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 штамповой стали 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 фиксируют 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 унификация элементов крепления и фиксации секторов-штампов на рабочем валу ковочных вальцов консольного типа.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат обеспечение универсальности крепления секторов-штампов, расширяющих возможности ковочных вальцов консольного типа.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа, включающего установку на консольный вал упорного кольца с выступом, последующую установку сектора-штампа с пазом, который совмещают с выступом 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, установку на консольный вал кольцевых замков и последующих секторов-штампов с образованием блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки и фиксацию установленного блока секторов-штампов 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, используют торцовую крышку, выполненную с резьбовыми отверстиями, прижимное кольцо с выполненными с противоположной стороны от контактирующего с ним сектора-штампа отверстиями для центрирования упорных винтов и кольцевые замки с сечением в форме равнобедренной трапеции, отношение меньшего и большего оснований которой составляет 1:3, при этом боковые стороны трапеции сопряжены с большим основанием по радиусу, торцовую крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и завинчивают упорные винты в резьбовых отверстиях торцовой крышки с обеспечением их вхождения в 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 после затяжки 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) штампового инструмента и элементов его крепления в шпоночные пазы консольного вала 1, расположенные друг напротив друга, устанавливают две шпонки 2 и закрепляют винтами 3 (Фиг. 2). Шпоночное соединение дает возможность передавать крутящий момент на сменный сектор-штамп 4. Далее производят установку на консольный вал 1 упорного кольца 5 с выступом а, последующую установку сектора-штампа 4 с пазом, который совмещают с выступом а упорного кольца 5. Проводят размещение на консольном валу 1 кольцевого замка 6 с внешним радиусом RЗ и опорным радиусом RB (Фиг. 3) и сектора-штампа следующего перехода вальцовки, выполненного с пазом, в котором располагают выступающую часть кольцевого замка 6, сечение которой составляет половину сечения кольцевого замка 6, с обеспечением фиксации смежных секторов-штампов в радиальном направлении, установку на консольный вал 1 кольцевых замков 6 и последующих секторов-штампов с образованием блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки и фиксацию установленного блока секторов-штампов в осевом направлении посредством прижимного кольца 7, выполненного с кольцевым выступом б, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам кольцевого паза, выполненного в секторе-штампе, контактирующим с прижимным кольцом 7. Фиксацию осуществляют, используя торцовую крышку 8, выполненную с резьбовыми отверстиями, прижимное кольцо 7 с выполненными с противоположной стороны от контактирующего с ним сектора-штампа отверстиями для центрирования упорных винтов 9 и кольцевые замки 6 с сечением в форме равнобедренной трапеции, отношение меньшего l и большего L оснований которой составляет 1:3, при этом боковые стороны трапеции сопряжены с большим основанием по радиусу (Фиг. 4), торцовую крышку 8 устанавливают на консольный вал 1 последней, соединяют с консольным валом 1 посредством винтов 10 (Фиг. 5) и завинчивают упорные винты 9 в резьбовых отверстиях торцовой крышки 8 с обеспечением их вхождения в центрирующие отверстия прижимного кольца 7 и прижатия друг к другу контактирующих поверхностей упорного кольца 5, блока секторов-штампов 4, кольцевых замков 6 и прижимного кольца 7, при этом упорные винты 9 после затяжки фиксируют от отворачивания во время работы ковочных вальцов посредством контргаек 11.

