Патент ссср 203451
Иллюстрации
Реферат
2О3451
О П И С А Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союа Советских
Социалистических
Республик
Ю. Ч"Г. ЭАдл
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено ОЗ.II.1961 (№ 696086/25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.1Х.1967. Бюллетень ¹ 20
Дата опубликования описания 13.XII.19б7
Кл. 49d, 11
491, 8
Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров
СССР
МПК В 23f
В 23f
УДК 621.733.76 (088.8) Автор изобретения
Л. И. Федоров
Заявитель
ШТАЗИ П ДЛЯ ИЗ ГОТО ВЛ Е Н ИЯ ФАСО Н Н ЫХ ИЗДЕЛ И й
11звестны устройства для изготовления фасонных деталей, например зубчатых колес и звездочек, выполненные в виде штампа, имеющего пуансон с прошивнем, формующим один торец изделия и центральное отверстие изделия, и матрицу в виде кольца, внутренней поверхности которого придают форму, соответствующую форме внешнего периметра изделия (например, зубчатого венца с внутренним зацеплением для получения зубчатого колеса наружного зацепления). Кольцо снабжено дном заданной конфигурации, оформляющим второй торец изделия. Штамп имеет разъем в плоскости, совпадающей с торцовой поверхностью изделия. Пуансон подвижен только в направлении к матрице, Направление его движения совпадает с направлением образующей поверхности зубчатого венца у изделия, Штамп, построенный по такой кинематической схеме, во-первых, не дает возможности получить изделие со строго концентричным расположением зубчатого венца относительно центрального отверстия, и, во-вторых, не позволяет отформовать изделие без радиального заусенца, образующегося на плоскости разъема штампа, так как формообразование периферийных участков изделия начинается задолго до полного смыкания штампа и течение металла в осевом направлении не ограничивается поверхностью пуансона.
Указанные обстоятельства приводят к необходимости последующей механической об5 работки изделий для обрезки заусенца и окончательного доведения их размеров и геометрической формы, а также отделки поверхности до требуемых техническими условиями чистоты и точности. Эти финишные операции, 10 с одной стороны, затруднены наличием отформованных зубьев с упрочненной поверхностью и, с другой стороны, удаление нагартованного, обладающего повышенными механическими свойствами слоя металла снижает качество
15 самого изделия.
Целью данного изобретения является устранение перечисленных затруднений.
Для этого создан такой штамп, в котором одновременно обеспечиваются радиальное
20 прессование заготовки и прошивка (калибровка) базового отверстия, например центрального отверстия у зубчатых колес и звездочек, с одновременным осаживанием торцов изделия при активном силовом воздействии на
25 заготовку одновременно в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Штамп, выполненный согласно изобретению, включает два основных пуансона, расположенных один против другого с возможно30 стью сближения, осаживающих заготовку, и
20345| оправку, установленную на одном из упомянутых основных пуансонов, предназначенную для прошивки (калибровки) центрального базового отверстия в заготовке. В радиальных направляющих одного из основных пуансонов подвижно установлены дополнительные пуансоны, рабочие участки которых перекрываются поверхностями основных пуансонов, что обеспечивает направление их сближения.
Дополнительные пуансоны выполнены составными, с подвижным (плавающим) креплением рабочих участков в напраьлешIH сближения основных пуансонов, что обусловливает надежное прилегание дополнительных пуансонов к рабочим поверхностям основных пуансонов и формообразование изделия без заусенцев, Один из основных пуансонов одновременно является упором, ограничивающим радиальное сближение дополнительных пуансонов, которые с этой целью снабжены выступами.
Один из основных пуансонов, снабженный радиальными направляющими и установленными в них дополнительными пуансонами, образует с ними единый узел — съемную головку штампа.
