Способ крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа 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 известно крепление вальцовочных секторов-штампов на консольном валу ковочных вальцов, при котором в крайних секторах-штампах выполнены проточки в форме кольцевых пазов прямоугольного сечения, а средний сектор-штамп имеет двусторонние кольцевые выступы, совмещаемые с пазами при установке секторов-штампов на валы [Атрошенко А.П. Технология горячей вальцовки. - М.: Машиностроение, 1969. - 176 с, с. 100; рис. 39, а].

Недостатками известного из уровня техники крепления секторов-штампов, в том числе технической проблемой, является необходимость обязательного использования среднего сектора-штампа даже, если он не задействован в технологии вальцовки, иначе крайние секторы-штампы зафиксировать в радиальном направлении не удастся. Кроме того, изготовление выступов с двух противоположных сторон сектора-штампа нетехнологично, т.к. ведет к увеличению трудоемкости и повышенному расходу штампового металла при изготовлении, что сопровождается образованием большого количества стружки, идущей в отход. Также наличие концентраторов напряжений в конструкциях кольцевых выступов на промежуточном секторе-штампе снижает надежность схемы крепления и фиксации в радиальном направлении.

Из уровня техники известно крепление секторов-штампов для осуществления переходов вальцовки 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. 3.28 г; рис. 3.29 б)].

Недостатками известной из уровня техники схемы 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 выбранное в качестве прототипа крепление с фиксацией сменных секторов-штампов, установленных на консольный вал ковочных вальцов между упорным и боковым кольцами. Кольцевые замки таврового сечения фиксирует секторы-штампы в радиальном направлении [Авторское свидетельство СССР SU 963658 В21Н 8/02, опубл. 07.10.82].

Недостатком известной из уровня техники схемы крепления, 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 при отсутствии концентраторов напряжений в конструкции пазов секторов-штампов и кольцевых замков.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - унификация элементов крепления и фиксации, повышающая универсальность крепления, за счет упрощения формы кольцевого замка и пазов секторов-штампов, что обеспечивает крепление и фиксацию секторов-штампов в радиальном направлении и за счет применения прижимного кольца, фиксирующего весь пакет секторов-штампов по числу переходов вальцовки в осевом направлении.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа, включающим установку на консольный вал упорного кольца с кольцевым выступом, последующую установку сектора-штампа с пазом с обеспечением совмещения с ним упомянутого кольцевого выступа упорного кольца, затем размещение на консольном валу кольцевого замка и сектора-штампа следующего перехода вальцовки, выполненного с пазом, в котором располагают выступающую часть кольцевого замка, (сечение которой составляет половину сечения кольцевого замка, с обеспечением фиксации смежных секторов-штампов в радиальном направлении, и фиксацию установленного блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки в осевом направлении посредством прижимного кольца, выполненного с кольцевым выступом, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам кольцевого паза, выполненного в секторе-штампе, контактирующим с прижимным кольцом, используют торцовую крышку, выполненную с резьбовыми отверстиями для упорных винтов, прижимное кольцо с выполненными с противоположной от сектора-штампа стороны глухими центрирующими отверстиями для упорных винтов и кольцевые замки, имеющие рабочую торообразную форму с сечением, которое образовано секущей плоскостью, проходящей через диаметр кольцевого замка, и сопряжено по дуге окружности с его опорным участком, торцовую крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и закручивают упорные винты в резьбовые отверстия торцовой крышки с обеспечением их вхождения в глухие центрирующие отверстия прижимного кольца и прижатия друг к другу контактирующих поверхностей упорного кольца, блока секторов-штампов, кольцевых замков и прижимного кольца, при этом упорные винты фиксируют от отворачивания во время работы ковочных вальцов посредством контргаек. Изобретение поясняется изображениями:

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

Фиг. 2 - Сечение рабочих валов.

Фиг. 3 - Кольцевой замок.

Фиг. 4 - Сечение кольцевого замка.

Фиг. 5 - Расположение винтов крепления торцовой крышки и упорных винтов.

