Штамп для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК B21K1/18 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться в машиностроительном производстве при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ изготовления поршней для двигателей внутреннего сгорания методом кокильного литья из сплава АК10М2Н.

Недостатком данного способа является низкая прочность и качество литого поршня, ввиду высокой пористости и крупнозернистой структуры металла, что свойственно данному производству.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для изготовления поршней, содержащее нижний штамп с полостью, и пуансон, форма которого соответствует внутренней конфигурации ntfpiu- ня.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно снабжено каналами, в которые затекает деформируемый металл, подлежащий удалению с получаемой поковки. Все это приводит к увеличению трудоемкости и расхода металла.

Цель изобретения - экономия металла за счет снижения припусков на механическую обработку.

Поставленная цель достигается тем, что в штампе для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, содержащем нижнюю половину с потюстью, образованной боковой поверхностью и дном, и пуансон, форма которого соответствует внутренней конфиг/рации поршня, боковая поверхность образована двумя последовательно расположенными поверхностями, одна из которых от дна полости выполнена в виде цилиндра высотой, составляющей 0,19 - 0,26 общей высоты полости, а цилиндрическая и донная поверхности сопряжены между собой кольцевой канавкой, заглубленной относительно дна полости на величину, составляющую 0,020 - 0,028 диаметра дна, и имеющей радиус равный 2,5 указанной глубины.

Причем пуансон снабжен штамповочными уклонами в пределах 1° -1°30.

При использовании изобретения за счет уменьшения припусков на механическую обработку повышается выход годного в сравйении с известным металлом на 5 8%, уменьшается масса готового изделия на 3со

с

VJ ел о о

со

5%, увеличивается стойкость штампа на 25%.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы изготовления; на фиг.З - предлагаемый штамп, общий вид.

Штамп для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания состоит из нижней половины 1 штампа, снабженного полостью 2, Последняя образована боковой поверхностью 3 и дном 4 Боковая поверхr aii fr

ность образована двумя последовательно расположенным1/ГгТбверхностямм. одна из которых от дна А полости выполнена в виде цилиндра 5 высотой h, составляющей 0,19 - 0,26 общей высоты полости Н. Цилиндрическая Б и донная б поверхности сопряжены между собой кольцевой канавкой, заглубленной относительно дна полости на величину hi, составляющую 0,020 - 0,028 диаметра дна и имеющей радиус R, равный 2,5 указанной глубины. На верхней половине 7 штампа закреплен пуансон 8, форма которого соответствует внутренней конфигурации поршня и который снабжен штамповочными уклонами в пределах 1° - 1°30. Штамп работает следующим образом. Штамп перед установкой на пресс нагревают до 150 - 350°С В полость 2 нижней половины 1 штампа укладывают нагретую до температуры 420-460°С заготовку, диаметр которой равным 0,85 - 1,0 диаметра дна 4 полости. Включают ход верхней траверсы пресса и производят штамповку до смыкания верхней 7 и нижней 1 половины штампа. При этом пуансон 8 формирует внутреннюю поверхность поршня, а кольцевая канавка 6 заполняется металлом После окончания деформации включают обратный ход и траверса с верхней половиной штампа поднимается. При этом отштампованный поршень залипает на боковой цилиндрической поверхности 5 полости 2 и временно удерживается в нижней половине 1 штампа, а пуансон 8 отделяется от поршня Подъем траверсы пресса осуществляется в течение 2-3 с. 8 течение этого времени отштампованный поршень под воздействием более холодных стенок штампа охлаждается, происходит термическая усадка металла, что позволяет без затруднений производить съем отштампованного поршня со штампа. Пример. Для опробования предлагаемого штампа проводили штамповку поршней двигателя внутреннего сгорания легкового автомобиля 21011 а количестве 100 шт из алюминиевого сплава АК10ДП. Штамповку проводили на вертикальном гидравлическом прессе усилием 1500 тс. Использовали заготовку 85x75 мм Штамп предварительно нагревали до 200 - 350°С

В качестве смазки использовали 50%-ную смесь графита с маслом Вапор-Т, Заготовки нагревали до 440-460°С, Для штамповки использовали штампы, в которых высота цилиндрической части боковой поверхности полости нижней половины штампа соответствовала предлагаемым предельным, запредельным и средним значениям. Кроме того, кольцевые канавки, сопрягающие ци0 линдрическую и донную поверхности, также были выполнены с размерами, соответствующими предельным, запредельным и средним значениям. На пуансонах были выполнены штамповочные уклоны, равный

5 1°30.

