СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОГО ИЗДЕЛИЯ С КОНЦЕВЫМИ УТОЛЩЕНИЕМ И ЗАОСТРЕНИЕМ Российский патент 2008 года по МПК B21K1/72 B21G3/12 B21G3/16 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении зубьев бороны, железнодорожных костылей и других изделий.

Известен способ изготовления стержневого изделия, включающий подачу исходного материала, его закрепление и формирование утолщения изделия двумя деформирующими пуансонами, выполненными в виде секторов-штампов, имеющих возможность вращения в направлении, противоположном действию осевого усилия (SU 1600899 А1, 23.10.1990, В21К 3/04, 4 с.).

Создание благоприятных условий деформируемости металла при формировании утолщения позволяет снизить трудоемкость процесса и повысить качество изделий. Однако известным способом невозможно получить одновременно с формированием утолщения и концевое заострение, что снижает производительность изготовления изделий с концевыми утолщением и заострением.

Известен способ изготовления стержневого изделия с концевыми утолщением и заострением, включающий подачу исходного материала, его закрепление и одновременное формирование концевого утолщения высадочным пуансоном в разъемной матрице и концевого заострения двумя деформирующими пуансонами (SU 271489 А, 11.09.1970, В21G 3/00, 3 с.).

Это техническое решение является наиболее близким к заявленному способу по совокупности существенных признаков и принято в качестве прототипа.

Одновременное формирование концевых утолщения и заострения позволяет существенно повысить производительность изготовления изделий.

Недостатком известного способа является невысокое качество изделий, обусловленное действием значительных растягивающих напряжений при формировании заострения, в результате чего низка геометрическая точность заострения и неизбежно образование заусенцев, а при обработке легированных сталей возможно образование трещин.

В основу изобретения поставлено решение задачи повышения качества стержневого изделия с концевыми утолщением и заострением.

Для достижения этого технического результата в способе изготовления стержневого изделия с концевыми заострением и утолщением, включающем подачу исходного материала, его закрепление и одновременное формирование концевого утолщения высадочным пуансоном в разъемной матрице и концевого заострения двумя деформирующими пуансонами, при формировании концевого заострения деформирующие пуансоны имеют возможность вращения в направлении, противоположном действию высадочного пуансона.

Одновременное формирование концевых элементов изделия посредством встречного действия высадочного пуансона и деформирующих пуансонов создает противонаправленные сжимающие усилия со стороны концевых утолщения и заострения. В результате возникновения замкнутой силовой системы обеспечивается высокая пластичность обрабатываемого металла и хорошая заполняемость полостей штампов, что повышает качество изделия.

Способ изготовления стержневого изделия с концевыми утолщением и заострением поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено исходное положение (позиция 1) и конечное положение (позиция 2) основных объектов в момент завершения изготовления изделия; на фиг.2 показан разрез по линии А-А фиг.1 где показан сектор-штамп.

Способ изготовления стержневых изделий с концевыми утолщением и заострением осуществляется следующим образом.

Исходную заготовку 3, то есть исходный материал, фиксируют на упоре 4 между полуматрицами 5 и 6 разъемной матрицы и деформирующими пуансонами для формирования концевого заострения, в качестве которых используют, например, секторы-штампы 7 и 8, посредством зажимов 9 и 10, закрепленных на стойках 11 и 12 (см. фиг.1). При этом упор 4 жестко установлен в направляющем корпусе 13, имеющем возможность свободно перемещаться между стойками 11 и 12 (см. фиг.1 и 2).

Затем перемещают высадочный пуансон 14 и зубчатые рейки 15 и 16, размещенные в пазах стоек 11 и 12. При движении реек 15 и 16 закрепленные на них упорные клинья 17 и 18 освобождают полуматрицы 5 и 6, которые, смещаясь вниз по скосам 19 и 20 стоек 11 и 12, смыкаются, образуя ручьевую полость, соответствующую форме концевого утолщения изделия. К моменту смыкания полуматриц 5 и 6 и контакта высадочного пуансона 14 с заготовкой 3 клинья 17 и 18, перемещая стаканы 21 и 22 зажимов 9 и 10, осуществляют рабочий зажим заготовки 3. Далее пуансоном 14 штампуют утолщение и, одновременно, в ручьях секторов-штампов 7 и 8, имеющих возможность вращательного движения с помощью зубчатых реек 15 и 16, формируют концевое заострение (см. фиг.1 (позиция 2) и фиг.2).

