Инструмент для прессования

Инструмент для прессования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

< М46714 (61)Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено13.10. 80 (21) 2992866/25-27

Р1)М gj з

В 21 С 25/00

В 21 С 26/00 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликована 300782. Бюллетень Ко 28 (И1УДК621. 777. .07(088.8) Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения

A.È.ÁàòóðèH, A Â.Ãóñåâ, В.Г.Шелков и (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям пресс-шайб для прессования металлов и сплавов непрерывным или полунепрерывным методом.

Известен инструмент для прессования, содержащий пресс-штемпель и соосно прикрепленную к его торцу прессшайбу, выполненную вогнутой в сторону пресс-штемпеля и установленную в выполненном на торце последнего уг» лублении с образованием увеличивающегося к периферии зазора P).

Недостаток данной пресс-шайбы за-. ключается в малой стойкости прессового инструмента, так как упругий элемент (в данном случае сама прессшайба) имеет сравнительно небольшую толщину и в частом контакте со стен ками втулки контейнера быстро изнашивается и перестает выполнять..свои функции. В то же время рабочий торец пресс-штемпеля, имеющий коническое углубление, воспринимает s процессе работы, кроме продольных нормальных . напряжений, еще и радиальные, направленные от оси инструмента к перифе- " . рии. В результате пресс-штемпель подвергается интенсивному износу и его приходится перетачивать или заменять целиком.

При приложении усилия прессова5 ния пресс-шайба воздействует на цилиндрическое тело крепежного болта отчего на поверхности последнего возникают сжимающие, а при.обратном ходе - растягивающие напряжения. Это может послужить причиной обрыва болтового крепления пресс-шайбы к прессштемпелю. Кроме того, при возможном затекании металла заготовки в зазор между головкой крепежного болта от пресс-остатка увеличивается износ пресс-шайбы.

Воздух, запертый. последующей saготовкой в полости, образованной головкой крепежного болта в пресс-остатке предыдущей заготовки, способ2О ствует возникновению в пресс-иэделиях дефектов .в виде свищей и пузырей .

Наиболее близким к предлагаемому является инструмент для прессования, 25 содержащий заходящий в контейнер пресс-штемпель и соосно установленную пресс- шайбу с насадкой, выполненной в виде нескольких соосно размещенных чашеобраэных упругих элемен30 тов, сопряженных между собой в цен946714 тральной части посредством стяжного болта с конической головкой f2).

Недостаток указанного инструмента заключается в том, что ввиду отсутствия зазора между чашеобразными упругими элементами насадка не может 5 увеличивать свой внешний диаметр, так как под равномерным давлением металла на всЮ чашеобраэную поверхность переднего упругого элемента прессшайба работает как единый жесткий 10 элемент. Этим обусловлена ненадежность и неэффективность работы прессшайбы в режиме непрерывного прессования.

Кроме того, затруднено выполнение и сопряжение криволинейных поверхностей чашеобразных упругих элементов, а углубление (вогнутость) на корпусе пресс-шайбы (как и в предыдущем случае) создает предпосылки к возникновению в процессе прессования как продольных нормальных, так и ра- диальных напряжений, приводящих к быстрому износу корпуса пресс-шайбы из-за образования трещин, 25

Цель изобретения — увеличеййе стойкости пресс-шайбы и пресс-штемпеля и повышение надежности работы прессового инструмента в режиме непрерывного или олунепрерывного

30 прессования. !

Поставленная цель достигается тем, что в инструменте для прессования, содержащем заходящий > полость контейнера пресс-штемпель и соосно 35 установленную на нем пресс-шайбу с насадкой, выполненной в виде нескольких соосно размещенных чашеобразных элементов, сопряженных между собой в центральной части посредством стяж- 40 ного болта с конической головкой, упругие элементы размещены с образованием между ними периферийного зазора и выполнены с переменной увели чивающейся от центра к периферии толщиной, а поверхности их сопряжения выполнены коническими с увеличивающимися в сторону пресс-шайбы углами их образующих.

Сопрягающаяся с пресс-шайбой по верхность насадки может быть выполнена плоской.

