Способ изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес

 

Использование: в области литейного производства, при изготовлении литейной оснастки, предназначенной для пресс-форм при получении выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес. Сущность: способ включает установку технологической базы, электроэрозионное вырезание зубчатого венца матрицы, изготовление пуансона, сборку матрицы и крышки с помощью штифтов и отверстий под них, выполнение в крышке знакового стержневого отверстия сверлением с помощью кондукторной оправки, с наружной формой, совпадающей с внутренней формой матрицы, центрирование и установку в гнезде матрицы с одинаковым зазором по всему периметру пуансона, последний изготавливают из одной заготовки одновременно вместе с матрицей электроэрозионной вырезкой, выполняя в нем на стадии его изготовления электроэрозионной вырезкой центральное отверстие, причем пуансон используют в качестве кондукторной оправки для получения отверстия в крышке, а одинаковый зазор между матрицей и пуансоном получают при помощи не менее 5 цилиндрических штифтов с диаметром, равным ширине зазора, которые устанавливают в зазор между пуансоном и матрицей перпендикулярно их торцевым поверхностям так, что три из них размещают в пределах вершин или впадин зубьев на одинаковом расстоянии по периметру венца, а два других - на диаметрально противоположных участках зазора в пределах разноименных боковых поверхностей зубьев. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении литейной оснастки. Преимущественно изобретение предназначено для изготовления пресс-форм, предназначенных для изготовления выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении точности и упрощении технологии изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес.

Известен способ изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей цилиндрических зубчатых колес, когда зубчатую матрицу 1 (фиг. 1) изготавливают электроэрозионной вырезкой проволочным электродом инструментом на станке с ЧПУ, а отверстие (знаковое гнездо) под стержень в крышке 2, предварительно сориентированной и закрепленной посредством штифтов 3, получают сверлением через кондукторную оправку 4, которая устанавливается в зубчатой матрице. Наружный диаметр оправки 4 совпадает по номиналу с наружным диаметром вершин зубьев венца матрицы, а диаметр отверстия в кондукторной оправки соответствует диаметру получаемого посадочного отверстия (знакового гнезда) в крышке 2.

Положение отверстия в кондукторной оправке, через которое будет осуществляться сверление посредством сверла 5 в крышке 2, совпадает с центром цилиндрической зубчатой матрицы.

Недостатком описанного аналога является изготовление специальной кондукторной оправки, что требует дополнительных материальных и временных затрат в процесс изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей цилиндрических зубчатых колес, не универсальность способа, обусловленная тем, что для зубчатых матриц с другими размерами требуется изготовление новых кондукторных оправок, а также более серьезное усложнение технологии изготовления кондукторной оправки, если зубчатый венец матрицы будет иметь некруглую форму, что в свою очередь также усложнит отыскание местоположения центра кондукторного отверстия и снизит точность изготовления пресс-формы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ изготовления пресс-формы для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес с центральным (посадочным) отверстием, состоящей из зубчатой матрицы, крышек и стержня для формирования центрального отверстия в модели некруглого колеса, включающий операцию по изготовке установочной "а", направляющей "б" и опорной "в" технологических баз заготовки матриц (фиг. 2), операцию изготовления матрицы пресс-формы электроэрозионной вырезкой проволочным электродом инструментом (фиг. 3), операцию установки крышки на матрице и обработке отверстия в крышке по кондуктору (в специальном приспособлении) (фиг. 4).

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие существенные признаки: зубчатая матрица пресс-формы для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес изготавливается электроэрозионной вырезкой проволочным электродом инструментом на станке с ЧПУ; отверстие (знаковое гнездо) под стержень в крышке пресс-формы получают механической обработкой (сверлением).

Недостатком прототипа является усложнение технологии изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес.

Указанный недостаток обусловлен тем, что реализация данного способа (технологического процесса) изготовления пресс-формы сопряжена с необходимостью изготовления специального приспособления кондуктора для обработки отверстия (знакового гнезда) в крышке (т.е. с усложнением технологической подготовки и увеличением затрат на изготовление пресс-форм) и необходимостью ряда операций в процессе изготовления пресс-формы, которые связаны с особенностями обработки отверстия в крышке с помощью кондуктора.

