Способ штамповки осесимметричных заготовок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при изготовлении осесимметричных заготовок методом горячей штамповки. Способ штамповки включает шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом. Перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу осуществляется с помощью пуансона, при этом предварительно производят зажим заготовки между пуансоном и выталкивателем. После этого осуществляют совместное перемещение в матрицу пуансона, заготовки и выталкивателя с одновременным раскрытием транспортного элемента и формообразование заготовки. Затем осуществляют обратное перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент, оставляя его в раскрытом состоянии. Устройство для осуществления способа включает верхнюю плиту с пуансонами, нижнюю плиту с матрицами и выталкивателями, шагающий диск с транспортными элементами, выполненными в виде пары подпружиненных клещевин с фиксирующим отверстием и фиксаторов. При этом ось фиксатора смещена относительно фиксирующего отверстия при смыкании клещевин. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением и может быть использована, например, при горячей многопереходной штамповке осесимметричных заготовок.

Известен способ штамповки осесимметричных заготовок, включающий шаговую транспортировку заготовок по круговой траектории совместно с матрицами (Патент РФ N 2098215). Недостатком способа является сложность его осуществления при увеличении габаритов штампуемой заготовки из-за подвижности матриц.

Известен способ штамповки осесимметричных заготовок, включающий шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом, перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу с помощью пуансона, формообразование и перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент с помощью выталкивателя.

Известно также устройство для осуществления этого способа, включающее верхнюю плиту с пуансоном, нижнюю плиту с матрицей и выталкивателем и поворотный шагающий диск с транспортными элементами (А.Ф. Романченко и др. Полугорячая штамповка корпуса шарнира на автоматических линиях // Кузнечно-штамповочное производство. 1989, N 3, стр. 15 - 16). Недостатком способа является возможность штамповки только в условиях равенства диаметров заготовок до и после формообразования, необходимого для центрирования заготовки в матрице. Это сужает технологические возможности.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей за счет возможности штамповки в условиях неравенства диаметров заготовок до и после формообразования.

Задача достигается тем, что в способе штамповки, включающем шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом, перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу с помощью пуансона, формообразование и обратное перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент с помощью выталкивателя, при перемещении заготовки из транспортного элемента в матрицу последовательно производят зажим заготовки между пуансоном и выталкивателем, совместное перемещение пуансона, заготовки и выталкивателя и раскрытие транспортного элемента, которое сохраняют при обратном перемещении штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент и ее последующих перемещениях.

Указанная задача также достигается тем, что в устройстве для штамповки, включающем верхнюю плиту с пуансоном, нижнюю плиту с матрицей и выталкивателем и поворотный шагающий диск с транспортными элементами, транспортный элемент выполнен в виде пары подпружиненных клещевин, имеющих фиксирующее отверстие, ограничителя смыкания клещевин и фиксаторов, выполненных с возможностью взаимодействия с верхней плитой и имеющих участок, выполненный с возможностью совмещения с фиксирующим отверстием, заужение, выполненное с возможностью исключения контактирования с фиксирующим отверстием при смыкании клещевин, и соединяющий их конический участок, при этом ось фиксатора смещена относительно оси фиксирующего отверстия при смыкании клещевин, а на нижней плите установлен механизм возврата фиксаторов в исходное положение.

При этом шаг размещения матриц на нижней плите составляет половину шага размещения транспортных элементов на диске.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в плане без верхней плиты; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез Б-Б при зажиме исходной заготовки между пуансоном и выталкивателем; на фиг. 4 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 5 - разрез Б-Б при формировании штампованной заготовки на первом переходе штамповки; на фиг. 6 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 7 - разрез Б-Б при выталкивании штампованной заготовки после первого перехода штамповки; на фиг. 8 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 9 - разрез Г-Г при формообразовании штампованной заготовки на втором переходе штамповки; на фиг. 10 - разрез Д-Д; на фиг. 11 - разрез Е-Е.

