Способ штамповки шарового пальца

 

Изобретение относится к области холодной объемной штамповки стержневых изделий с головками типа шаровых пальцев. Способ штамповки шарового пальца состоит в том, что на первых двух переходах предварительной высадки головки штампуют два конических участка с промежуточным бочкообразным элементом, к которому конические участки примыкают по большим основаниям. Причем на первом и втором переходах объем штампуемой головки задают в определенных соотношениях относительно объема сферы готового пальца, а диаметр большего основания ее конических участков - в определенных соотношениях относительно диаметра сферы готового пальца. Угол наклона образующих конусов с продольной осью заготовки задают в определенных пределах для первого и второго переходов. На третьем переходе осадкой формируют стержневую часть пальца и штампуют сферическую головку. На четвертом переходе редуцируют участок стержня под накатку резьбы. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности процесса штамповки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке стержневых изделий с головками сферической формы типа шаровых пальцев.

Известен способ штамповки шаровых пальцев, заключающийся в том, что штамповку пальца осуществляют за два перехода: на первом переходе, используя операцию прямого выдавливания, формируют цилиндрический хвостовик и конический участок длиной не более 1,2 диаметра исходной заготовки, на втором переходе в начальный момент штамповки заготовку фиксируют в матрице по всей поверхности предварительно сформированных на первом переходе конического участка и цилиндрического хвостовика, после чего штампуют сферическую головку, конический и цилиндрический участки стержня (см. авт.св. СССР N 1252010, В 21 К 1/00).

Недостатками известного способа являются низкая стойкость инструмента первого перехода из-за больших степеней деформации и возникающих усилий при выдавливании хвостовика и конического участка, а также нестабильность процесса штамповки сферической головки вследствие продольного изгиба деформируемого участка заготовки из-за ее большой высоты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ штамповки шарового пальца за три перехода. На первом переходе предварительно редуцируют стержень и осуществляют первую предварительную высадку головки, одновременно формируя цилиндрический и конический участки. При этом головку формируют из участка исходной заготовки, объем которого равен объему окончательно отштампованной сферической головки. У сформированной на первом переходе головки большее основание примыкает к стержневой части. На втором переходе повторно редуцируют стержень, формируют цилиндрический и конические участки стержня осадкой и осуществляют вторую предварительную высадку головки в виде цилиндра и конуса с большим основанием, примыкающим к стержню. На третьем переходе штампуют сферическую головку пальца. (см. "Разработка технологии холодной высадки шарового пальца для условий мелкосерийного производства на АО "МКЗ"/ И.Г.Гун, Д.В.Кривощапов, П.Е.Левченко и др.// Прогрессивные решения в метизной промышленности. Сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1996, с. 94-97).

При изготовлении шаровых пальцев по вышеописанной технологии в процессе штамповки имеют место случаи искривления оси заготовки на отдельных переходах, что снижает стабильность процесса и качество изделий, так как отштампованные сферические головки имеют складки и смещение относительно оси стержня. Совмещение операций редуцирования и высадки головок на втором переходе штамповки приводит к снижению стойкости редуцирующей матрицы и выталкивателя, так как при высадке головки торец заготовки опирается на выталкиватель и проредуцированный участок стержня осаживается в канале редуцирующей матрицы за калибрующим пояском. При выталкивании заготовки происходит повторное редуцирование участка при действии значительных усилий на выталкиватель и калибрующий поясок матрицы.

В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ изготовления шарового пальца, который обеспечил бы необходимую стабильность процесса за счет предотвращение изгиба штампуемой заготовки на первом и втором переходах путем уменьшения высоты высаживаемых участков при одновременном повышении стойкости инструмента для редуцирования за счет снижения усилий на него.

Это достигается тем, что в известном способе штамповки пальца, включающем предварительное редуцирование заготовки, последующую предварительную высадку головки за два перехода с одновременным формированием цилиндрических и конических участков, формирование стержневой части пальца осадкой конуса, окончательное редуцирование стержня под накатку резьбы и окончательную штамповку сферической головки пальца, согласно изобретению, на первых двух переходах предварительной высадки головки штампуют два конических участка с промежуточным бочкообразным элементом, к которому конические участки примыкают по большим основаниям, причем на первом переходе объем штампуемой головки задают в пределах 0,6- 0,75 объема сферы готового пальца, диаметр большего основания ее конических участков принимают равным 0,6-0,7 диаметра сферы готового пальца, а угол наклона образующих конусов с продольной осью заготовки - равным 5-9^o, на втором переходе объем штампуемой головки задают в пределах 0,8-0,9 объема сферы готового пальца, диаметр большего основания ее конических участков принимают равным 0,75-0,85 диаметра сферы готового пальца, а угол наклона образующих конических участков с продольной осью - 10-15^o, а окончательное редуцирование стержня под накатку резьбы осуществляют после окончательной штамповки сферической головки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: - на фиг. 1 показана схема технологического процесса штамповки шарового пальца за четыре перехода (а - исходная цилиндрическая заготовка; б - I переход штамповки; в - II переход; г - III переход; д - IV переход); - на фиг. 2 - положение инструмента и заготовки в начальный и конечный момент формирования головки на I переход; - на фиг.3 - то же на II переходе; - на фиг.4 - то же на III переходе.