Суммарная величина периферийных зазоров между упругими элементами равна

g h = (0,006-0,008) Д где д — диаметр полости контейнера.

На обращенной к головке болта поверхности упругого элемента выполнена коническая впадина с углом наклона ее образующей, меньшим угла наклона образующей конической поверхности головки.

Каждый упругий элемент насадки установлен с зазором по отношению к поверхности болта, увеличивающимся в сторону пресс-шайбы.

Выполнение упругих элементов переменной толщины необходимо для плавного перехода от конических поверхностей упругих элементов к плоской поверхности пресс-шайбы. Насадка должна включать в себя не менее трех упругих элементов, так как при меньшем количестве толщина каждого из них становится слишком большой. В результате этого работа упругих элементов в условиях упругой деформации усложняется, так как чем меньше толщина упругого элемента, тем лучше он работает в условиях упругой деформации.

Выполнение поверхности пресс-шайбы плоской (с углом, равным 180 ) наиболее оптимально, так как при этом на пресс-шайбу в процессе прессования воздействуют только нормальные напряжения, .направленные по оси инструмента, что исключает преждевреманный ее износ. Допускается изготовление пресс-шайбы с торцовой поверхностью, у которой угол больше о

180 . При этом на пресс-шайбу воздействуют и нормальные и радиальные сжимающие напряжения, но в этом случае усложняется конструкция упругих элементов. При выполнении поверхности пресс-шайбы с углом меньше

180О в процессе прессования на нее воздействуют как нормалЬные, так и радиальные растягивающие Напряжения, которые привоцят к разрушению прессшайбы.

Выполнение зазоров между упругими элементами и пресс-шайбой увеличивающимися от центра к периферии необходимо для создания возможности увеличения внешнего диаметра упругого элемента, контактирующего с заготовкой и поверхностью контейнера в процессе прессования. Наличие зазоров между каждым упругим элементом и пресс-шайбой обеспечивает перераспределение упругой деформации на несколько упругих элементов, а следовательно, и повышение надежности работы устройства.

Суммарная величина максимальных зазоров h между упругими элементами на периферии инструмента не должна быть меньше 0,006 Д, так как увеличение внешнего диаметра упругого элемента, контактирующего со стенками полости контейнера, в этом случае незначительно, а это приведет к увеличению толщины "рубашки" и снижению качества пресс-изделий.

Вместе с тем, при незначительном изменении внешнего диаметра упругого элемента после снятия давления и возврата пресс-штемпеля в исходное положение между поверхностями контейне946714 ра и упругого элемента, контактирующего с поверхностью контейнера, возникают силы трения большой величины, которые могут привести к отрыву крепежного болта и поломке упругого элемента. 5

Выполнение увеличивающегося к оси инструмента зазора между упругим элементом и конической головкой стяжного болта исключает затекание металла между сопрягающимися поверхностями t0 этих деталей. Даже в случае выполнения соприкасающихся поверхностей конической головки стяжного болта и упругого элемента с одинаковыми углами в процессе прессования последний занимает-рабочее положение и между этими поверхностями образуется зазор, в который затекает металл.

Этот металл затруднит возврат упругого элемента в исходное положение, в результате чего внешний диаметр упругого элемента неуменьшится или уменьшится не до исходного размера.

При возврате пресс-штемпеля в исходное положение произойдет поломка инструмента.

В случае постоянного зазора между упругими элементами и цилиндрической поверхностью стяжного болта в процессе прессования, когда все упругие элементы займут свое рабочее положение, контактирующие цилиндрические поверхности упругих элементов со стороны пресс-шайбы будут воздействовать на цилиндирческую поверхность болта и создавать в нем сжимающие напряжения, а при возврате инструмента после прессования в исходное положение - растягивающие напряжения.

Создание знакопеременных нагрузок приведет к преждевременному разруше- 40 нию стяжного болта.

Увеличение суммарной величины максимальных зазоров между упругими элементами на периферии инструмента бо- 45 лее 0,008 Д < также нецелесообразно, так как из-за малого зазора, образующегося в процессе прессования между поверхностью контейнера и внешним диаметром упругого элемента, произойдет нарушение "рубашки" контейнера, а следовательно, и снижение качества пресс-изделий. Вместе с тем увеличится износ поверхности упругого элемента, контактирующего с поверхностью контейнера, или произойдет заклинива- ние упругого элемента в контейнере.

