Рабочий вал ковочных вальцов Российский патент 2024 года по МПК B21H8/02 B21J13/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в производстве профилированных заготовок перед технологическими операциями горячей объемной штамповки или при изготовлении готовых поковок вальцовкой.

Из уровня техники известен рабочий вал с креплением вальцовочных секторов-штампов с боковыми поверхностями, имеющими элементы «выступ-паз», благодаря которым происходит фиксация в радиальном направлении. Упорное кольцо и крышка фиксируют секторы-штампы в осевом направлении [Титов, Ю.А. Проектирование штампов для горячей объемной штамповки: учебное пособие / Ю.А. Титов, А.Ю. Титов. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - 116 с. (с. 58, рис. 3.28г; рис. 3.29б)].

Недостатками известного из уровня техники рабочего вала с приведенной схемой крепления секторов-штампов, в том числе технической проблемой, являются повышенная металлоемкость секторов-штампов и недостаточная надежность фиксации секторов-штампов в радиальном направлении.

Наиболее близким по технической сущности и назначению аналогом по отношению к предлагаемому изобретению, является выбранный в качестве прототипа рабочий вал ковочных вальцов со сменными секторами-штампами, установленными на консольный вал между упорным и боковым кольцами. Кольцевые замки таврового сечения фиксируют секторы-штампы в радиальном направлении [Авторское свидетельство СССР SU 963658 В21Н 8/02, опубл. 07.10.82].

Недостатком известного из уровня техники рабочего вала, в том числе технической проблемой, является низкая надежность крепления секторов-штампов в радиальном направлении из-за имеющихся концентраторов напряжений в конструкциях кольцевых замков и пазов секторов-штампов, имеющих тавровые сечения. Таковыми являются образующиеся углы в местах стыков элементов сечения разных размеров. Кроме того, при изменении числа переходов вальцовки, для крепления секторов-штампов необходимо изменять их ширину, поэтому универсальность крепления отсутствует.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение универсальности крепления и фиксации секторов-штампов на рабочем валу вальцов консольного типа.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - унификация элементов крепления и фиксации, за счет изменения формы кольцевого замка и пазов секторов-штампов, что расширяет возможности использования ковочных вальцов консольного типа.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что рабочий вал ковочных вальцов, содержащий консольный вал, последовательно установленные на нем упорное кольцо, сменные секторы-штампы по числу переходов вальцовки, выполненные с пазами, кольцевой замок, установленный в пазах сменных секторов-штампов с обеспечением их фиксации в радиальном направлении, и прижимное кольцо, при этом упорное и прижимное кольца выполнены с выступом, расположенным в соответствующем пазу сменного сектора-штампа, снабжен торцовой крышкой, кольцевой замок выполнен с сечением в форме тора радиусом r, ограниченного проходящей через его диаметр секущей, сопряженного радиусом R с опорным участком шириной k=r, при этом упорное и прижимное кольца выполнены с кольцевым выступом, форма которого соответствует половине рабочего сечения кольцевого замка, образованной секущей, проходящей через вертикальную ось симметрии упомянутого сечения, а прижимное кольцо со стороны, противоположной кольцевому выступу, выполнено с глухими отверстиями, в которых расположены центрирующие упорные винты, установленные в резьбовых отверстиях крышки и зафиксированные контргайками.

Изобретение поясняется изображениями:

Фиг. 1 - Схема крепления и фиксации секторов-штампов на рабочих валах ковочных вальцов консольного типа.

Фиг. 2 - Сечение А-А рабочего вала.

Фиг. 3 - Кольцевой замок.

Фиг. 4 - Сечение кольцевого замка.

Фиг. 5 - Схема расположения винтов крепления торцовой крышки и упорных винтов.

Рабочий вал ковочных вальцов содержит консольный вал 1, в пазах которого размещены две шпонки 2 напротив друг друга и закреплены винтами 3 (Фиг. 1). Шпоночное соединение (Фиг. 2) дает возможность передавать крутящий момент на сменные секторы-штампы 4, устанавливаемые на консольный вал 1, для реализации нескольких переходов вальцовки. Упорное кольцо 5, имеющее выступ «а», расположенный в соответствующем пазу сменного сектора-штампа 4 фиксирует его в радиальном направлении на консольном валу 1. Рабочий вал снабжен торцовой крышкой 6. В пазы смежных секторов-штампов установлен кольцевой замок 7 (Фиг. 3), который выполнен с сечением в форме тора радиусом r, ограниченного проходящей через его диаметр секущей, сопряженного радиусом R с опорным участком шириной k=r (Фиг. 4).

Диаметр кольцевого замка 7, равен удвоенному радиусу RЗ (Фиг. 3). Опорная поверхность кольцевого замка радиусом RB (Фиг. 3) охватывает консольный вал 1, обеспечивая крепление и фиксацию сектора-штампа 4 в радиальном направлении. В паз крайнего сектора-штампа входит выступ «б» прижимного кольца 8. Упорное 5 и прижимное 8 кольца выполнены с кольцевым выступом, форма которого соответствует половине рабочего сечения кольцевого замка 7, образованной секущей, проходящей через вертикальную ось симметрии упомянутого сечения. Выступ «а» на упорном кольце 5 и выступ «б» на прижимном кольце 8 имеют унифицированную форму и одинаковые размеры сечения (Фиг. 1). Прижимное кольцо 8 со стороны, противоположной кольцевому выступу, выполнено с глухими отверстиями. Фиксация блока последовательно установленных секторов-штампов в осевом направлении осуществляется путем оказания давления на тыльную поверхность прижимного кольца 8 упорными винтами 9, расположенными в резьбовых отверстиях торцовой крышки 6, которая крепится к торцу консольного вала 1 посредством затягивания винтов 10 (Фиг. 5). Во избежание перекосов и повышения надежности фиксации секторов-штампов в осевом направлении упорные винты 9 входят в глухие центрирующие отверстия прижимного кольца 8. От отворачивания упорные винты 9 фиксируются контргайками 11.