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

Перед установкой на консольный вал 1 (Фиг. 1) штампового инструмента в виде блока секторов-штампов и элементов его крепления в шпоночные пазы консольного вала 1, расположенные друг напротив друга, устанавливают две шпонки 2, которые закрепляют винтами 3 (Фиг. 2). Шпоночное соединение из пары шпонок дает возможность передавать крутящий момент на сменный сектор-штамп 4 и на другие, составляющие блок секторов-штампов. После закрепления шпонок производят установку на консольный вал 1 упорного кольца 5 с выступом а, последующую установку сектора-штампа 4 с пазом, который совмещают с выступом а упорного кольца 5. Вслед за этим проводят размещение на консольном валу 1 кольцевого замка 6 с внешним радиусом RЗ и опорным радиусом RB (Фиг. 3) и сектора-штампа следующего перехода вальцовки, выполненного с пазом, в котором располагают выступающую часть кольцевого замка 6, сечение которой составляет половину сечения кольцевого замка 6, с обеспечением фиксации смежных секторов-штампов в радиальном направлении. Далее проводят установку на консольный вал 1 кольцевых замков и последующих секторов-штампов с образованием блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки и фиксацию установленного блока секторов-штампов в осевом направлении посредством прижимного кольца 7, выполненного с кольцевым выступом 6, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам кольцевого паза, выполненного в секторе-штампе, контактирующим с прижимным кольцом 7. Фиксацию блока секторов-штампов осуществляют, используя торцовую крышку 8, выполненную с резьбовыми отверстиями, прижимное кольцо 7 с выполненными с противоположной стороны от контактирующего с ним сектора-штампа отверстиями для центрирования упорных винтов 9 и кольцевые замки 6 с сечением в форме равнобедренной трапеции, отношение меньшего l и большего L оснований которой составляет 1:3, при этом боковые стороны трапеции сопряжены с большим основанием по радиусу (Фиг. 4), торцовую крышку 8 устанавливают на консольный вал 1 последней, соединяют с консольным валом 1 посредством винтов 10 (Фиг. 5) и завинчивают упорные винты 9 в резьбовых отверстиях торцовой крышки 8 с обеспечением их вхождения в центрирующие отверстия прижимного кольца 7 и прижатия друг к другу контактирующих поверхностей упорного кольца 5, блока секторов-штампов, кольцевых замков и прижимного кольца 7, при этом упорные винты 9 после затяжки фиксируют от отворачивания во время работы ковочных вальцов посредством контргаек 11.

Аналогично в том же порядке реализуют способ крепления и фиксации секторов-штампов 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 и фиксации секторов-штампов в радиальном и осевом направлениях. Результат достигается за счет использования кольцевого замка и пазов секторов-штампов с сечениями простой формы, что обеспечивает более надежные крепление и фиксацию в радиальном направлении. Кроме того, за счет применения прижимного кольца и торцовой крышки, фиксирующих блок секторов-штампов по числу переходов вальцовки, расширяются возможности использования ковочных вальцов консольного типа.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи - обеспечение унификации элементов 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.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок вальцовкой. На консольный вал устанавливают упорное кольцо, кольцевые замки и секторы-штампы с образованием блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки. Блок секторов-штампов фиксируют в осевом направлении посредством прижимного кольца. Используют торцовую крышку, выполненную с резьбовыми отверстиями. Прижимное кольцо имеет с противоположной стороны от сектора-штампа отверстия для центрирования упорных винтов. Кольцевые замки выполнены с сечением в форме равнобедренной трапеции, отношение меньшего и большего оснований которой составляет 1:3. Торцовую крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и завинчивают упорные винты в резьбовых отверстиях торцовой крышки с обеспечением их вхождения в резьбовые отверстия прижимного кольца и прижатия друг к другу контактирующих поверхностей упорного кольца, секторов-штампов, кольцевых замков и прижимного кольца. В результате обеспечивается универсальность крепления секторов-штампов, что позволяет расширить возможности ковочных вальцов. 5 ил., 1 пр.

Способ крепления и фиксации секторов-штампов на валах ковочных вальцов консольного типа, включающий установку на консольный вал упорного кольца с выступом, последующую установку сектора-штампа с пазом, который совмещают с выступом 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, установку на консольный вал кольцевых замков и последующих секторов-штампов с образованием блока секторов-штампов по числу переходов вальцовки и фиксацию установленного блока секторов-штампов 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, прижимное кольцо с выполненными с противоположной стороны от контактирующего с ним сектора-штампа отверстиями для центрирования упорных винтов и кольцевые замки с сечением в форме равнобедренной трапеции, отношение меньшего и большего оснований которой составляет 1:3, при этом боковые стороны трапеции сопряжены с большим основанием по радиусу, торцовую крышку устанавливают на консольный вал последней, соединяют с консольным валом посредством винтов и завинчивают упорные винты в резьбовых отверстиях торцовой крышки с обеспечением их вхождения в 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 после затяжки фиксируют от отворачивания во время работы ковочных вальцов посредством контргаек.