Способ крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа, заключается в том, что перед установкой на консольный вал 1 (Фиг. 1) секторов-штампов и элементов их крепления в шпоночные пазы консольного вала 1, расположенные напротив друг друга, устанавливают две шпонки 2 и закрепляют винтами 3 (Фиг. 2). Шпоночное соединение дает возможность передавать крутящий момент на сменный сектор-штамп 4. При установке упорного кольца 5 совмещают его кольцевой выступ «а» с пазом сектора-штампа 4, который устанавливают после упорного кольца 5, затем на консольный вал 1 устанавливают кольцевой замок 6 (Фиг. 3), имеющий рабочую торообразную форму (Фиг. 4), круговое сечение которого радиусом r обрадуют секущей плоскостью, проходящей через диаметр, равный удвоенному радиусу R3 кольцевого замка 6, и сопрягают дугой окружности радиусом R с его опорным участком радиусом RB и шириной k=r, затем устанавливают сектор-штамп 4 (Фиг. 1): следующего перехода вальцовки, унифицированная конструкция которого, отличаемся только формой и размерами ручьевой полости на рабочей поверхности, вкладывая в его паз выступающую часть кольцевого замка 6, представляющую собой половину сечения кольцевого замка 6, тем самым фиксируют смежные секторы-штампы в радиальном направлении. Для фиксации установленного по числу переходов вальцовки блока секторов-штампов в осевом направлении консольный вал 1 снабжают прижимным кольцом 7 (Фиг. 1), которое выполняют с кольцевым выступом «б» по форме и размерам, соответствующим форме и размерам кольцевого паза в соответствующем секторе-штампе, контактирующим с прижимным кольцом 7. С противоположной стороны прижимного кольца 7 выполняют глухие отверстия для центрирования упорных винтов 8, с помощью которых прижимают друг к другу контактирующие поверхности упорного кольца 5, блока секторов-штампов, кольцевых замков 6 и прижимного кольца 7. Замыкающим элементом, который устанавливают на консольный вал 1, является торцовая крышка 9, ее соединяют с валом 1 с помощью винтов 10 (Фиг. 5), при этом в торцовой крышке 9 выполняют резьбовые отверстия, в которые закручивают упорные винты 8 так, чтобы они входили в центрирующие отверстия прижимного кольца 7, и фиксируют их контргайками 11 (Фиг. 2) от отворачивания во время работы ковочных вальцов. Аналогично в том же порядке реализуют способ крепления и фиксации секторов-штампов на другом консольном валу ковочных вальцов.

Пример осуществления способа крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа.

На консольной вал 1 ковочных вальцов в имеющиеся в нем шпоночные пазы, расположенные диаметрально противоположно, устанавливают две шпонки 2 и закрепляют винтами 3. Шпоночное соединение дает возможность передавать крутящий момент на сменный) сектор-штамп 4. Далее устанавливают упорное кольцо 5, совмещая его кольцевой выступ «а» с пазом сектора-штампа 4, который устанавливают после упорного кольца 5. Затем на консольный вал 1 устанавливают кольцевой замок 6, имеющий рабочую торообразную форму, круговое сечение которого радиусом r образуют секущей плоскостью, проходящей через диаметр кольцевого замка 6, равный удвоенному радиусу R3, и сопрягают дугой окружности радиусом R с его опорным участком радиусом RB и шириной k=r, затем устанавливают сектор-штамп 4 следующего перехда вальцовки, унифицированная конструкция которого, отличается только формой и размерами ручьевой полости на рабочей поверхности, при этом вкладывают в его паз выступающую часть кольцевого замка 6, представляющую собой половину сечения кольцевого замка 6, тем самым фиксируют смежные секторы-штампы в радиальном направлении. Для фиксации установленного по числу переходов вальцовки блока секгоров-штампов в осевом направлении консольный вал 1 снабжают прижимным кольцам 7, которое выполняют с кольцевым выступом «б» по форме и размерам, соответствующим унифицированной форме и размерам кольцевого паза в секторе-штампе, контактирующим с прижимным кольцом 7. С противоположной стороны прижимного кольца 7 выполняют глухие отверстия для центрирования упорных винтов 8, с помощью которых прижимают друг к другу контактирующие поверхности упорного кольца 5, блока секторов-штампов, кольцевых замков 6 и прижимного кольца 7. Замыкающим элементом, который устанавливают на консольный вал 1, является торцовая крышка 9, ее соединяют с консольным валом 1 с помощью винтов 10, при этом в торцовой крышке 9 выполняют резьбовые отверстия, в которые закручивают упорнее винты 8 так, чтобы они входили в центрирующие отверстия прижимного кольца 7, и фиксируют их контргайками 11 от отворачивания во время работы ковочных вальцов. Аналогично в том же порядке реализуют способ крепления и фиксации секторов-щтампов на другом валу ковочных вальцов.

