Способ изготовления матриц для горячей штамповки деталей типа зубчатых колес Советский патент 1987 года по МПК B21K5/20 

11

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при точной безоблойной штамповке зубчатых колес.

Цель изобретения - повышение точ- ности получаемых изделий и снижение энергозатрат процесса.

На фиг. 1 схематически предстсэв- лена штампованная, забандажирован- ная вставка матрицы; на фиг. 2 схе ма первой электрозрозионной обработки вставки матрицы; на, фиг. 3 - схема формирования электрода для второй электроэрозионной обработки, исход- нре положение; на фиг, 4 - то же, конечное положение; на фиг. 5 - схема второй электроэрозионной обработки вставки матрицы, исходное положение; на фиг. 6 то же, конечное положение.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно отштампованную вставку матрицы 1 запресовывают.в бандаж 2 с определенным расчетньм натягом, после чего осуществляют .растяжение эабандажированной вставки матрицы на величину, равн. упругой деформации при штамповке. Пе-- ремещая забандажиррванную. т.е. с;ха-. тую, вставку матрицы 1 относительно наружного бандажа 2 по конической поверхности таким образом, чт.обы натяг ее уменьшался и, следовательно, уменьшалась величина сжатия (фиг.1), можно получить ноБьй больший диаметр гравюры вставки матрицы, равный ее первоначальному большему диаметру плюс величина диаметральной упругой деформации при штамповке, т.е.

(

нар - просто равньш большему диаметру гравюры горячего изделия отштампованного в этой матрице. В этом случае изменение всей гравюры матриць практически идентично случаю растяжения этой вставки матрицы совместно с бандажом на величину, при которой больший диаметр гравюры также равен D

Р

Таким образом, перемещая вставку матрицы относительно ее наружного бандажа можно добиться, чтобы больший диаметр гравюры вставки матрицы стал равен расчетному I

диаметру D

Нор

т.е. как бы растянуть

ее на ту же величину, на которую она

растягивается во время штамповки, при этом

Ь -- гор - «ар 5

1 де U - величина диаметральной упругой деформации; больший диаметр гфавюры горячего изделия; больший диаметр гравюры забандажированной матрицы.

Гор

нар

D

нар

,

где D

Нар

нар гор

- больший диаметр гравюры растянутой при штамповке матрицы.

После этого производят первую электроэрозионную обработку гравюры вставки матрицы 1 с помощью электрода 3 (фиг. 2), номинальные размеры рабочей части котор ого равны номинальным размерам готового зубчатого колеса, увеличенным на величину теплового расширения колеса при нагреве под штамповку. Затем в бандажирован- ной матрице формируют электрод для второй электроэрозионной обработки матрицы (фиг. 3,4). После чего вставку матрицы 1 повторно растягивают на величину ее упругой деформации при штамповке (фиг. 1) и затем осуществляют окончательную электроэрозионную обработку вставки матрицы 1 электродом 4. Электроэрозионную обработку матрицы ведут в направлении удаления: из нее изделия, а электрод при этом повернут на 180 по отношению к его положению в матрице при его формировании.

Пример. Изготавливали матрицы для штамповки цилиндрических зубчатых колес мотороллера Тула с числом зубьев и модулем 2,5. Мастер пуансоны для выдавливания изготавливались с припуском лод электро- эрозионную обработку. Вьщавленная матрица подвергалась термомеханической обработке и бандажированию в трехслойном конте йнере. Уменьшение наружного диаметра гравюры матрицы после бандшшрования составило 0,45 мм. Предварительная штамповка поковок в этой матрице показала следующее: DHOP 52 мм - максимальный наружный диаметр гравюры матрицы в забандажированном состоянии без учета приложения нагрузки со стороны штампуемого металла; „af.,of..-K 52,3 мм - наеружный диаметр горячей поковки зубчатого колесами 52,3

3

52,,3 мм - величина упругой деформации матрицы во время штамповк

Следовательно, матрица во время штамповки в ней поковки зубчатого колеса растягивается на 0,3 мм. Дл того, чтобы растянуть матрицу на 0,3 мм уменьшаем величину ее сжати на 0,3 мм. Для этого перемещаем ее вдоль наружного контейера в сторон большего основания конуса до тех п пока (наружный максимальный) диаметр гравюры матрицы не увеличивается на 0,3 мм. Затем подвергаем ее электроэрозионной обработке, прменяя для этой цели электрод, имеющий номинальную гравюру зубчатого колеса, увеличенную на величину телового расширения этого зубчатого

этого колеса.при 850-950°С, т.е. электро

имеющий гравюру, идентичную гравюре зубчатого колеса, нагретого на 850- 95OSc. После чего снова добандажи- ровав матрицу провели экспериментальную штамповку зубчатых колес. Замеры штампованных зубчатых колес в сечении посередине высоты венца показали, что отличие гравюры штампованных зубчатых колес от номинальной . гравюры не превышает 0,04 мм макс. Такое незначительнео отличие гравюры от номинальной другими способами изготовления матриц достичь не удавалось. Несхождение на 0,04 мм можно объяснить колебаниями температуры нагрева заготовок и колебаниями объ- ема заготовок, что вместе взятое приводило к колебанию усилий штамповки и, следовательно, к некоторому колебанию деформационных искажений.

