Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов



Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов
Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов
Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов

 


Владельцы патента RU 2481915:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологической оснастке для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов. Штамп содержит верхнюю и нижнюю части с пуансоном и матрицей. Верхняя часть снабжена обжимной обоймой, внутри которой соосно размещен пуансон. На нижнем кольцевом участке внутренней боковой поверхности обоймы сформирован скос. Скос имеет возможность скольжения по равновеликому скосу на верхнем кольцевом участке внешней боковой поверхности матрицы. Стенка матрицы выполнена в виде полого усеченного конуса с параллельными образующими поверхностей. Меньшее основание внутренней поверхности усеченного конуса примыкает ко дну матрицы и выполнено равным диаметру получаемого изделия. Диаметр большего основания Dм этой поверхности определен из соотношения Dм=Dи/(1-εд), где Dи - диаметр получаемого изделия, мм, εд - допустимая по пределу упругости степень упругого сжатия стенки матрицы. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей штампа, что позволяет значительно снизить трудоемкость получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов.

Известен штамп для получения осесимметричных изделий, содержащий верхнюю часть с установленным на ней пуансоном и нижнюю часть, на которой смонтирована матрица (Ковка и штамповка: справочник / А.П.Атрошенко, Н.С.Зиновьев, М.А.Крючков [и др.]; под ред. Е.И.Семенова. - М.: Машиностроение, 1986. - С.190, 191, рис.17).

Недостатком известного штампа является невозможность получения в нем осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, для снятия которых необходима дополнительная операция, например калибровка, что повышает трудоемкость получения изделий.

Известен штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, содержащий верхнюю и нижнюю части с установленными на них пуансоном и матрицей. В результате воздействия деформирующего инструмента кольцевые элементы изделия обжимаются или раздаются, при этом снимаются штамповочные уклоны, что повышает качество изделий (авторское свидетельство СССР 719775, МК3 B21J 13/02). Это техническое решение является наиболее близким по совокупности существенных признаков и выбрано в качестве прототипа.

Основным недостатком известного штампа является повышенная трудоемкость получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, обусловленная ограниченными технологическими возможностями штампа, так как этот штамп предназначен только для снятия штамповочных уклонов и не может быть использован как формообразующий.

Предлагаемым изобретением решается задача посредством расширения технологических возможностей штампа для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов снизить трудоемкость получения изделий.

Для решения поставленной задачи в штампе для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, содержащем верхнюю и нижнюю части с установленными на них пуансоном и матрицей, согласно изобретению верхняя часть штампа снабжена обжимной обоймой, внутри которой соосно размещен пуансон, причем на нижнем кольцевом участке внутренней боковой поверхности обоймы сформирован скос, имеющий возможность скольжения по равновеликому скосу, выполненному на верхнем кольцевом участке внешней боковой поверхности матрицы, стенка которой выполнена в виде полого усеченного конуса с параллельными образующими поверхностей. При этом меньшее основание внутренней поверхности конуса примыкает ко дну матрицы и выполнено равным диаметру получаемого изделия, а диаметр большего основания этой поверхности определяется по соотношению

где Dм - диаметр большего основания внутренней конической поверхности матрицы, мм;

Dи - диаметр получаемого изделия, мм;

εд - допустимая по пределу упругости степень упругого сжатия стенки матрицы.

Ширина скоса внутренней боковой поверхности обоймы равна полуразности диаметров большего и меньшего оснований внутренней поверхности конуса, а высота скоса равна разности глубины полости матрицы и высоты заготовки, причем верхняя кромка скоса расположена на уровне торцевой поверхности пуансона.

Элементы штампа, выполненные из условия допустимой по пределу упругости степени упругого сжатия матрицы, обеспечивают получение изделий без штамповочных уклонов за один переход и свободное выталкивание их из полости матрицы после штамповки, а скольжение обжимной обоймы, внутри которой соосно размещен пуансон, по внешней боковой поверхности матрицы, позволяет получать точную соосность заготовки, пуансона и матрицы. В результате обеспечивается высокое качество изделий и существенно снижается трудоемкость их получения. Кроме того, отпадает необходимость в бандажировании матрицы при холодной объемной штамповке, а также при горячей штамповке изделий из труднодеформируемых металлов.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано исходное положение штампа для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, на фиг.2 представлен момент завершения получения изделия, на фиг.3 показано положение штампа перед выталкиванием изделия из полости матрицы.

Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 части с установленными на них пуансоном 3 и матрицей 4. Верхняя 1 часть штампа снабжена обжимной обоймой 5, внутри которой соосно размещен пуансон 3, а на нижнем кольцевом участке внутренней боковой поверхности 6 обоймы 5 сформирован скос 7, имеющий возможность скольжения по равновеликому скосу 8, выполненному на верхнем кольцевом участке внешней боковой поверхности 9 матрицы 4. Стенка матрицы 4 выполнена в виде полого усеченного конуса 10 с параллельными образующими поверхностей, при этом меньшее основание 11 внутренней поверхности 12 конуса 10 примыкает ко дну 13 матрицы 4 (фиг.1) и выполнено равным диаметру 14 получаемого изделия 15 (фиг.2), а диаметр большего основания 16 внутренней поверхности 12 конуса 10 определяется по соотношению (1).

Ширина скоса 7 внутренней боковой поверхности 6 обоймы 5 равна полуразности диаметров большего 16 и меньшего 11 оснований внутренней поверхности 12 конуса 10, а высота скоса 7 равна разности глубины полости 17 матрицы 4 и высоты заготовки 18. Верхняя кромка 19 скоса 7 расположена на уровне торцевой поверхности 20 пуансона 3 (фиг.1), охватываемого внутренней поверхностью полого цилиндра 21 (фиг.2).

Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов работает следующим образом.

При исходном положении штампа (фиг.1) в полости 17 на дне 13 матрицы 4 размещают заготовку 18. При перемещении верхней 1 части штампа вниз скос 7 обжимной обоймы 5 скользит по равномерному скосу 8 конуса 10 матрицы 4, осуществляя радиальное обжатие стенки матрицы 4. В момент контакта торцевой поверхности 20 пуансона 3 с заготовкой верхняя кромка 19 скоса 7 выходит на внешнюю боковую поверхность 9 матрицы 4, завершая обжатие стенки матрицы 4. При этом полый усеченный конус 10 приобретает форму полого цилиндра 21, сохраняемую до конца формирования пуансоном 3 изделия 15 (фиг.2).

После формирования изделий 15 верхняя 1 часть штампа смещается вверх, обжимная обойма 5 выходит из контакта с внешней боковой поверхностью 9 матрицы 4, стенка которой вновь приобретает форму полого усеченного конуса 10 (фиг.3).

Полученное без штамповочных уклонов изделие 15 свободно удаляется из полости 17 матрицы 4.

Пример расчета элементов штампа для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов.

В матрице с глубиной полости Hм=52 мм отштампованы шестерни диаметром Dи=106 мм. Заготовки диаметром Dз=104 мм высотой Нз=42 мм из стали 45 нагревали до ковочной температуры. Материал матрицы - штамповая сталь 5ХНВ. При твердости HRC 55 предел текучести σ0,2=1950 МПа (Геллер Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А.Геллер. - М.: Металлургия, 1983. С.47).

1. Определяют допустимую по пределу упругости степень упругого сжатия матрицы с использованием закона Гука:

где εд - допустимая по пределу упругости степень упругого сжатия матрицы;

σу - предел упругости материала матрицы, МПа, принимаемый при практических расчетах равным пределу текучести σ0,2 (Политехнический словарь / под. ред. И.И.Артоболевского. - М.: Советская энциклопедия, 1977. С.386);

Е=2·105 - модуль упругости стали, МПа.

εд=1950/2·105=0,00975≈0,01.

2. Определяют диаметр большего основания внутренней конической поверхности матрицы, используя допустимую степень упругого сжатия матрицы:

где ΔR=0,5·(Dм-Dи) - величина радиального упругого сжатия матрицы, мм;

Rм - радиус большего основания внутренней конической поверхности матрицы;

Dм - диаметр большего основания внутренней конической поверхности матрицы;

Dи - диаметр изделия, то есть шестерни, которому по условию формулы изобретения равен диаметр меньшего основания внутренней конической поверхности матрицы, мм.

Тогда

Отсюда получают соотношение (1):

Dм=Dи/(1-εд)=106/(1-0,01)=107 мм.

3. Находят угол уклона конической поверхности матрицы из соотношения

где α - угол уклона конической поверхности матрицы;

α=0,6°.

4. Определяют размеры скоса обжимной обоймы. По условию формулы изобретения высота скоса

где hk - высота скоса, мм;

hk=52-42=10 мм.

Ширина скоса вк=0,5·(Dм-Dи)=0,5 (107-106)=0,5 мм;

5. Определяют угол скоса из соотношения

где β - угол скоса.

tqβ=0,5/10=0,05; β=3.5°.