При использовании в обычных прессах, которые не имеют приводных органов в ради альном направлении, предлагаемый штамп оборудуется устройством для радиального сближения дополнительных пуансонов. Устройство состоит из клиновых упоров, установленных на плите пресса, каждый из которых предназначен для взаимодействия своей рабочей поверхностью с торцом дополнительного пуансона, имеющим вид соответствующей наклонной поверхности. При этом один из основных пуансонов выполнен подвижным в направлении перемещения рабочего органа пресса под воздействием другого основного пуансона. Давление осаживания заготовки в данном случае может быть обеспечено за счет вертикальной составляющей опорных реакций наклонных поверхностей дополнительных пуансонов.
С целью разгрузки головки штампа от давления осаживания заготовки, один из основных пуансонов, выполненный подвижным в направлении перемещения рабочего органа пресса под воздействием другого основного пуансона, может быть подпружи буферным устройством, например пневмогидравлическим, создающим независимо от рабочего органа пресса противодавление, обеспечивающее осажнвание заготовки.
На фиг. 1 показана принципиальная схема штампа для пресса, не имеющего подвижных органов в радиальном направлении, вариант исполнения, в котором дополнительные пуансоны связаны в единый узел с нижним основным пуансоном, подпружиненным буферным устройством; на фиг. 2 — то же, вариант исполнения, в котором дополнительные пуансоны связаны в единый узел с верхним основным пуансоном; на фнг. 3 — поперечный раз5
65 рез штампа, уст-новленного па прессе со встроенным в столе буфером для осаживания заготовки; штамп в исходном положении (вариант исполнения); на фиг. 4 — то же в момент радиального прессования и осаживания заготовки; на фиг. 5 — дополнительный пуансон, вид сбоку (вариант исполнения); на фиг. 6 — то же, вид сверху.
Описываемый штамп для изготовления фасонных изделий, например зубчатых колес, выполнен в виде двух расположенных на одной линии основных пуансонов 1 и 2 (см. фиг. 1 н 2), которые при сближении осаживают заготовку 8. Пуансоны имеют заданную конфигурацию рабочих поверхностей 4 и 5, формующих торцы заготовки 8.
Дополнительные пуансоны б установлены радиально вокруг основных пуансонов 1 и 2 в плоскости, перпендикулярной к их продольной оси. Количество их определяется числом фигурных элементов, которые должны быть выполнены на образующей поверхности изделия, например зубьев шестерен или звездочек.
Дополнительные пуансоны б прессуют заготовку в радиальном направлении, придавая ее поверхности соответствующую форму. В процессе прессования дополнительные пуансоны сближаются к центру, перемещаясь в радиальных направляющих одного из основных пуансонов.
Один из основных пуансонов, например пуансон 1, снабжен оправкой 7, выполняющей операцию прошивки (калибровки) заготовки и формующей в ней центральное отверстие 8.
Конфигурация оправки 7 определяется формой отверстия: она может быть выполнена цилиндрической, конической, гладкой и яи зу бчатой (шлицевой) .
Раоочие поверхности 4 и 5 основных пуан. сонов 1 и 2 полностью перекрывают рабочие участки дополнительных пуансонов б, углубляющихся в заготовку между основными пуансонами и соответственно в зону пластического течения металла. При этом поверхности 4 и 5 являются как бы направляющими для движения между ними дополнительных пуансонов б.
Рабочие участки — наконечники 9 (см. фиг. 2) дополнительных пуансонов б выполнены подви>кньв|и (плавающими) в направлении сближения основных пуансонов, поэтому они надежно прилегают к рабочим поверхностям 4 и 5 основных пуансонов 1 и 2 (см. фиг. 3, 4, 5, б).
Смыкание штампа происходит по рабочим поверхностям 4 и 5 основных пуансонов, сближение которых ограничивается высотой наконечников 9 дополнительных пуансонов 6, определяющих, таким образом, соответственно и высоту зубчатого венца изделия. Это обеспечивает равномерное формообразование зубчатого венца по высоте и предотвращает образование торцового и радиального зауг нцев у изделия.