В самом деле, для обработки отверстия в крышке пресс-формы по кондуктору необходимо подготовить базы направляющую "б" и опорную "в" матрицы (фиг. 2) с тем, чтобы однозначно установить пресс-форму в кондукторе относительно кондукторной втулки, а на операции электроэрозионной вырезки зубчатого венца в матрице 1 (фиг. 3) необходимо "привязать" зубчатый венец к базам "б" и "в" матрицы с тем, чтобы при обработке отверстия в крышке 2 пресс-формы (фиг. 4) по кондуктору 4 зубчатый венец занял строго определенное положение относительно кондукторной втулки 6. Такая "привязка" вырезаемого зубчатого венца к базам "б" и "в" матрицы осуществляется следующим образом (фиг. 3): выставляют заготовку матрицы 1 на столе 2 электроэрозионного станка относительно его координатных осей так, чтобы базы "б" и "в" совпали с направлением осей станка; выставляют электрод-инструмент 3, закрепленный в инструментальной скобе 4 относительно плоскостей "б" и "в" заготовки матрицы 1 в исходную точку O₁, выдерживая размеры X₀ и Y₀; (заметим, что, как показывает опыт, именно эти два перехода операции электроэрозионной вырезки матрицы отличаются особой сложностью и требуют высокой квалификации оператора и его кропотливой работы); осуществляют врезание электрод-инструмента 3 в заготовку матрицы 1 в начальную точку 1 обработки венца, выдерживая размеры X₁ и Y₁ и вырезают зубчатый венец матрицы по контуру.

Все перечисленные операции, в том числе и операции по подготовке баз "б" и "в", вызваны исключительно особенностями обработки отверстия в крышке пресс-формы по кондуктору, что в целом усложняет технологию изготовления пресс-формы.

Цель изобретения упрощение технологии изготовления пресс-формы для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес в той части технологического процесса, которая относится к получению отверстия в крышке пресс-формы и упрощение технологической подготовки, относящейся к обработке отверстия под стержень в крышке.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями, существенные признаки.

В пуансоне, получающемся в результате электроэрозионной вырезки зубчатого венца матрицы, вырезают отверстия в одну операцию с вырезкой матрицы, причем отверстию придают положение, соответствующее положению посадочного отверстия, формируемого с помощью матрицы некруглого зубчатого колеса (или его модели). На операции изготовления посадочного отверстия в крышке пресс-формы под стержень используют пуансон с вырезанным в нем, за одну операцию с вырезкой матрицы, отверстием, через которое, как через кондукторную втулку, сверлят отверстие в крышке пресс-формы, причем пуансон (как технологический отход, образующийся при вырезании матрицы) устанавливают в гнездо этой матрицы, центрируют его таким образом, чтобы зазор между ним и матрицей был равномерным по всему периметру зубчатого венца матрицы. Крышку пресс-формы перед операцией формирования в ней посадочного отверстия под стержень фиксируют и закрепляют при помощи штифтов.

Совокупность указанных общих существенных признаков дополняют, развивают и уточняют следующие частные отличительные признаки: центрирование пуансона в матрице с целью обеспечения между ними равномерного зазора по всему периметру в предлагаемом способе осуществляется с помощью пяти штифтов, причем использование первых трех штифтов, которые размещают в пределах одноименных элементов зубчатого венца, например, в пределах вершин (или же впадин) обеспечивает базирование пуансона в матрице, аналогично базированию деталей в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне, последние два штифта размещают на участках разноименных боковых поверхностей зубьев с целью повышения точности центрирования путем устранения возможности в пределах бокового зазора между зубьями матрицы и пуансона смещения (поворота) последнего в гнезде матрицы в плоскости его торцовой поверхности.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: при изготовлении матрицы пресс-формы для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес по предлагаемому способу в отличие от прототипа не требуется предварительная подготовка направляющей "б" и опорной "в" технологических баз, так как отверстие в пуансоне и зубчатый венец матрицы формируются за одну операцию по общей программе и точность их взаимного расположения будет зависеть от точности управляющей программы и не зависеть от квалификации оператора; по предлагаемому способу отпадает необходимостью в изготовлении и использовании кондукторного приспособления, т.к. посадочное отверстие (знаковое гнездо) в крышке пресс-формы получают сверлением, через отверстие в пуансоне предварительно сцентрированном относительно матрицы при помощи штифтов; не известен факт использования отхода электроэрозионной вырезки зубчатой матрицы удаляемого в результате вырезки пуансона при последующем использовании его для формирования посадочного отверстия в крышке пресс-формы; не известен факт изготовления электроэрозионной вырезкой отверстия в пуансоне зубчатой матрицы, причем в одну операцию с ее обработкой, ось которого совмещают с осью посадочного отверстия некруглого зубчатого колеса, модель которого будет формировать с помощью матрицы.

По имеющимся у авторов сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. из него не выявляется указанное влияние на получаемый технологический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличаются от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения в принципе может быть многократно использована в области литейного производства при изготовлении литейной оснастки, преимущественно для изготовления пресс-форм, предназначенных для изготовления выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес, с получением технического результата, заключающегося в обеспечении точности и упрощения технологии изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес, обусловливающего обеспечение достижения поставленной цели упрощение технологии изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес в той части технологического процесса, которая относится к получению отверстия в крышке пресс-формы и упрощение технологической подготовки, относящейся к обработке отверстия под стержень в крышке, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, изображенными на фиг. 5. и фиг. 6.