Наладка рабочего вала ковочных вальцов, например нижнего, осуществляется следующим образом.

На консольный вал 1 ковочных вальцов устанавливаются две шпонки 2 в противолежащие шпоночные пазы и закрепляются винтами 3. Шпоночное соединение дает возможность передавать крутящий момент на сменный сектор-штамп 4. Затем устанавливается упорное кольцо 5, имеющее с одной стороны кольцевой выступ «а». Далее на консольный вал 1 устанавливают сектор-штамп 4, таким образом, чтобы выступ «а» упорного кольца 5 вошел в соответствующий паз сектора-штампа 4 для его фиксации в радиальном направлении на консольном валу 1, к которому прикрепляется торцовая крышка 6 на последнем этапе сборки. Перед этим в паз сектора-штампа 4 противоположной плоскости устанавливается кольцевой замок 7, который выполнен с сечением в форме тора радиусом r, ограниченного проходящей через его диаметр, равный удвоенному радиусу RЗ, секущей, сопряженного радиусом R с опорным участком кольцевого замка 7 шириной k=r (Фиг. 4). При этом опорная поверхность кольцевого замка 7 радиусом RB охватывает консольный вал 1, обеспечивая крепление и фиксацию сектора-штампа 4 в радиальном направлении. Далее на консольный вал 1 устанавливаются в той же последовательности секторы-штампы и кольцевые замки последующих переходов вальцовки, вслед за тем, устанавливается прижимное кольцо 8. Выступ «а» на упорном кольце 5 и выступ «б» на прижимном кольце 8 имеют унифицированные форму и одинаковые размеры сечения. Фиксация блока последовательно установленных секторов-штампов в осевом направлении осуществляется путем оказания давления на тыльную поверхность прижимного кольца 8 упорными винтами 9, расположенными в резьбовых отверстиях торцовой крышки 6, которая устанавливается на консольный вал 1 последней и крепится к его торцу посредством затягивания винтов 10. Во избежание перекосов и повышения надежности фиксации блока секторов-штампов в осевом направлении упорные винты 9 устанавливаются в глухие центрирующие отверстия прижимного кольца 8. От отворачивания упорные винты 9 зафиксированы контргайками 11.

Аналогичным образом производится наладка верхнего рабочего вала ковочных вальцов консольного типа.

Из рассмотренного примера следует, что путем унификации конструкций пазов секторов-штампов и кольцевых замков для обеспечения крепления и фиксации секторов-штампов в радиальном направлении, а также включение в конструкцию прижимного кольца и торцовой крышки для фиксации блока секторов-штампов в осевом направлении, не только исключает концентраторы напряжений, но и повышает универсальность крепления и фиксации секторов-штампов.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи - обеспечение универсальности крепления и фиксации секторов-штампов на рабочем валу ковочных вальцов консольного типа.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению и предназначен для осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов при изготовлении заготовок и поковок на ковочных вальцах консольного типа;

для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, по мнению заявителя, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок вальцовкой. Рабочий вал ковочных вальцов содержит установленные на консольном валу упорное кольцо, сменные секторы-штампы с пазами, кольцевой замок, установленный в упомянутых пазах, прижимное кольцо и торцовую крышку. Упорное и прижимное кольца имеют кольцевой выступ, расположенный в соответствующем пазу сменного сектора-штампа. Кольцевой замок выполнен с сечением в форме тора радиусом r, ограниченного проходящей через его диаметр секущей, сопряженного радиусом с опорным участком. Выступ упорного и прижимного колец имеет форму, которая соответствует половине рабочего сечения кольцевого замка, образованной секущей, проходящей через вертикальную ось симметрии упомянутого сечения. Прижимное кольцо выполнено с глухими отверстиями, в которых расположены центрирующие упорные винты. В результате обеспечивается расширение возможностей использования ковочных вальцов. 5 ил.

Рабочий вал ковочных вальцов, содержащий консольный вал, последовательно установленные на нем упорное кольцо, сменные секторы-штампы по числу переходов вальцовки, выполненные с пазами, кольцевой замок, установленный в пазах сменных секторов-штампов с обеспечением их фиксации в радиальном направлении, и прижимное кольцо, при этом упорное и прижимное кольца выполнены с выступом, расположенным в соответствующем пазу сменного сектора-штампа, отличающийся тем, что он снабжен торцовой крышкой, кольцевой замок выполнен с сечением в форме тора радиусом r, ограниченного проходящей через его диаметр секущей, сопряженного радиусом R с опорным участком шириной k=r, при этом упорное и прижимное кольца выполнены с кольцевым выступом, форма которого соответствует половине рабочего сечения кольцевого замка, образованной секущей, проходящей через вертикальную ось симметрии упомянутого сечения, а прижимное кольцо со стороны, противоположной кольцевому выступу, выполнено с глухими отверстиями, в которых расположены центрирующие упорные винты, установленные в резьбовых отверстиях крышки и зафиксированные контргайками.