Способ штамповки шарового пальца осуществляется следующим образом. Отрезанную от бунтового металла заготовку 1 в виде стержня (фиг. 1а) подают на первую позицию пресса, где в матрице 2 (фиг. 1б и фиг.2) вначале производится предварительное редуцирование стержня, а затем при опирании заготовки на торец выталкивателя 3 в рабочей полости пуансона 4 и матрицы 2 осуществляют предварительную высадку головки в виде цилиндра 5 и двух конических участков 6 с промежуточным бочкообразным элементом 7. Причем конические участки 6 обращены большими основаниями навстречу друг другу и сопряжены с основаниями промежуточного бочкообразного элемента 7. На первом переходе объем штампуемой головки задают в пределах 0,6-0,75 от объема сферы готового изделия, что уменьшает высоту штампуемого участка заготовки и снижает вероятность продольного изгиба. При этом диаметры d₁ больших оснований конических участков 6 выбирают равным 0,6-0,7 диаметра D сферы готового изделия, а угол α₁ наклона образующих с продольной осью заготовки - 5-9^o. Использование параметров d₁ и α₁ меньше заявляемых пределов увеличивает общую высоту штампуемого на II переходе участка заготовки, что приводит к его изгибу на этом переходе. При использовании параметров d₁ и α₁ больше заявляемых пределов увеличивается вероятность продольного изгиба на начальном этапе I перехода. Отштампованную на первом переходе заготовку выталкивателем 3 удаляют из матрицы 2 и переносят на вторую позицию штамповки, где с помощью пуансона 8 (фиг. 1 в и фиг. 3) в матрице 9 штампуют головку в виде цилиндра 10 и двух конических участков 11 с промежуточным бочкообразным участком 12. При этом объем головки задают в пределах 0,8-0,9 объема сферы, диаметры d₂ больших оснований конических участков - 0,75-0,8 диаметра D сферы готового изделия, а угол α₂ наклона образующих к продольной оси - 10-15^o. Если использовать параметры d₂ и α₂ меньше заявляемых пределов, то увеличивается начальная высота штампуемого на III переходе участка заготовки, что приводит к изгибу этого участка при высадке сферической головки. При d₂ и α₂ больше заявляемых пределов происходит изгиб штампуемого участка на начальном этапе II перехода. Затем заготовку выталкивателем 13 удаляют из отверстия матрицы 9 и переносят на третью позицию пресса, где осадкой формируют конический 14 (фиг. 1г и фиг.4) и цилиндрический 15 участки стержня и осуществляют окончательную штамповку сферической головки 16. После этого заготовку с помощью выталкивателя 17 удаляют из матрицы 18 и переносят на четвертую позицию пресса, где в матрице 19 (фиг. 1д) осуществляют окончательное редуцирование участка 20 под накатку резьбы, а выталкивателем 21 удаляют изделие из матрицы 19.

Таким образом, заявляемый способ позволяет за счет уменьшения высоты штампуемых на первом и втором переходах участков обеспечить деформирование заготовок без искривления продольной оси, что повышает качество изделий и стабильность технологического процесса. Выполнение операции редуцирования без совмещения с высадкой головки обеспечит повышение стойкости матриц и выталкивателей за счет существенного снижения усилия выталкивания.

Пример. Шаровый палец верхнего шарнира передней подвески автомобилей ВАЗ (деталь 2101-2904187-70) штамповали на четырехпозиционном прессе-автомате QPBA-161 (фирма "Мальмеди", Германия) из стали 38ХГНМ. От бунтового металла, пропущенного через правильно-задающее устройство, отрезали исходную заготовку диаметром 16,65 мм и длиной 130 мм. На первом переходе редуцировали участок стержня на диаметр 15,3 мм и штамповали головку в виде цилиндра (диаметр 16,8 мм и высота 16,5 мм) и двух усеченных конусов с промежуточным бочкообразным элементом. Объем отштампованной головки составляет 0,75 от объема сферы, угол наклона образующих конусов α₁= 5°, а диаметры d₁ оснований конусов 20,6 мм, что составляет 0,6 от диаметра D сферы пальца. На втором переходе штамповали головку, идентичную головке, сформированной на первом переходе, но с углом α₂ наклона образующих 10^o и диаметрами d₂ больших оснований 25,7 мм, что составляет 0,75 от диаметра D сферы окончательно отштампованной головки. На третьем переходе одновременно осадкой формировали стержневую часть пальца в виде цилиндрического участка с диаметром 17 мм и конического участка с углом конусности 7^o и окончательно штамповали сферическую голову с диаметром сферы D=34,25 мм. На четвертом переходе редуцировали концевой участок стержня диаметром 12,97 мм под накатку резьбы М 14·1,5. Процесс штамповки протекал стабильно, искривление заготовок на первом и втором переходах не наблюдалось.

Формула изобретения

Способ штамповки шарового пальца из цилиндрической заготовки, включающий предварительное редуцирование заготовки, последующую предварительную высадку головки за два перехода с одновременным формированием цилиндрических и конических участков, формирование стержневой части пальца осадкой конуса, окончательное редуцирование стержня под накатку резьбы и окончательную штамповку сферической головки пальца, отличающийся тем, что на первых двух переходах предварительной высадки головки штампуют два конических участка с промежуточным бочкообразным элементом, к которому конические участки примыкают по большим основаниям, причем на первом переходе объем штампуемой головки задают в пределах 0,6 - 0,75 объема сферы готового пальца, диаметр большего основания ее конических участков принимают равным 0,6 - 0,7 диаметра сферы готового пальца, а угол наклона образующих конусов с продольной осью заготовки равным 5 - 9^o, на втором переходе объем штампуемой головки задают в пределах 0,8 - 0,9 объема сферы готового пальца, диаметр большего основания ее конических участков принимают равным 0,75 - 0,85 диаметра сферы готового пальца, а углы наклона образующих конических участков с продольной осью - 10 - 15^o, а окончательное редуцирование стержня под накатку резьбы осуществляют после штамповки сферической головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4