки;
ε - коэффициент относительной степени деформации полуфабриката круглого сечения и с углом конуса в пределах α = 70-100^o. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что поясок круглого сечения в основании многогранника при редуцировании выполняют высотой h = 0,05-0,25d, где h - высота сохраняемого пояска круглого сечения на полуфабрикате; d - диаметр резьбы готового изделия.