Таким образом, элементы штампа, выполненные при условии допустимой по пределу упругости степени упругого сжатия матрицы, соответствуют рекомендуемым значениям (Ковка и штамповка: справочник / А.П.Атрошенко, Н.С.Зиновьев, М.А.Крючков [и др.]; под ред. Е.И.Семенова. - М.: Машиностроение, 1986. - С.190, Ковка и штамповка: справочник / М.Г.Амиров, Е.Г.Белков, К.Н.Богоявленский [и др.]; под ред. Г.А.Навроцкого. - М.: Машиностроение, 1987. - С.169). Они обеспечивают получение изделий без штамповочных уклонов за один переход и свободное выталкивание их из полости матрицы после штамповки, а скольжение обжимной обоймы, внутри которой соосно размещен пуансон, по внешней боковой матрицы позволяет получить точную соосность заготовки, пуансона и матрицы. В результате обеспечивается высокое качество изделий и существенно снижается трудоемкость их получения. Кроме того, отпадает необходимость в бандажировании матрицы при холодной объемной штамповке, а также при горячей штамповке трудодеформируемых металлов.

1. Штамп для получения осесимметричных изделий без штамповочных уклонов, содержащий верхнюю и нижнюю части с установленными на них пуансоном и матрицей, отличающийся тем, что верхняя часть снабжена обжимной обоймой, внутри которой соосно размещен пуансон, причем на нижнем кольцевом участке внутренней боковой поверхности обжимной обоймы сформирован скос, имеющий возможность скольжения по равновеликому скосу, выполненному на верхнем кольцевом участке внешней боковой поверхности матрицы, стенка которой выполнена в виде полого усеченного конуса с параллельно расположенными образующими конических поверхностей, при этом меньшее основание внутренней конической поверхности полого усеченного конуса примыкает ко дну матрицы и выполнено равным диаметру получаемого осесимметричного изделия, а диаметр большего основания этой поверхности определен из соотношения:
Dм=Dи/(1-εд),
где Dм - диаметр большего основания внутренней конической поверхности матрицы, мм;
Dи - диаметр получаемого осесимметричного изделия, мм;
εд - допустимая по пределу упругости степень упругого сжатия стенки матрицы.

2. Штамп по п.1, отличающийся тем, что ширина скоса внутренней боковой поверхности обжимной обоймы равна полуразности диаметров большего и меньшего оснований внутренней поверхности полого усеченного конуса, а высота скоса равна разности глубины полости матрицы и высоты заготовки, причем верхняя кромка скоса расположена на уровне торцевой поверхности пуансона.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения утолщений различной конфигурации, толщины и диаметра на стержневых заготовках в виде прутка на кривошипных прессах.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей типа стакана с фланцем. .

Изобретение относится к области создания устройств, предназначенных для интенсивной пластической деформации материалов методом равноканального углового прессования.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении штампованных заготовок в изотермических или близких к ним условиях. .

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к устройствам для упрочнения материала в процессе обработки. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к оборудованию для штамповки кольцевой детали на молоте. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения нанокристаллической структуры металла. .

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано при упрочнении металлов деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей типа стаканов или чаш.

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано для ковки слитков и заготовок на ковочных прессах

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления полых поковок и ковочным комплексам для их осуществления