Устройство для штамповки, например двухпереходной, осесимметричных заготовок (фиг. 1, 2) включает верхнюю плиту 1 и нижнюю плиту 2. На верхней плите 1 установлены пуансон 3 для первого перехода штамповки и пуансон 4 для второго перехода штамповки. На нижней плите (фиг. 3, 5, 7, 9) установлены матрица 5 и выталкиватель 6 для первого перехода штамповки и матрица 7 и выталкиватель 8 для второго перехода штамповки. В нижней плите 2 также установлен подпружиненный толкатель 9, выполненный с возможностью воздействия на выталкиватели 6 и 8 под воздействием жесткого выталкивателя пресса (на фиг. не показан). На нижней плите 2 на поворотной оси 10 установлен поворотный шагающий диск 11 (привод шагового поворота диска 11 на фиг. не показан). Диск 11 содержит, например, три транспортных элемента 12. Транспортный элемент 12 (фиг. 4, 6, 8, 10, 11) выполнен в виде пары подпружиненных клещевин 13, установленных на общей поверхности оси 14 и имеющих фиксирующее отверстие 15, ограничителя 16 смыкания клещевин 13 и фиксаторов 17, выполненных с возможностью взаимодействия с верхней плитой 1 и посредством нажимателей 18, расположенных над матрицей 5. Фиксатор 17 имеет участок 19, выполненный с возможностью совмещения с фиксирующим отверстием 15, заужение 20, выполненное с возможностью исключения контактирования с фиксирующим отверстием 15 при смыкании клещевин 13, и соединяющий их конический участок 21. Ось 22 фиксатора 17 смещена относительно оси 23 фиксирующего отверстия 15 при смыкании клещевин 13. На нижней плите 2 также установлен механизм 24 установки фиксаторов 17 в исходное положение, выполненный в виде приводного, например пневматического, цилиндра 25 с толкающим элементом 26. На нижней плите 2 также с помощью кронштейнов 27 установлены направляющие 28, 29 и 30. Верхние горизонтальные поверхности направляющих 28, 29 и 30, матриц 5 и 7 и выталкивателей 6 и 8 в их верхнем положении составляют единую плоскость.

Шаг α размещения матриц 5 и 7 на нижней плите 2 составляет половину шага размещения транспортных элементов 12 на диске 11.

На фигурах также показаны исходная заготовка 31, штампованная заготовка 32 после штамповки первого перехода, штампованная заготовка 33 после штамповки второго перехода, поверхность 34, например цилиндрическая, для центрирования исходной заготовки 31 в клещевинах 13, поверхности 35, например призматические, для центрирования штампованных заготовок 32 и 33 в клещевинах 13, позиция "а" загрузки и позиция "б" разгрузки.

Осуществление способа и работа устройства происходят следующим образом. На позиции загрузки "а" осуществляют загрузку исходной, например цилиндрической, нагретой до температуры штамповки заготовки 31 в клещевины 13 (средства загрузки на фиг. не показаны).

При этом на позиции загрузки клещевины 13 сомкнуты и опираются на ограничители 16, а фиксаторы 17 находятся в исходном положении, при котором заужение 20 размещается в фиксирующем отверстии 15 и не препятствует смыканию клещевин 13 до ограничителя 16. При этом заготовка 31 центрируется поверхностями 34. Далее осуществляются два поворота диска 11 на величину шага, который равен шагу α размещения матриц 5 и 7 на плите 2. При этом заготовка 31 перемещается по направляющей 28 и устанавливается центрированно по отношению к матрице 5. Далее осуществляется опускание верхней плиты 1. При этом первоначально происходит зажим заготовки 31 между пуансоном 3 и выталкивателем 6 (фиг. 3 и 4), при котором фиксируется центрированное положение заготовки 31 относительно матрицы 5. Далее осуществляется совместное перемещение пуансона 3, заготовки 31 и выталкивателя 6 из транспортного элемента 12 в матрицу 5, сопровождающееся утапливанием подпружиненного толкателя 9. Параллельно с этим начинается опускание фиксаторов 17 под воздействием нажимателей 18. При этом за счет смещения осей 22, 23 конический участок 21 воздействует на фиксирующее отверстие 15, происходит раскрытие клещевин 13 и в конце раскрытия совмещение участка 19 с фиксирующим отверстием 15.