На фиг. 5 показан способ электроэрозионной вырезки матрицы пресс-формы, предназначенной для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес. Перед электроэрозионной вырезкой осуществляют предварительную подготовку установочной технологической базы "а" заготовки матрицы и формируют в ней технологическое отверстие (ТО) для ввода электрод-инструмента на последующей операции электроэрозионной вырезки, после чего заготовку матрицы устанавливают на столе 5 электроэрозионного вырезного станка и закрепляют прихватами 6. Пропущенный через технологическое отверстие (ТО) электрод-инструмент 3, закрепленный в инструментальной скобе 4, выводят по программе в точку O₁ (начала электроэрозионной вырезки) и осуществляют вырезку отверстия Г, причем нужно отметить, что отверстие Г в пуансоне 2 должно быть обработано в размер, соответствующий диаметру сверла, с допуском, обеспечивающим "сопряжение" сверла и отверстия по посадке, например H/h по 10-14 квалитету, что автоматически гарантируется точностью электроэрозионных вырезных станков, а с другой стороны опосредованно гарантирует требуемую точность положения отверстия под стержень в крышке пресс-формы. После вырезки отверстия Г, не меняя положения заготовки, электрод-инструмент 3 по управляющей программе перемещается в точку O₂ с координатами X₁ и Y₁ - соответствующую положению главной опорной точке траектории обработки зубчатого венца матрицы, после чего осуществляется обработка зубчатого венца матрицы 1 по контуру. Нужно отметить, что положение отверстия Г в пуансоне 2, полученном одновременно с вырезкой зубчатого венца матрицы 1, соответствует положению посадочного отверстия некруглого зубчатого колеса, модель которого будут формировать с помощью вырезаемой матрицы.

На фиг. 6 показан способ получения посадочного отверстия (знакового гнезда) в крышке 3 пресс-формы, предназначенной для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес.

Предварительно крышку 3 пресс-формы ориентируют и закрепляют при помощи конических штифтов 4 с зубчатой матрицей. Затем пуансон 2 с формированным в нем отверстием, соответствующим положению знакового гнезда в крышке 3, устанавливают в гнезде матрицы 1, центрируют и фиксируют с помощью штифтов 6 и 7, после чего собранную конструкцию устанавливают на столе станка и через отверстие в пуансоне 2 при помощи сверла 5 формируют посадочное отверстие (знаковое гнездо) в крышке 3 пресс-формы.

Согласно данным проведенных экспериментов, заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:
устраняется необходимость операций по подготовке баз "б" и "в" заготовки матрицы;
крайне упрощен переход по установке заготовки на съеме электроэрозионного стакана, поскольку отпадает необходимость выставлять заготовку относительно координатной системы станка;
упрощен переход по установке инструмента в исходную точку обработки ЗВ, поскольку он выполняется по программе в отличие от ручной установки в способе-прототипе;
устраняется необходимость изготовления кондуктора и связанных с этим затрат, которые многократно превышают исчезающе-малые затраты на подготовку штифтов.

Получаемая за счет этого экономия особенно значительна в случае использования предлагаемого способа с учетом единичного производства пресс-формы для изготовления выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес в сравнении с обработкой по кондуктору, когда, образно выражаясь, "накладные расходы на получение отверстия" в крышке единственной пресс-формы будут полностью включать в себя расходы на изготовление кондуктора.

Заявляемое изобретение (способ изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес) представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит обеспечить внедрение новой технологии, позволяющей:
повысить точность изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес;
повысить производительность изготовления пресс-форм за счет упрощения технологии их изготовления, в той части технологического процесса, которая относится к получению отверстия в крышке пресс-формы;
уменьшить затраты входящие в себестоимость пресс-формы за счет исключения необходимости использования специального приспособления кондуктора, заменяемого по предлагаемому способу отходом (пуансоном), образующимся при вырезке матрицы пресс-формы.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

1. Способ изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей некруглых зубчатых колес с центральным посадочным отверстием, включающий установку технологической базы, электроэрозионное вырезание зубчатого венца матрицы, изготовление пуансона, сборку матрицы и крышки с помощью штифтов и отверстий под них, выполнение в крышке знакового стержневого отверстия сверлением с помощью кондукторной оправки, с наружной формой, совпадающей с внутренней формой матрицы, центрирование и установку в гнезде матрицы с одинаковым зазором по всему периметру пуансона, отличающийся тем, что пуансон изготавливают из одной заготовки одновременно с матрицей электроэрозионной вырезкой, выполняя в нем на стадии его изготовления электроэрозионной вырезкой центральное отверстие, причем пуансон используют в качестве кондукторной оправки для получения отверстия в крыше.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установке пуансона в гнезде матрицы одинаковый зазор между ними получают при помощи не менее пяти цилиндрических штифтов с диаметром, равным ширине зазора, которые устанавливают в зазор между пуансоном и матрицей перпендикулярно их торцевым поверхностям, так что три из них размещают в пределах вершин или впадин зубьев на одинаковом расстоянии по периметру венца, а два других на диаметрально противоположных участка зазора в пределах разноименных боковых поверхностей зубьев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6