Во время штамповки контролировали отделение отштампованных поршней от пуансона и от нижнего штампа.

После штамповки на штампованных

0 поршнях проводили контрольную механическую обработку со снятием стружки по 1,5 мм на сторону по боковой поверхности и днищу

С целью получения сравнительных дан5 ных проводилась штамповка поршней при тех же условиях в известном штампе. Причем штамповочные уклоны на пуансоне также были равны 1°30 .

Результаты экспериментов сведены в

0 таблицу.

Как видно из таблицы, штампованные поршни, изготовленные в штампах 2-4 имели полное оформление, хорошо отделялись от пуансона, легко снимались с нижне5 го штампа После контрольной механической обработки путем снятия припуска 1,5 мм черноты на изделиях не обнаружено. Таким образом, можно сделать вывод, что отштампованные поршни, изго0 товленные в штампах 2-4, соответствуют заданным параметрам.

При штамповке поршней в 1-м штампе поршень не отделился от пуансона, что указывает на недостаточность высоты цилинд5 рической поверхности. После охлаждения штампа и применения дополнительных приспособлений поршень был снят с пуансона и подвергнут контрольной механической обработке На поршне осталась чернота ввиду

0 отсутствия необходимого припуска на механическую обработку, что указывает на недостаточную глубину канавки и увеличенного ее радиуса.

5 При штамповке поршней в 5-м штампе затруднительным было отделение штампованного поршня от нижней половины штампа, что явилось признаком избыточной высоты цилиндрической поверхности полости нижней половины штампа, а при осмотре было обнаружено частичное

незаполнение канавки металлом, что яви- лось признаком увеличенной глубины канавки и уменьшенного радиуса. При контрольной механической обработке на изделиях обнаружена чернота, что указывает на недостаточный припуск на обработку. При штамповке поршней в б-м (известном) штампе поршень не отделился от пуансона, что явилось признаком малого штамповочного уклона на пуансоне. Поршень сняли с пуансона после охлаждения штампа и применения дополнительных приспособлений. После контрольной механической обработки путем снятия припуска 1,5 мм на поршне была обнаружена чернота, что указывает на недостаточную величину припуска.

Из результатов эксперимента можно сделать вывод, что в предлагаемом штампе 20 по сравнению с известным за счет выполне- ния цилиндрической поверхности полости нижнего штампа обеспечивается выполнение минимальных штамповочных уклонов на пуансоне, а за счет выполнения кольце- 25 вой канавки на дне нижней полости штампа

0

5

уменьшается припуск на механическую обработку, увеличивается стойкость штампа Формула изобретения 1. Штамп для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, содержащий нижнюю половину с полостью образованной боковой поверхностью и дном, и пуансон, форма которого соответствует внутренней конфигурации поршня, отличающийся тем, что, с целью экономии металла за счет снижения Тфйпубков на механическую обработку, боковая поверхность образована двумя последовательно расположенными поверхностями, одна из которых от дна полости выполнена в виде цилиндра, высотбй, составпяющей 0,19 - 0,26 общей высоты полости, а цилиндрическая и донная поверхности сопряжены между собой кольцевой канавкой, заглубленной относительно дна полости на величину, составляющую 0,020 - 0,028 диаметра дна, и имеющей радиус, равный 2.5 указанной глубины,

2. Штамп по п.1,отличающийся тем, что пуансон снабжен штамповочными уклонами в пределах 1° - 1°30 .

Область применения: обработка металлов давлением. Сущность изобретения1 штамп для изготовления поршней содержит нижнюю половину с полостью. Полость образована боковой поверхностью и дном. Бо- ковая поверхность образована двумя последовательно расположенными поверхностями, одна из которых от дна выполнена в виде цилиндра. Цилиндрическая и донная поверхности сопряжены кольцевой канавкой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 1 табл.