После этого пуансон 3 беспрепятственно проходит между клещевинами 13, заготовка 31 центрированно размещается в матрице 5 и происходит формообразование на первом переходе штамповки, например осадка, сопровождающаяся увеличением диаметра заготовки. При этом также продолжается опускание фиксаторов 17 и сохраняются совмещение участка 19 и фиксирующего отверстия 15 и раскрытие клещевин 13 (фиг. 3, 4, 10 и 11). Далее осуществляется подъем плиты 1, при котором штампованная заготовка 32 под воздействием жесткого выталкивателя пресса, толкателя 9 и выталкивателя 6 из матрицы 5 перемещается в клещевины 13, раскрытие которых сохраняется, так как фиксатор 17 остается в положении совмещения участка 19 и фиксирующего отверстия 15. При этом штампованная заготовка 32 центрируется поверхностями 35 (фиг. 7, 8 и 11). Далее осуществляется очередной поворот диска 11 на величину шага α, при котором штампованная заготовка 32 перемещается по направляющей 29 и устанавливается центрированно по отношению к матрице 7. Далее осуществляются очередные опускания и подъем верхней плиты 1, при которых последовательно происходят перемещения штампованной заготовки 32 из клещевин 13 в матрицу 7 с помощью пуансона 4, сопровождающееся утапливанием выталкивателя 8 и подпружиненного толкателя 9, формообразование на втором переходе штамповки, например обратное выдавливание (фиг. 9), и перемещение штампованной заготовки 33 в клещевины 13 под воздействием жесткого выталкивателя пресса, толкателя 9 и выталкивателя 8. При этом раскрытие клещевин 13 сохраняется, штампованная заготовка 33 центрируется поверхностями 35. Одновременно со штамповкой второго перехода происходят охлаждение и смазка пуансона 3, матрицы 5 и выталкивателя 6, в зоне которых транспортный элемент 12 при этом отсутствует (средства охлаждения и смазки на фиг. не показаны). Далее осуществляется очередной поворот диска 11 на величину шага, при котором штампованная заготовка 33 перемещается по направляющей 30 на позицию разгрузки "б". При этом раскрытие клещевин 13 сохраняется и на позиции разгрузки штампованная заготовка 33 удаляется на разгрузочный склиз (на фиг. не показан). На этой же позиции под воздействием пневмоцилиндра 25 и толкающего элемента 26 фиксаторы устанавливаются в исходное положение и клещевины 13 смыкаются до соприкосновения с ограничителями 16. Параллельно с этим осуществляется загрузка очередной заготовки на позиции "а", штамповка первого перехода и охлаждение и смазка пуансона 4, матрицы 7 и выталкивателя 8. Далее циклы повторяются.

Пример применения способа.

Производили штамповку заготовки поршня тормозной системы автомобиля из стальной заготовки после индукционного нагрева до температуры 1000...1050^oC. Штамповку производили на двухстоечном прессе усилием 400 кН с применением предлагаемого устройства. На первом переходе осуществляли осадку заготовки, на втором - обратное выдавливание. Основные параметры процесса указаны в таблице.

Качество штампованных заготовок соответствовало техническим требованиям. Радиальное биение поверхности полости относительно наружной поверхности не превышало 0,7 мм.

Предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют производить центрирование осесимметричной заготовки в матрице, несмотря на то, что диаметр заготовки меньше диаметра полости матрицы. Это обеспечивает получение качественной штампованной заготовки и создает возможности штамповки в условиях неравенства диаметров заготовок до и после формообразования, что расширяет технологические возможности.

Благодаря тому, что шаг размещения матриц на нижней плите составляет половину шага размещения транспортных элементов на диске, создаются условия для доступа к матрицам без разборки устройства, а также для охлаждения и смазки штампового инструмента.

Формула изобретения

1. Способ штамповки осесимметричных заготовок, включающий шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом, перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу с помощью пуансона, формообразование и обратное перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент с помощью выталкивателя, отличающийся тем, что при перемещении заготовки из транспортного элемента в матрицу последовательно производят зажим заготовки между пуансоном и выталкивателем, совместное перемещение пуансона, заготовки и выталкивателя и раскрытие транспортного элемента, которое сохраняют при обратном перемещении штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент и ее последующих перемещениях.

2. Устройство для штамповки осесимметричных заготовок, содержащее верхнюю плиту с установленными на ней пуансонами и нижнюю плиту, на которой установлены матрицы, выталкиватели и поворотный шагающий диск с транспортными элементами, отличающееся тем, что транспортный элемент выполнен в виде пары подпружиненных клещевин и фиксаторов, выполненных с возможностью взаимодействия с верхней плитой и имеющих участок, выполненный с возможностью совмещения с фиксирующим отверстием, заужение, выполненное с возможностью исключения контактирования с фиксирующим отверстием при смыкании клещевин, и соединяющий их конический участок, при этом ось фиксатора смещена относительно оси фиксирующего отверстия при смыкании клещевин, а на нижней плите установлен механизм возврата фиксаторов в исходное положение.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шаг размещения матриц на нижней плите составляет половину шага размещения транспортных элементов на диске.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12