Из рассмотренного примера следует, что возможность осуществления способа крепления и фиксации секторов-штампов на консольных валах ковочных вальцов подтверждена с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов. Выполненная унификация элементов крепления и фиксации, повышает универсальность способа крепления секторов-штампов в радиальном и осевом направлениях. Результат достигается за счет изменения формы сечения кольцевых замков и пазов секторов-штампов, что обеспечивает более надежные крепление и фиксацию в радиальном направлении. Кроме того, за счет применения прижимного кольца, фиксирующего в осевом направлении весь блок секторов-штампов по числу переходов вальцовки, расширяются возможности использования ковочных вальцов консольного типа с разной длиной консольных валов.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи - обеспечение универсальности крепления и фиксации секторов-штампов на рабочих валах 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 консольногр 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, 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. На консольный вал устанавливают упорное кольцо, кольцевые замки и блок секторов-штампов по числу переходов вальцовки, который фиксируют в осевом направлении посредством прижимного кольца. Используют торцовую крышку, выполненную с резьбовыми отверстиями для упорных винтов. Прижимное кольцо выполняют с расположенными с противоположной от сектора-штампа стороны глухими центрирующими отверстиями для упорных винтов. Кольцевые замки имеют рабочую торообразную форму с сечением, которое образовано секущей плоскостью, проходящей через диаметр кольцевого замка, и сопряжено по дуге окружности с его опорным участком. Крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и закручивают упорные винты в резьбовые отверстия крышки с обеспечением их вхождения в глухие центрирующие отверстия прижимного кольца. В результате обеспечивается универсальность крепления и фиксации секторов-штампов. 5 ил., 1 пр.

Способ крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа, включающий установку на консольный вал упорного кольца с кольцевым выступом, последующую установку сектора-штампа с пазом с обеспечением совмещения с ним упомянутого кольцевого выступа упорного кольца, затем размещение на консольном валу кольцевого замка и сектора-штампа следующего перехода вальцовки, выполненного с пазом, в котором располагают выступающую часть кольцевого замка, сечение которой составляет половину сечения кольцевого замка, с обеспечением фиксации смежных секторов-штампов в радиальном направлении, и фиксацию установленного блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки в осевом направлении посредством прижимного кольца, выполненного с кольцевым выступом, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам кольцевого паза, выполненного в секторе-штампе, контактирующем с прижимным кольцом, отличающийся тем, что используют торцовую крышку, выполненную с резьбовыми отверстиями для упорных винтов, прижимное кольцо с выполненными с противоположной от сектора-штампа стороны глухими центрирующими отверстиями для упорных винтов и кольцевые замки, имеющие рабочую торообразную форму с сечением, которое образовано секущей плоскостью, проходящей через диаметр кольцевого замка, и сопряжено по дуге окружности с его опорным участком, торцовую крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и закручивают упорные винты в резьбовые отверстия торцовой крышки с обеспечением их вхождения в глухие центрирующие отверстия прижимного кольца и прижатия друг к другу контактирующих поверхностей упорного кольца, блока секторов-штампов, кольцевых замков и прижимного кольца, при этом упорные винты фиксируют от отворачивания во время работы ковочных вальцов посредством контргаек.