Поскольку секторы-штампы 7 и 8 установлены на осях 23 и 24 в направляющем корпусе 13, при вращении секторов-штампов 7 и 8 рейками 15 и 16 корпус 13 также перемещается вниз (см. фиг.1 (позиция 2)).

После выполнения рабочих ходов высадочный пуансон 14 и зубчатые рейки 15 и 16 возвращаются в исходное положение (см. фиг.1 (позиция 1)).

При этом упорные клинья 17 и 18 освобождают стаканы 21 и 22 зажимов 9 и 10 и снимают рабочий зажим изделия 25. Затем клинья 17 и 18 контактируют с зубьями 26 и 27, жестко закрепленными на полуматрицах 5 и 6, и перемещают последние по скосам 19 и 20 стоек 11 и 12 до пружинных упоров 28 и 29. В результате полуматрицы 5 и 6 размыкаются с образованием зазора, достаточного для удаления изделия 25. Стойки 11 и 12 с помощью зажимных реек 30 и 31 закреплены на опорной плите 32 (см. фиг.1).

При движении зубчатых реек 15 и 16 в исходное положение (см. фиг.1 (позиция 1)) упор 4 вместе с направляющим корпусом 13 также перемещается вверх, достигая изделия 25. В конце перемещения упора 4 заострение изделия 25 входит в коническую полость упора 4, что способствует калибровке заострения. После удаления изделия 25 цикл штамповки повторяется.

В результате встречного действия высадочного пуансона 14 и секторов-штампов 7 и 8 создается замкнутая силовая система, обеспечивающая высокую пластичность обрабатываемого металла и хорошую заполняемость полостей штампов, что повышает качество изделий.

Пример. Изготовлена опытная партия зубьев бороны длиной 174 мм из прутка диаметром 15 мм, Сталь 45. Длина заострения 30 мм. Длина заготовки 191 мм. Температура нагрева концевых участков заготовки 1150°С. Средний диаметр ручья сектора-штампа 54 мм; диаметр делительной окружности зубчатого сектора 64 мм (схема опытного штампа соответствует фиг.1 и 2 в масштабе 1:2,5).

Полный угол поворота сектора-штампа определяют из соотношения:

где l_с.ш. - длина дуги сектора-штампа, соответствующая его повороту на угол α°;

α° - угол поворота сектора-штампа;

d_с.ш. - средний диаметр ручья сектора-штампа.

Из формулы (1) получают:

Длина дуги сектора-штампа равна:

где l_x=48 мм - длина дуги сектора-штампа, соответствующая перемещению зубчатой рейки из исходного верхнего положения до момента рабочего зажима заготовки, контакта пуансона и ручьев секторов-штампов с заготовкой, а также полного смыкания полуматриц;

l_p - длина ручья сектора-штампа, необходимая для формирования концевого заострения;

. Здесь l_з.с.=30 мм - длина заострения изделия; d_пр=15 мм - диаметр прутка.

По формуле (3) определяют:

l_с.ш.=48+31=79 мм.

Полный угол поворота сектора-штампа составит (см. формулу (2)):

Полное перемещение зубчатой рейки находят с использованием соотношения (1):

Здесь l_з.р. - полное перемещение зубчатой рейки;

d_з.с.=64 мм - диаметр делительной окружности зубчатого сектора.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить качество изделий с концевыми утолщением и заострением.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении зубьев бороны, железнодорожных костылей и других изделий. После подачи и закрепления исходного материала производят одновременное формирование концевых утолщения и заострения. Концевое утолщение формируют высадочным пуансоном в разъемной матрице. Концевое заострение получают вращением двух деформирующих пуансонов в направлении, противоположном направлению действия высадочного пуансона. В результате обеспечивается повышение качества изделий за счет создания противонаправленных сжимающих усилий со стороны утолщения и заострения. 2 ил.

Способ изготовления стержневого изделия с концевыми утолщением и заострением, включающий подачу исходного материала, его закрепление и одновременное формирование концевого утолщения высадочным пуансоном в разъемной матрице и концевого заострения двумя деформирующими пуансонами, отличающийся тем, что формирование концевого заострения осуществляют вращением двух деформирующих пуансонов в направлении, противоположном направлению действия высадочного пуансона.