Штамп для восстановления крестовых ножей

 

Использование: ремонтное производство, а именно инструмент для восстановления крестовых ножей промышленных мясорубок методом пластической деформации. Сущность изобретения: штамп содержит составную матрицу, состоящую из копирующей форму ножа и выталкивающей частей, смонтированных с возможностью относительного перемещения в вертикальной плоскости, пуансон, центрирующую оправку и выталкиватель. На обращенных друг к другу рабочих поверхностях матрицы и пуансона выполнены сопряженные по радиусу с вертикальными поверхностями упомянутых элементов выступы, имеющие одинаковые и встречно направленные скосы под восстанавливаемые кромки ножей, с углом наклона, определяемым по предложенной зависимости. Копирующая форму ножа часть матрицы подпружинена в осевом направлении, выполнена с фасками - ловителями, центральным осевым отверстием, конической наружной поверхностью и внутренней поверхностью, имеющей скосы, направленные к опорной поверхности корпуса. Полость, ограниченная рабочими поверхностями пуансона и матрицы, при закрытом положении штампа в поперечном сечении имеет форму сопряженных по основаниям равнобокой трапеции и прямоугольника. 3 ил.

Изобретение относится к ремонтному производству, а именно к восстановлению изношенных деталей машин, в частности к устройствам для восстановления крестовых ножей промышленных мясорубок пластическим деформированием.

Цель изобретения - повышение качества восстановления крестовых ножей из изношенных с одновременной экономией металла деталей.

Цель достигается тем, что штамп для восстановления крестовых ножей содержит размещенную в корпусе составную матрицу, состоящую из копирующей форму ножа и выталкивающей частей, сопряженных между собой с возможностью относительного перемещения в вертикальной плоскости, перпендикулярной опорной поверхности корпуса, пуансон, центрирующую оправку и выталкиватель, при этом на обращенных друг к другу рабочих поверхностях матрицы и пуансона выполнены сопряженные по радиусу с вертикальными поверхностями упомянутых элементов выступы, имеющие одинаковые и встречно направленные скосы под восстанавливаемые кромки ножей, угол α наклона которых выбран равным: где H - максимальная толщина задней части восстановленного ножа непосредственно у режущей кромки, мм; H₁ - минимальная толщина задней части с тыльной стороны восстановленного ножа, мм; l₀ - ширина задней поверхности деформируемого ножа в средней части, мм; а копирующая форму ножа часть матрицы подпружинена в осевом направлении, выполнена с фасками-ловителями, центральным осевым отверстием, конической наружной поверхностью и внутренней поверхностью, имеющей скосы, направленные к опорной поверхности корпуса, а плоскость, ограниченная рабочими поверхностями пуансона и матрицы, при закрытом положении штампа в поперечном сечении имеет форму расположенных по оси симметрии и сопряженных по основаниям равнобокой трапеции и прямоугольника.

С помощью предлагаемого штампа производится восстановление давлением изношенных по режущим плоскостям крестовых ножей промышленных мясорубок типа МП 200 и других подобных модификаций.

Наличие в предлагаемом штампе изобретения доказывается тем, что отсутствуют подобные штампы для восстановления давлением крестовых ножей, полностью отработавших свой ресурс по причине полного истирания режущих плоскостей, выполненные описанным выше образом, обладающие высокой универсальностью и позволяющие полностью восстановить размеры и форму режущих плоскостей ножа с одновременным их упрочнением и улучшением качества литой заготовки путем ликвидации внутренних литейных пустот, "залечивания" микротрещин, уменьшения ликвации сплава за счет уточнения конфигурации рабочего профиля деформирующих элементов, образующих в сомкнутом состоянии рабочую полость в поперечном сечении в форме расположенных по оси симметрии сопряженных по основаниям равнобокой трапеции и прямоугольника, копирующую поперечное сечение получаемой после горячей объемной штамповки поковки ножа с восстановленными по всем поверхностям режущими элементами с учетом равномерного припуска под последующую обработку резанием. Штамп позволяет также восстанавливать крестовые ножи под увеличенный ремонтный размер.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в изменении конструкции деформирующих поверхностей пуансона и выталкивающей части матрицы, выполненных с выступами, имеющими одинаковые и встречно направленные скосы под восстанавливаемые кромки ножей. Скосы на деформирующих выступах пуансона и матрицы, выполненные таким образом, благоприятствуют течению металла в нужном направлении вследствие уменьшения зон торможения и благоприятного расположения линий скольжения при деформации. Перемещение металла осуществляется в свободные зоны, создаваемые при смыкании пуансона и матрицы, с тыльных нерабочих сторон лезвия ножа в места наибольшего износа режущих поверхностей. Запаса металла в нерабочей части ножа достаточно для восстановления параметров рабочих поверхностей с условием сохранения высоких прочностных показателей. Перемещение металла по плоскостям сдвига при пластической деформации ведет к термомеханическому упрочнению поверхностей и устраняет литейные и усталостные дефекты.