Неравномерность удельных давлений по высоте зубчатого колеса (удельное давление вблизи прессующего пуансона больше по величине) привела как бы к некоторой конусности венца зубчатого колеса. Длина общей нормали, измеренная у того торца зубчатого венца, который находится ближе к прессующему пуансоиу, на 0,05 мм

40

ношению к его положению во время его штамповки. На фиг. 5 и 6 изображена схема второй электроэрозионной обработки матрицы медным штампованным электродом (п - расчетная величина недобандажирования матрицы 4 для увеличения размеров ее гравюры). После чего матрицу снова бандажиро- вали в номинальное положение и прю- вели в ней штамповку партии стальных зубчатых колёс. После их замера было установлено следующее: несовпадение гравюры штампованных зубчатых колес с профилем номинальной гравюры в среднем сечении высоты з гбчатого венца осталось на прежнем уровне ,04 мм. Но разница в длинах общих нормалей, измеренных у обоих торцов, уменьшилась и не превышала 0,02 мм, т.е. повторная электроэрозионная обработка, внеся коррекцию в матрицу, позволила ликвидировать такой сложно ликвидируемый дефект, как конусность на цилиндрических зубчатых колесах.. .

Формула изобретения

45 Способ изготовления матриц для горячей штамповки деталей типа зубчатых колес, заключающийся в предварительном формообразовании, гравюры вставки матрицы, ее термохимической больше длины общей нормали, измерен- обработке, бандажировании, а также ной у второго торца. Для ликвидации последующей электроэрозионной обра- этого дефекта провели штамповку зубчатого колеса из медной заготовки, использовав для этой цели отожженую медь марки М I ГОСТ 839-78, имеющую

,5 кг/мм (G стали при 850°С кг/мк). Получив медную поковку зубчатого колеса, использовали ее в качестве электрода для повторной

ботке вставки матрицы при помощи электрода, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности j получаемых изделий и снижения энергозатрат процесса, электроэрозионную обработку производят в два этапа, производят растяжение вставки в радиальных направлениях перед каждым

0

5

0

5

5

0

0

электроэрозионной обработки матрицы, в которой проводилась штамповка этого электрода, предварительно снова уменьшив сжатия матрицы на 0,3 мм (т.е. как бы растянув ее на 0,3 мм). При второй электроэрозионной обработке электрод перемещался от одного, из торцов матрицы к второму, плоскость которого в рабочем состоянии совпадает с плоскостью разъема, т.е. направление движения электрода соот- вествовало направлению выталкивания поковки из матрицы после штамповки. Электрод направляли вперед меньшим

т.е. -повернув на 180 по отторцом,

ношению к его положению во время его штамповки. На фиг. 5 и 6 изображена схема второй электроэрозионной обработки матрицы медным штампованным электродом (п - расчетная величина недобандажирования матрицы 4 для увеличения размеров ее гравюры). После чего матрицу снова бандажиро- вали в номинальное положение и прю- вели в ней штамповку партии стальных зубчатых колёс. После их замера было установлено следующее: несовпадение гравюры штампованных зубчатых колес с профилем номинальной гравюры в среднем сечении высоты з гбчатого венца осталось на прежнем уровне ,04 мм. Но разница в длинах общих нормалей, измеренных у обоих торцов, уменьшилась и не превышала 0,02 мм, т.е. повторная электроэрозионная обработка, внеся коррекцию в матрицу, позволила ликвидировать такой сложно ликвидируемый дефект, как конусность на цилиндрических зубчатых колесах.. .

Формула изобретения

Способ изготовления матриц для горячей штамповки деталей типа зубчатых колес, заключающийся в предварительном формообразовании, гравюры вставки матрицы, ее термохимической обработке, бандажировании, а также последующей электроэрозионной обра-

ботке вставки матрицы при помощи электрода, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности получаемых изделий и снижения энергозатрат процесса, электроэрозионную обработку производят в два этапа, производят растяжение вставки в радиальных направлениях перед каждым

512997006

этапом обработки на величину ее упру- па обработки в матрице выдавливанием гой деформации в процессе горячей . формируют электрод для второго этапа штамповки, причем после первого эта- электроэрозиониой обработки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении инструмента для горячей штамповки зубчатых колес. Изобретение позволяет повысить точность получаемых изделий и снизить энергозатраты процесса. Для этого гравюру матршцл получают путем штамповки и двукратной электроэрозионной обработки. Матрицу после штамповки дважда растягивают на величину ее теплового расширения при нагреве под штамповку. Вторую электроэрозионную обработку производят электродом, сформированньа4 штамповкой в матрице. Зто позволяет избежать конусности на цилиндрических зубчатых колесах. 6 ил. I (Л ND Х :о vl

иг.1

Фиг. 2

U2.

VU2A

Ненший шорец

-

/«Mi J

n/iocKocm разъема

/ I

fpue.f

/fl/юскость ранема

U2.6