Способ изготовления кольцеобразных изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления колец синхронизатора, а также других кольцевых деталей преимущественно из цветных металлов. Кольца изготавливают горячей штамповкой из предварительно полученной кольцеобразной заготовки. Последнюю получают нагревом прутковой заготовки круглого сечения, гибкой, наматыванием нагретой прутковой заготовки на оправку эллипсного поперечного сечения при наклоне образуемых витков к плоскости большей оси эллипсного сечения под углом α, зависящим от диаметров прутковой заготовки и внутреннего контура кольцеобразной заготовки, и разрезкой витков при расположении зазора в той же плоскости. После съема с оправки кольцеобразную заготовку подогревают в нагревательном устройстве с защитной атмосферой и штампуют с одновременно осуществляемой сваркой давлением в зоне стыка, получая поковку с облоем. Последний обрезают в обрезном штампе. Затем поковку кольца синхронизатора окончательно обрабатывают резанием. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С Р

CO

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4396748/25-27 (22) 24.03.88 (46) 07.09.90. Бюл. № 33 (71) Научно-производственное объединение технологии автомобильной промышленности

«НИИТавтопром> (72) А. М. Смуров, И. А. Быков и И. К. Букин-Батырев (53) 691.981.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 541,47, кл. В 21 D -11/06, 1938. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕОБРАЗНЫХ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления колец синхронизатора, а также других кольцевых деталей преимущественно из цветных металлов. Кольца изготавливают горячей штамповкой из предварительно

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления колец синхронизатора, а также других кольцевых деталей, получаемых преимущественно из цветных металлов.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение расхода металла при гибке колец синхронизатора.

На фиг. 1 представлена оправка; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3— намотанная на оправке спираль; на фиг. 4— оправка с одним витком спирали; на фиг. 5— кольцеобразная заготовка после съема с оправки; на фиг. 6 — кольцеобразная заготовка с сомкнутыми торцами ее стыка; на фиг. 7 — схема к расчету; на фиг. 8 — штамп для горячей штамповки в момент смыкания торцов кольцеобразной заготовки; на фиг. 9 — штамп в конце процесса горячей штамповки; на фиг. 10 — схема заливки;

„.Я0„„1590157 А 1 (51)5 В 21 D 5/1О, 53/16, 11 06

2 полученной кольцеобразной заготовки. Последнюю получают нагревом прутковой заготовки круглого сечения, гибкой наматыванием нагретой прутковой заготовки на оправку эллипсного поперечного сечения при наклоне образуемых витков к плоскости большей оси эллипсного сечения под углом а, зависящим от диаметров прутковой заготовки и внутреннего контура кольцеобразной заготовки, и разрезкой витков при расположении зазора в той же плоскости. После съема с оправки кольцеобразную заготовку подогревают в нагревательном устройстве с защитной атмосферой и штампуют с одновременно осуществляемой сваркой давлением в зоне стыка, получая поковку с облоем. Последний обрезают в обрезном штампе. Затем поковку кольца синхронизатора окончательно обрабатывают резанием.

1 з.п.ф-лы, 12 ил. на фиг. 11 — то же, вид сбоку; на фиг. 12— вид Б на фиг. 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Прутковую заготовку круглого поперечного сечения нагревают и подвергают гибке путем ее наматывания на оправку эллипсного поперечного сечения 2 с большой а и малой 6 осями. Наматывание ведут до получения не менее двух образуемых витков, располагая каждый виток 3 спирали 4 с фиксированным наклоном к плоскости П, в которой лежит большая ось эллипсного поперечного сечения 2 оправки 1, и без образования зазора между смежными витками спирали 4. Гибку наматыванием производят на оправке 1 эллипсного поперечного сечения 2, большая ось которого равна

a=d, а малая ось равна b=(d+D)sing — D, где d — диаметр внутреннего контура по1590157 лученной гибкой кольцеобразной заготовки

5 при сомкнутых торцах 6 ее стыка 7; D— ! диаметр поперечного сечения прутковои заготовки; р — угол наклона стыка 7 к диаметральной плоскости 8 кольцеобразной заготовки 5 при сомкнутых торцах 6 ее стыка

7. При наматывании витки спирали 4 располагают под углом а к плоскости Г1, т. е. в плоскести большой оси а эллипсного поперечного сечения 2 оправки 1, при этом угол .О cD а= P — ar csin — +are sin —. д+О пЛ

Полученную гибкой спираль 4 разре. зают затем на отдельные витки при одновременной подрезке концов спирали 4, не снимая последнюю с оправки 1. При этом разрезку и подрезку ведут в плоскости П большой оси а при помощи пилы, например дисковой. Для этого плоскость пилы располагают в плоскости П большой оси а и перемещают диск пилы вдоль продольной оси оправки 1.