203451
Объединение дополнительных пуансонов б, оправки 7 и основного пуансона 1 в один блок (см. фиг. 2) обеспечивает высокую точность их взаимного расположения, и поскольку рабочие движения в радиальных направлениях дополнительных пуансонов б и встречное движение основных пуансонов 1 и 2 ограничиваются жесткими упорами, обеспечиваются условия для размерно-чистового формообразования поверхностей изделия, а именно: зубчатого венца центрального отверстия и его торцовых поверхностей.
В качестве привода, осуществляющего рабочие движения подви>кных элементов штампа, целесообразнее всего использовать специальный пресс, имеющий один основной подви>кный орган — ползун и заданное количество вспомогательных ползунов, расположенных радиально вокруг основного ползуна и совершающих перемещения, перпендикулярные относительно его продольной оси.
Для изготовления фасонных изделий возможно использовать также и стандартные прессы простого действия, т. е. прессы с одним подви>кным органом. В этом случае должно быть предусмотрено устройство для перемещения дополнительных пуансонов. Так, для радиального сближения дополнительных пуансонов б путем преобразования поступательного движения ползуна 10 пресса используются наклонные поверхности — скосы 11 на торцах дополнительных пуансонов б и закрепленные на плите 12 штампа клиновые упоры
l8, имеющие раоочие поверхности с соответствующими скосами.
Дополнительные пуансоны б могут быть связаны в единый узел — головку как с верхним, так и с нижним основным пуансоном 2 (см. фиг. 2 и 1).
Один из основных пуансонов, например 1, связан с плитой 14 штампа (см. фиг. 1), а второй основной пуансон 2, связанный с дополнительными пуансонами б, выполнен подпружиненным и установлен в плите 12 штампа с возможностью перемещения под воздействием пуансона 1. Плиты 14 и 12 штампа прикрепляются соответственно к ползуну 10 пресса и к плите 15 пресса.
Поступательное рабочее движение ползуна
10 и связанного с ним одного основного пуансона, например 1, преобразуется в движение дополнительных пуансонов 6 в радиальных направлениях, и кроме того, при жесткой связи дополнительных нуBHcoHOB с основным пуансоном 1 или 2 оно позволяет воспринимать вертикальную составляющую усилия оса>кивания заготовки.
Если один из основных пуансонов, например 2, подпру>кинить мощным буферным устройством, например пневмогидравлическим, давление которого на основной пуансон 2 не зависит от угла наклона рабочей поверхности клинового упора 18 и соответственно от усилия на ползуне 10 и достаточно для осаживания заготовки 8 в процессе ее прессова5
l5
65 ння в радиальном направлении, то создаваемое буфером противодавление полностью разгрузит головку штампа от усилия осаживания, а замыкание штампа по рабочим поверхностям основных пуансонов 1 и 2 будет осуществляться независимо от давления на ползуне 10 пресса.
Ниже описывается вариант штампа с устройством для радиального сближения дополнительных пуансонов и мощным буфером (см. фиг. 3 и 4).
Штамп выполнен в виде пакета с верхней плитой 14 и нижней 12, связанными между
cîбой колонками 16.
Рабочий участок пуансона 1, соприкасающийся в процессе формообразования с заготовкой 8, выполнен в виде плоской круглой шайбы с конфигурацией, обеспечивающей формование торцов и фасонных элементов ступичной части изделия 8. Шайба изготавливается нз высоколегированной стали с высокой чистотой обработки рабочей поверхности и крепится (на чертеже не показано) к массивной, круглой в плане, обойме 17, которая является как бы продолжением рабочей поверхности пуансона 1. Торцовая поверхность обоймы 17 снабжена радиальными направ".ÿþù tìè 18, в которых подвижно устанавливаются дополнительные пуансоны б. Диск 19, связанный с обоймой 17 винтами 20, пропущенными в проме>кутки между пуансонами 6, прижимает пх к торцовой поверхности обоймы 17 и обеспечивает сборку перечисленных деталей в единый узел — головку штампа.