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при упрочнении металла заготовок в устройствах для интенсивной пластической деформации методом равноканального углового прессования. Устройство для много-равноканального углового прессования содержит матрицу с расположенными в ней пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами. Указанные каналы являются геометрически подобными в поперечном сечении. Приемный и выходной каналы параллельны друг другу. Промежуточный канал имеет полукруговую форму. Продолжение противоположной от направления прессования стенки приемного канала проходит через центр вписанной в стенку с малым радиусом промежуточного канала окружности. В результате обеспечивается повышение эффективности упрочнения и снижение трудоемкости прессования. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к пластическому структурообразованию металла методом объемной штамповки путем воздействия на заготовку сверхвысокими давлениями с получением интенсивных сдвиговых деформаций, и может быть использовано для получения материалов с принципиально новым уровнем свойств. Объемную штамповку производят в устройстве, содержащем матрицу, и два пуансона. Один пуансон выполнен полым и образует с матрицей зазор. Другой пуансон расположен внутри полого пуансона. Первоначально путем приложения деформирующей силы к другому пуансону осуществляют обратное выдавливание заготовки из матрицы и угловое прессование в зазор между матрицей и полым пуансоном. Затем приложением деформирующей силы к обоим пуансонам осуществляют одновременно обратное выдавливание, угловое прессование и осадку. Матрица и полный пуансон могут быть выполнены с выступами для уменьшения величины зазора между ними при достижении наибольшего диаметра осаживаемой заготовки. В результате обеспечивается возможность получения однородной мелкозернистой структуры по всему объему без застойных зон. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретения относятся к обработке материалов давлением и могут быть использованы, например, при изготовлении оболочек для ядерных реакторов. Устройство для формования содержит формообразующую матрицу (6) и пуансон (9). Пуансон (9) расположен в продольном направлении и выполнен с возможностью ввода в несквозную полость (61) матрицы (6) для выдавливания заготовки. Пуансон (9) состоит из выдавливающего вала (92) и соединенной с ним формующей головки (93). Площадь поперечного сечения формующей головки (93), перпендикулярного продольной оси матрицы (6), меньше площади поперечного сечения выдавливающего вала (92), расположенного перпендикулярно продольной матрице (6). Пуансон (9) имеет возможность поворота вокруг продольной оси матрицы (6). При этом происходит последовательное по зонам деформирование заготовки формующей головкой (93). В центральной части формующей головки (93) имеется выемка для создания трехмерных сжимающих напряжений в материале заготовки. В результате обеспечивается получение изделия, имеющего равномерную толщину стенки, высокую надежность и прочность, исключается возможность возникновения трещин и дефектов. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица для высадки этих изделий содержит корпус, в который запрессованы последовательно расположенные коническая вставка с многогранным отверстием и коническая вставка с местом для формирования фаски на торце гайки. В последнюю запрессован цилиндрический вкладыш с продольными канавками для удаления масла и загрязнений на наружной поверхности. Торец конической вставки со стороны места для формирования фаски выполнен в виде усеченного конуса. Диаметр меньшего основания усеченного конуса равен е+5 мм, где е - описанный диаметр многогранного отверстия конической вставки. Угол между образующей усеченного конуса и торцом конической вставки с многогранным отверстием составляет 1°30'. На торце вставки с местом для формирования фаски но образующей конуса и по всей боковой поверхности этой вставки расположены канавки, предназначенные для удаления масла и загрязнений от места для формирования фаски. В результате обеспечивается увеличение стойкости матриц и повышение качества изделий. 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица содержит корпус, в который запрессована промежуточная втулка. В упомянутую втулку запрессована цилиндрическая вставка с многогранным отверстием, в которую запрессован многогранный вкладыш. Многогранное отверстие вставки выполнено с заходной частью, а грани имеют уклон от 0°30' до 2°, который начинается от многогранного вкладыша. Вставка выполнена с разрезами на пересечении граней многогранного отверстия. В результате обеспечивается увеличение циклической стойкости матрицы. 2 ил.

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением и может быть использована при изготовлении моноблочных деталей, содержащих массивную часть и удлиненную часть (3). Устройство содержит матрицу, образованную по меньшей мере двумя полуформами (4a, 4b). Матрица выполнена с отверстием (5) для ввода материала и имеет полость (6) в форме массивной части детали. По меньшей мере в одной из полуформ имеется отверстие (7) для выдавливания для получения удлиненной части (3) детали. В устройстве предусмотрен контейнер (9) для питания матрицы, открывающийся в отверстие (5) для ввода материала. Для выдавливания материала из контейнера (9) в матрицу до выхода из отверстия (7) для выдавливания используется уплотняющий поршень (11). В процессе приложения давления материал сжимают и вводят в отверстие (5) под первым давлением для деформирования материала и заполнения им матрицы. Затем материал сжимают путем приложения второго давления, превышающего первое. При этом материал выходит через отверстие (7) для выдавливания. В результате обеспечивается снижение материалоемкости при изготовлении моноблочных деталей, а также упрощение и ускорение изготовления. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при ковке слитков и заготовок из различных сталей и сплавов в четырехбойковых ковочных устройствах на гидравлических ковочных прессах. Устройство содержит два держателя верхнего и нижнего бойков, которые кинематически связаны с держателями боковых бойков с помощью восьми боковых разводящих направляющих и четырех центрирующих направляющих. Центрирующие направляющие расположены симметрично с двух сторон относительно продольной плоскости симметрии устройства и имеют осевые полости. В указанных полостях установлены пружины сжатия, обеспечивающие возможность вертикального перемещения держателя верхнего бойка относительно держателя нижнего бойка. На наклонных плоскостях держателей бойков смонтированы антифрикционные пластины. В результате обеспечивается повышение надежности и долговечности устройства и упрощение его конструкции. 5 ил.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении лопаток турбин методом горячей штамповки. Исходную заготовку размещают в горизонтальном приемнике разъемной матрицы, состоящей из двух полуматриц с вертикальной плоскостью разъема. Полуматрицы выполнены с горизонтальным сквозным отверстием, образующим приемник, и радиально расположенными относительно приемника полостями под лопатки. К обоим торцам заготовки прикладывают осевое усилие посредством расположенных с обеих сторон пуансонов. В результате производят деформирование заготовки до полного заполнения полостей под лопатки и получают многоштучную поковку. Поковка состоит из лопаток, соединенных пресс-остатком. Поковку извлекают из штампа и отделяют лопатки от пресс-остатка. В результате обеспечивается повышение пластичности материала заготовки при его истечении в полости полуматриц, снижение технологического усилия, а также повышение точности получаемых изделий и коэффициента использования материала. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 18 ил. 1 пр.
Наверх