Для фиксации наклона первого витка на оправке 1 закреплен упор 9, опорная плоскость которого. расположена под углом к плоскости П большой оси а.

Для обеспечения качественногс среза на оправке 1 выполнен продольный паз 10, лежащий в плоскости большой оси а.

Разрезку спирали 4 ведут при толш,ине пропила, равной

Л=(и — n(d+D)(sin

L — длина геометрической оси одного витка, концы которого т и п, до разрезки спирали 4.

Указанная длина может быть определена, например, по формуле

1.=п(- -+ — )(1+ — -+ — +...), а4-b 0 Х .Л

Z cosa 1 64 где а — b

Х— а+ Ь+20/cosa графическим или другим методами.

Полученные разрезкой спирали 4 кольцеобразные заготовки снимают с оправки 1 и помещают в нагревательное устрсйство с защитной атмосферой в случае необходимости подогрева или в термостат. Затем кольцеобразную заготовку, имеющую ковочную температуру, подают к штамповсчному оборудованию, укладывают на матрицу 11 установленного на нем штампа и производят горячую штамповку с одновременно осуществляемой сваркой давлением стыка под действием пуансона 12 штампа, а также последующую обрезку наружного 13 и внутреннего 14 облоя (штамп для обрезки не показан), в результате чего получают штампованное кольцо синхронизатора (поковку) 15, подлежащее окончательной обработке резанием. В начале процесса штамповки у кольцеобразной заготовки торцы 6 ее стыка 7 смыкаются под действием пуансона 12, а внутренний контур уложенной на матрицу 11 кольцеобразной заготовки становится круглым диаметром d. После того, как произойдет смыкание торцов 6 и исчезнет между ними зазор, осуществляется горячая штамповка с одновременно происходящей сваркой давлением до получения штампованного кольца синхронизатора 15 с образованием на нем небольшого облоя 13 и 14. Удаление облоя производят в обрезном штампе.

Величину большой а и малой b осей эллипсного поперечного сечения 2 оправки 1 устанавливают из следующих условий гибки наматыванием. Для сохранения направления разрезки спирали 4 вдоль ее продольной оси, а также для совпадения плоскости разрезки с плоскостью большой оси а, что технически наиболее легко осуществимо при одновременном получении на кольцеобразной заготовке 5 торцов 6, расположенных под оптимальным для сварки давлением углом р, величина которого значительно больше нуля, необходимо при гибке наматывать прутковую заготовку, располагая каждый виток 3 g спирали 4 с наклоном, угол которого зависит от указанного угла р. Для получения кольцеобразной заготовки 5 (при сомкнутых ес торцах 6) круглой формы, а не овальн й, необходимо применять оправку 1 эллипсн ro поперечного сечения 2, большая ось

35 коорого а равна диаметру d внутреннего коч-vpa кольцеобразной заготовки 5 в момент смыкания ее торцов 6 под деиствием пуансона i, Пои этом малую ocb b того же сечения oïð äеляют, исходя из величин d, D и Р, т. е. пр ..ним гст равнои

При указанных значениях d u D п .:учаемая кольцеобразная заготовка 5 при сомкнутых

45 торцах 6 ее стыка 7 имеет внутренний контур, описанный диаметром d.

При установлении величины угла а исходят из следующих условий. Учитывают, что угол р имеет оптимальную величину

40 — 50, обеспечивающую наилучшие усло50 вия сварки давлением. При меньших углах, особенно близких к нулю, условия сварки становятся неблагоприятными, так как плоскостьь ст ыка ст ановитс я параллельной н аправлению усилия штамповки или почти параллельной. При углах, больших 50, концы витка после разрезки спирали 4 представляют собой тонкие удлиненные полотна клинового сечения. Такая форма концов приводит к быстрому охлаждению перед штамо / ловкой и, как следствие, к ухудшению качества колец синхронизатора. Далее, после съема с оправки 1 кольцеобразной заготовки 3, плоскости торцов 6 располагаются под углом (P — arcsiin — ) к диаметральD, d+D ной плоскости 8, если торцы не сомкнуты.