Кроме того, наличие угла скоса на выступах деформирующих элементов снижает удельные усилия деформирования за счет уменьшения зон торможения, что способствует повышению стойкости штамповой оснастки.

При отсутствии данных изменений в конструкции штампа происходит неравномерное заполнение свободных зон гравюры штампа на участках восстанавливаемого ножа, наиболее подвергнутых износу, а также образуются утяжины и односторонние заусенцы в получаемой поковке со стороны деформирующего пуансона.

На фиг.1 изображен штамп для восстановления крестовых ножей в сомкнутом состоянии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

На фиг. 1 показан штамп для восстановления крестовых ножей в сомкнутом состоянии, который содержит копирующую в плане форму поковки ножа матрицу 1, подпружиненную пружиной 2 в направлении, противоположном направлению деформации, имеющей конус с углом β на наружной поверхности 3 и скосами под углом γ на внутренней поверхности 4 гравюры, а также фаски-ловители 5 с углом захода δ. Выталкивающая часть матрицы 6, взаимодействующая с выталкивателем 7, и пуансон 8 имеют сопряженные по радиусу R с вертикальными поверхностями DE и BL выемок 12 выступы, имеющие одинаковые и встречно направленные скосы 9 и 10, угол α наклона которых выбран равным: где H - максимальная толщина задней части восстановленного ножа непосредственно у режущей кромки, мм (фиг.3); H₁ - минимальная толщина задней части с тыльной стороны восстановленного ножа, мм; l₀ - ширина задней поверхности деформируемого ножа в средней части, мм (фиг.2).

При отсутствии скосов под углом на деформирующих выступах 9 и 10 (фиг.3) произойдет резкое увеличение усилия деформирования P, которое определяется по формуле:

где F - площадь деформируемого участка, мм²;
σ_s - напряжение пластичности стали ножа, н/мм²;
ϕ - угол поворота линии скольжения 11, рад, от точки A к точке B меняется в пределах:

n - количество режущих элементов ножа;
L - длина режущей части ножа, мм (фиг.2).

Пуансон 8 и выталкивающая часть матрицы 6 имеют выемки 12 (фиг.3) под восстанавливаемые режущие кромки ножа. Толщина t компенсирующего износ одной кромки металла, вытесняемого с задней нерабочей поверхности ножа, определяется по формуле:

где S - ширина режущей кромки ножа, мм;
h - высота режущей кромки ножа с учетом припуска на обработку, мм;
a - минимальная ширина задней части ножа на конце режущего элемента, мм (фиг.2);
b - максимальная ширина задней части ножа у основания, мм.

Предварительная центрация нагретой заготовки ножа осуществляется на оправке 13 (фиг.1).

Вертикальный ход m подпружиненной матрицы 1 равен рабочему ходу пуансона 8 и определяется по формуле:

Формирующие элементы 1, 8, 6 штампа в закрытом положении образуют полость, в поперечном сечении имеющую форму расположенных по оси симметрии и сопряженных по основаниям равнобокой трапеции ACBD и прямоугольника EFKL (фиг.3).

Пунктиром на фиг.3 показан контур 16 изношенной детали. Восстановление крестовых ножей в штампе осуществляется следующим образом. Нагретый до температуры пластической деформации изношенный крестовый нож 14 (фиг.2) устанавливают в матрицу 1 на оправку 13 до соприкосновения с поверхностью 9 выталкивающей матрицы 6 (фиг. 3). Фаски- ловители 5 (фиг.1) на матрице 1, выполненные под углом 5^o по замкнутому контуру, компенсируют предварительную неточность установки нагретого ножа 14 в штамп. При рабочем ходе пресса пуансон 8 скошенным выступом 10 (фиг.3) деформирует заднюю поверхность лезвия ножа 14 на величину t, перемещая металл при этом в выемки 12 до момента полного их заполнения, тем самым полностью компенсируя износ режущих плоскостей ножа 14, одновременно создавая припуски на последующую их обработку резанием.

Наличие угла α на скосах 9 и 10 и радиуса R в месте их сопряжения с вертикальной поверхностью выемки 12 максимально приближает очаг деформации к месту износа, способствует течению металла в сторону наименьшего сопротивления, т. е. в свободные зоны в месте наибольшего износа режущих поверхностей.

Интенсивность течения металла в зону выемок 12 обеспечивается благодаря уменьшению зон торможения за счет благоприятного расположения линий скольжения при деформации, проходящих в точке A по касательной к скосу 10 и под углом 45^o в точке B к скосу 9.