В центральном отверстии обоймы 17 крепится оправка 7 с цилиндрическим рабочим участком и конической заходной частью. Поскольку оправка 7 — это сильно нагруженная деталь штампа, она изготавливается из высоколегированной инструментальной стали или твердого сплава.
Пуансон 1, зафиксированный неподвижно относительно обоймы 17 и оправки 7, выполняет одновременно функцию упора, ограничивающего радиальное движение пуансонов 6 при углублении их в заготовку 8. Для этого на пуансонах б предусмотрены выступы 21, упирающиеся в образующую поверхность пуансона l. жесткое крепление на одной базе оправки
7 и основного пуансона 1, являющегося упором для радиально сближающихся дополнительных пуансонов б, обеспечивает концентричное расположение в изделии зубчатого венца относительно центрального отверстия.
В процессе формообразования металл сжимается углубляющимися в заготовку 8 со всех сторон пуансонами б и оправка 7 оковывается металлом. Поэтому в штампе предусмотрен съемннк (на чертеже не показан), срабатывающий от выталкивателя пресса (на чсртеже не показан) прн возврате ползупа 10 вверх после рабочего хода.
Пуансон 1, оправка 7, пуансоны б и съемннк, собранные на обойме 17 и связанные
203451
7 диском 19, представляют собой единый узел— головку штампа, которая при помощи поворотных прихватов 22 крепится к верхней плите 14 штампа. Такая конструкция позволяет быстро и легко снимать и заново устанавливать головку штампа в пакете.
Наибольшую нагрузку испытывают при работе дополнительные пуансоны б, и в первую очередь их рабочие участки — наконечники 9, углубляющиеся в металл. Для снижения стоимости инструмента быстроизнашивающиеся наконечники 9 выполнены легкоотделяемыми, минимальных размеров и простейшей конфигурации (см. фиг. 5 и 6).
Кроме того, дополнительные пуансоны б имеют державки 28, выполненные в форме бруса с увеличивающимся поперечным сечением от наконечника. Державки 28 имеют плоские опорные поверхности, соприкасающиеся с обоймой 17 и диском 19 головки штампа, а также направляющие 24 для радиального перемещения в обойме 17 в сопряжении с ее направляющими 18 (см. фиг. 3 и 4).
Наконечник 9 крепится в пазу державки 28 винтом 25, который обеспечивает подвижность (плавание) наконечника 9 в вертикальном направлении.
Пуансон 2 подвижно установлен в нижней плите 12 штампа и выполнен также составным. Его рабочая поверхность 5 в виде плоской шайбы с углублением заданной конфигурации для формования ступицы и нижнего торца изделия изготавливается из высоколегированной инструментальной стали и крепится к основному пуансону (на чертежах не показано).
Конструктивная особенность штампа позволяет использовать его на серийных прессах простого действия, например на прессах, имеющих только один подвижный орган ползун 10.
Для преобразования вертикального движения ползуна 10 в радиальные движения дополнительных пуансонов б используются наклонные поверхности 11, выполненные на задних торцах дополнительных пуансонов б под углом 30 и клиновые упоры 18, имеющие на рабочих поверхностях соответствующие скосы.
Усилие, необходимое для осаживания заготовки 8 и прижима к рабочим участкам 4 и
5 основных пуансонов 1 и 2 дополнительных пуансонов б при их углублении в заготовку
8 (усилие замыкания штампа), создается буферным устройством 2б, например пневмогидравлическим, расположенным под плитой 15 в столе 27 пресса.
Для создания усилия осаживания заготовки 8 можно использовать, например, вертикальную составляющую усилия, воспринимаемого скосами 11 дополнительных пуансонов б. В этом случае необходимость в буфере 2б отпадает, но головка штампа будет нагружаться растягивающими усилиями, по величине равными усилию осаживания заготовки.
Формообразование изделия возможно как в холодном, так и в горячем состоянии. Для штамповки изделий в горячем состоянии в конструкции штампа предусмотрена система водяного охлаждения деталей, соприкасающихся с горячим металлом, Предусмотрена также и смазка подвижных элементов штампа, осуществляемая непрерывно в процессе работы от центральной смазочной системы пресса.