Под действием пуансона 12 при горячей штамповке угол, под которым наклонены торцы 6 к диаметральной плоскости 8, 2В уменьшается на величину агспа, и составляет а=р — агсяи -, агся1" †. ПоQ

АМТВ этому в процессе горячей штамповки положение стыка 7, претерпевающего сварку давлением, является оптимальнь1м, т. е. плоскость стыка 7 располагается под оптимальным углом р к диаметральной плоскости 8.

Толщину пропила Л в процессе разрезки спирали 4 определяют при учете угла и, диаметров d и D, а также длины геометри ческой оси L одного витка спирали 4 (до разрезки) . Величина L превышает длину геометрической оси кольцеобразного витка (расстояние от точки m до точки и вдоль указанной оси) и подлежит определению (вычислению) любым известным способом или расчетным методом. При толщине пропила Л=(Š— sr(d+D) l since длина геометрической оси одного витка после разрезки становится равной длине геометрической оси, кольцеобразной заготовки 5 при состыкованных торцах 6 ее стыка 7.

Таким образом, гибка наматыванием пруT ковой заготовки, диаметр D поперечного сечения которой относительно большой оси, на оправку 1 эллипсного поперечного сечения 2, величину осей которого принимают с учетом оптимального угла р, диаметров d и D, позволяет получить кольцеобразную заготовку

5 с заданными диаметром d и углом р без отклонения ее формы от круглой и сохранить направленность разрезки спирали 4 вдоль продольной оси этой спирали и оси оправки 1, а также нс прибегать к разрезке спирали по спиральной линии в случае наматывания на оправку круглого сечения и необходимости получения оптимального угла р.

При оптимальном угле 1З и отсутствии отклонений формы кольцеобразной заготовки 5 от круга горячая штамповка и сварка давлением позволяют получать штампованные кольца синхронизаторов при минимальном отходе мегалла за счет высокой размер11ой точности кольцеобразной заготовки

5 и повышенного качества их сварного

СТЫКЯ.

Кроме того, этому способствует подогрев в нагревательном устройстве с защитной атмосферой.

Кяк --:-3pH3HT, при разрезке OHHp3ли 4 к,.-:ьцеобрязную заготовку 5 получают с пропилом, 1,вел11ченным по толн1нне по сравнениюю . гол ьци ной Л=--(— л (d+ D)) sii на

Вел11чину Ь =0,50 jcos(...D, со@. В этом

< —: 13е толщина 11ропиля А+1 . КольЦЕООРЯЗ !ÓÞ ЗЯГОТОВКУ С ТЯКИМ ПР011ИЛОМ фо р ми рую.- до и рида ни я ей ил О. костности путем приложения к ней двух

10,", 1.01.ре !Hf=!x ссевыx усилии. Для этого .IВ 1 X II 13lllCK 16 и 17 f сжимают после1нимн. 311тсм

30нх 11POPHля тол1цинои \ сфОРм11110Ва;!!0 .l таким Обоазом кольцеобрязной зя.-vT0Pк«5 размещают в желобе! 8 и заливают

В 11р011Н.1 при помощи желоба 19 (vo стрелке

К) рясплявом материала, яналогичнь1м по с 0 т ЯВ материал кольця синхронизятОря.

Зяге., охлаждают расплав до момента его кристалл:, зации H образсвания соединения мdTерия..ом кольцеобразной заготовки.

Ряс 1л31. получают путем плавки отхода, няi1uH;.:.vp, в виде облоя в известной литей110. Оснастке. После кристаллизации расвЂ...Ява В зоне пропила пх11циной Л кольце:Яразн ю заготовку 5 подогревают в случае

6 собходимости и подвергают горячей птам Qt,.

1 О..иер. Для изготовления кольца синхрон из ЯTop3 бол ьшегp 13HOÃO ЯВтомоб и1 я lipHменяют в качестве 1сходногO материала .1л труб из 13TYHH Л МцСКЛ-08-2-2- 1 - 1 . П Осле от "езки кольцевой заготовки последнюк1 обрабатывают резанием до получения гого30-0 кольца синхрони33TOpd. При этом козфф пиент Hci!0ëüÇOÂ3 ffHH мстя.1,13 0,3;!