Симметричное расположение деформирующих выступов на пуансоне 8 и матрице 6 относительно друг друга способствует одновременному заполнению выемок 12.

При касании торцов деформируемого ножа 14 (фиг.1) внутренней боковой поверхности матрицы 1 между ними возникает сила трения, которая заставляет принудительно перемещаться подпружиненную пружинами 2 матрицу 1 на величину m, равную величине деформации ножа 14, в направлении, совпадающем с направлением действия усилия деформации P, до смыкания с поверхностью 3.

Попутное перемещение матрицы 1 с деформируемой деталью 14 исключает образование утяжин и односторонних заусенцев в получаемой поковке со стороны деформирующего пуансона 8, уменьшает усилие штамповки.

Образованию заданной чертежом формы ножа 14 в поперечном сечении способствует соответствующая форма полости гравюры штампа в закрытом положении в виде симметрично сопряженных по основаниям равнобокой трапеции ACBD и прямоугольника EFKL (фиг.3).

После отвода деформирующего пуансона 8 в крайнее верхнее положение поковка удаляется из матрицы 1 четырехсекционным выталкивателем 7, при этом усилие P_выт, необходимое для выталкивания, несколько уменьшается за счет попутного воздействия сил расжатия пружин 2 на торец подвижной матрицы 1 и наличия скоса 4 под углом γ в сторону выталкивания на рабочем участке гравюры матрицы 1.

Штамп выполнен быстропереналаживаемым под другие типоразмеры ножа 14 благодаря быстросъемности и технологичности матрицы 1, выполненной с центральным осевым отверстием, в которое входит выталкивающая часть матрицы 6 и пуансон 8 в процессе деформирования, раздельно от корпуса 15 с посадкой по конусной поверхности 3 с углом конусности β.

После штамповки поковка ножа 14 подвергается двухстороннему плоскому шлифованию в номинальный или увеличенный ремонтный размер.

Штамп позволяет получать из изношенных крестовые ножи промышленных мясорубок с незначительно уменьшенной толщиной задних нерабочих элементов лезвия без ущерба их прочности, полностью соответствующих всем остальным требованиям заводского чертежа.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет достичь следующих результатов.

Получение качественно восстановленного крестового ножа промышленной мясорубки из изношенной литой заготовки путем горячей обработки давлением в штампе за счет принудительного перераспределения запасов компенсирующего износ и создающего припуски на последующую обработку металла с нерабочих поверхностей на изношенные, а также сопутствующих объемному пластическому деформированию упрочнения рабочих поверхностей ножа и уменьшения ликвидации сплава.

Снижение расхода металла при восстановлении ножей за счет повторного использования в качестве заготовок изношенных ножей.

Уменьшение усилия деформирования и улучшение условий заполнения рабочих полостей гравюры штампа за счет введения аналитически обоснованного угла наклона скосов на выступах, расположенных на обращенных друг к другу рабочих поверхностях матрицы и пуансона, а также введения возможности перемещения матрицы в направлении деформации.

Достижение высокой универсальности штампа за счет возможности быстрой переналадки под другой типоразмер ножа с заменой лишь некоторых составляющих его частей.

Реализация потенций предлагаемого изобретения не требует больших материальных и энергозатрат и отличается доступностью устройства штампа.

Формула изобретения

Штамп для восстановления крестовых ножей, характеризующийся тем, что содержит размещенную в корпусе составную матрицу, состоящую из копирующей форму ножа и выталкивающих частей, сопряженных между собой с возможностью относительного перемещения в вертикальной плоскости, перпендикулярной опорной поверхности корпуса, пуансон, центрирующую оправку и выталкиватель, при этом на обращенных друг к другу рабочих поверхностях матрицы и пуансона выполнены сопряженные по радиусу с вертикальными поверхностями упомянутых элементов выступы, имеющие одинаковые и встречно направленные скосы под восстанавливаемые кромки ножей, угол α наклона которых выбран равным

где Н максимальная толщина задней части восстановленного ножа непосредственно у режущей кромки, мм;
Н₁ минимальная толщина задней части с тыльной стороны восстановленного ножа, мм;
l₀ ширина задней поверхности деформируемого ножа в средней части, мм,
а копирующая форму ножа часть матрицы подпружинена в осевом направлении, выполнена с фасками-ловителями, центральным осевым отверстием, конической наружной поверхностью и внутренней поверхностью, имеющей скосы, направленные к опорной поверхности корпуса, а полость, ограниченная рабочими поверхностями пуансона и матрицы, при закрытом положении штампа в поперечном сечении имеет форму расположенных по оси симметрии и сопряженных по основаниям равнобокой трапеции и прямоугольника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3