Конструктивные особенности штампа и общая компоновка его обеспечивают надежную и долговечную работу всех его узлов и деталей.
Верхнее расположение наиболее ответственного узла штампа — головки, имеющей подвижные элементы, дает возможность сократить время контакта пуансонов и других деталей штампа с изделием, что особенно важно при штамповке в горячем состоянии. Благодаря этому уменьшается также вероятность засорения направляющих подвижных деталей штампа.
Вынесение радиальных направляющих 18 перемещения дополнительных пуансонов б из зоны формообразования и расположение их несколько выше рабочей поверхности 4 основного пуансона 1, а следовательно, и верхнего торца деформируемого изделия, удаляет их из зоны больших напряжений, тепловой нагрузки и источника засорения, что позволяет иметь на направляющих 18 постоянный слой смазки и обеспечить практически прецизионное направление движения дополнительных пуансонов б.
Штамп универсален: один штамповый пакет можно использовать с небольшой переналадкой для штамповки большой номенклатуры изделий. Для этого в конструкцию штампового пакета вводят элементы, изменяя которые, можно легко переналаживать штамп. В частности, крепление головки штампа к плите 14 поворотными прихватами 22 позволяет в течение нескольких минут снять головку штампа с пресса и поставить на то же место новую головку, имеющую, например, другое количество дополнительных пуансонов б; крепление упоров 18 при помощи перемещающихся сухарей 28 и винтов 29 дает возможность переустанавливать упоры 18 в зависимости от количества пуансонов б в головке штампа (см. фиг. 3 и 4).
Предмет изобретения
1. Штамп для изготовления фасонных изделий, например зубчатых колес и звездочек, путем прошивки центрального базового отверстия в заготовке, ее осаживания и радиального прессования, включающий два основных пуансона, расположенных один против другого с возможностью сближения, осаживающих заготовку, и оправку, установленную на одном из упомянутых основных пуан203451 сонов, предназначенную для прошивки (калибровки) центрального базового отверстия в заготовке, отличпющийся тем, что он снабжен подвижно установленными в радиальных направляющих одного из основных пуансонов дополнительными пуансонами, расположенными между основными пуансонами, которые своими поверхностями перекрывают рабочие участки дополнительных пуансонов, обеспечивая направление их сближения.
2. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные пуансоны выполнены составными, с подвижным (плавающим) креплением рабочих участков в направлении сближения основных пуансонов, обеспечивающим надежное прилегание дополнительных пуансонов к рабочим поверхностям основных пуансонов и формообразование изделия без заусенцев.
3. Штамп по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что один из основных пуансонов одновременно является упором, ограничивающим радиальное сближение дополнительных пуансонов, снабженных с этой целью выступами.
4. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что один из основных пуансонов, снабженный радиальными направляющими и установленными в них дополнительными пуансонами, обра5
25 зует с ними единый узел — съемную головку штампа.
5. Штамп по пп. 1 — 4, отличающийся тем, что для испо",üçîâàíèÿ его на прессах, не имеющих приводных органов в радиальном направлении, он снабжен устройством для радиального сближения дополнительных пуансонов, представляющим собой клиновые упоры, установленные на плите пресса, каждый из которых предназначен для взаимодействия своей рабочей поверхностью с торцом соответствующего дополнительного пуансона, имеющим наклонную поверхность, а один из основных пуансонов выполнен подвижным в направлении перемещения рабочего органа пресса под воздействием другого основного пуансона.
6. Штамп по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что, с целью разгрузки головки штампа от давления осаживания заготовки, один из основных пуансонов, выполненный подвижным в направлении перемещения рабочего органа пресса под воздействием другого основного пуансона, подпружинен буферным устройством, например пневмогидравлическим, создающим независимо от рабочего органа пресса усилие противодавления, обеспечивающее осаживание заготовки.