Для изготовления того же ко.1:-.П пО 1Ред.;Я "Pt х1ому способу нагреты.- гс 7111.— 740 С

ЗБ

111Н ::.к11 "va ;,iåTpo.;1 26 м:;; из т..й же латуни наматыванием

: 0Pl påчного сечсния большая ось которого

;,==152 мм, а м313H Ocl* 1=90,85 мм.:o получе1шя спHp3ли, состоя,цей i» более чем двух

40 Витков (В зависимо=ти 0-. торговой длины пру-.кя), располагая витки и плоскости больfûîй зс1., сечения под углом =42"45 . алтс;, дисксвой :1!1.1ОЙ производят резку сп ip3.1H .,О. ь пцодольной оси Оправки при ,„-. .:0.HlæåíHH полотна диска в .1лоскости Q б0.1ьп1ой оси сечения и толщине пропила

Л=- —.т,152+26), n42 45, где L= — 602 мм тс .013 - HH3 Iпlрpоo!пIиHла Л=-11.6 мм.

Л.-,тем полученную кольцеобразнук1 загÎСовку подвергают горячей штамповке В одноьб псрс. ;Одном 1птямпе при тс миерятуре нс ниже

650 С (В случае необхо симocTH подогрева

НO;;üöåîáðàçíûå заготовки помещают В нагре пят ль110е устройство с защитной атмосферой) с одноьременно производимсй сваркой

; Я В, З Е H! . Е М С Т Ы К Я Д О П 0.1 У Ч 2 H H H П 0 К О В К И К 0.1 Ь55 пя синхронизатора с образованием ня покои е нар жного и Внутреннего аблоя. Указ 31,ны11 oолоЙ f, д,яляется зяте. !i В ovpt3HOvl ! i Т Я .1ПЕ.

1590157

В настоящее время латунные кольца синхронизатора большегрузного автомобиля изготовляют способом резания, осуществляемь!м в следующей последовательности: отрезка кольцевых заготовок от трубы; механическая обработка на станках токарной группы.

Отход металла в виде стружки при этом

68 — 75% в зависимости от типоразмера колец и применяемых в качестве исходной заготовки труб. Например, кольцо М 15

1770176 массой 0,8 кг изготавляют из трубы 195Х130 мм. При этом отход 2,4 кг.

Применение предлагаемого способ» позволяет уменьшить расход металла за счет павышения размерной точности, используемой под горячую штамповку кольцеобразной заготовки и повысить качество колец сннхроиизатора при использовании гнутой заготовки.

Формула изобретения

1. Способ изготовления кольцеобразных изделий, включающиЙ нагрев прутковой заготовки, гибку ее путем наматывания на оправку эллипсного сечения, разрезку витков по образующей, съем с оправки и сварку ветык, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения р»схода металла и ри гибке колец синхронизатора, наматывание прутковой заготовки производят при наклоне витков к плоскости большой оси эллипсного сечения оправки под

D .ZO а= P — ar csi n — + arcsi n —, d+D лд разрезку витков по образующей ведут в плоскости большой оси эллипсного поперечного сечения оправки с образованием зазора, равного

Л=(L л(д+О)) sinu, где а — угол наклона витков спирали к плоскости большой оси эллипсного сечения оправки;

P — угол наклона стыка к диаметральной плоскости кольцеобразной заготовки при сомкнутых торцах ее стыка;

D — диаметр поперечного сечения прут15 ковой заготовки;

d — диаметр внутреннего контура кольцеобразной заготовки при сомкнутых торцах ее стыка;

L — длина геометрической оси одного витка спирали до разрезки; а после съема с оправки кольцеобразную заготовку подвергают горячей штамповке при сомкнутых торцах ее стыка с одновременной сваркой, осуществляемой давлением.

25 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что перед горячей штамповкой кольцеобразную заготовку формируют до придания ей плоскостности путем приложения к ней двух встречных осевых усилий, в зазор между торцами ее стыка заливают расплав матеЗО риала прутковой заготовки и охлаждают последний до окончания его кристаллизации, а при разрезке витков спирали зазор выполняют увеличенным на величину

Ь =0,5D/cos P... D/со з р.

1590157

1590157

Puz. 7

1590157

1590157

1б

Bu05 noEepeyrno

Фиг. 12

Составитель Е. Чистякова

Редактор И„Шмакова Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 2597 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат с<Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101