На фиг.1 изображен инструмент до начала прессования, общий вид; на фиг.2 — то же, в момент прессования.

Инструмент для прессования состо- 60 ит из пресс-штемпеля 1, на плоском торце которого соосно установлена пресс-шайба 2, сопрягающаяся своей ,плоской контактной поверхностью с насадкой, которая выполнена в виде 65 пакета чашеобразных упругих элементов 3-6„ ограниченных на участках взаимного сопряжения коническими поверхностями, образующими с одной стороны каждого элемента выступ, а с другой — впадину. У каждого упругого элемента величина угла при вершине конической поверхности выступа превышает соответствующую величину угла впадины.

Таким образом, все упругие элементы выполнены переменной толщины, увеличивающейся от центра к периферии.

Вместе с тем угол при вершине конуса поверхности выступа каждого упругого элемента меньше, чем,угол при вершине конуса сопрягаемой с ним впадины другого упругого элемента. Следовательно, углы при вершине конических поверхностей выступов и впадин упру-. гих элементов постепенно убывают в направлении от пресс-шайбы 2 до рабочего торца насадки, т.е. у прилегающего к пресс-шайбе упругого элемента 3 угол при вершине конической поверхности выступа является наибольшим и близким к 180, а угол при вершине конической поверхности впадины крайнего (образующего торец насадки) упругого элемента 6 выполнен наименьшим из всех конических поверхностей упругих элементов.

Упругие элементы 3-6 отделены друг от друга и от пресс-шайбы 2 зазорами h„ увеличивающимися от центра к периферии. Суммарная величина максимальных зазоров h на периферии инструмента определяется из соотношения .> h = (0,006 — 0,008)Д, где Д - диаметр полости койтейнера экструзионного пресса.

Диаметр торцового упругого элемента 6 превышает диаметр остальных упругих элементов, оставаясь меньше диаметра полости контейнера. Прн этом элемент б выполнен более массивным, чем другие упругие элементы.

Упругие элементы 3-6 и пресс-шайба 2 имеют центральные сквозные отверстия, в которые пропущен стяжной болт 7, снабженный конической головкой с плоским торцом и жестко связывающий насадку и пресс-шайбу с прессштемпелем с помощью гайки 8.. Угол при вершине конуса головки болта 7 больше,чем у сопрягающейся с ней конической впадины наружного упругого элемента б. Тем самым коническая поверхность головки болта отделена от конической поверхности впадины упругого элемента б зазором, увеличивающимся от периферии к оси инструмента.

Отверстия упругих элементов 3-6 выполнены коническими с образовани946714 ем между каждым из них и цилиндрической поверхностью стержни стяжного болта 7 зазора, увеличивающегося в сторону пресс-шайбы 2.

Инструмент работает следующим образом. 5 При взаимодействии с прессуемой заготовкой во время совершения прессштемпелем 1 рабочего хода наружный упругий элемент б, а вслед за ним и остальные упругие элементы 3-5 претерпевают упругую деформацию, При . этом выбираются все. зазоры, существовавшие ранее между деталями инструмента, и упругие элементы 3-6 входят в непосредственный контакт друг с другом и с головкой и стержнем болта 7, при этом прилегающий к прессшайбе 2 упругий элемент 3 опирается непосредственно на плоскую поверхность последней. За счет упругой деформации наружного упругого элемента б диаметр его увеличивается, приближаясь к диаметру полости контейнера пресса. Усилие прессования передается заготовке, которая в результате своей пластической. деформации заполняет впадину, образованную конической поверхностью упругого элемента 6 и плоскостью торца головки болта 7, и начинает выдавливаться через . очко матрицы. При этом образуется пресс-изделие заданной конфигурации и пресс-остаток с выступом в виде усеченного конуса.

При обратном ходе пресс-штемпеля 35

1 чашеобразные элементы 3-6 за счет собственной упругости восстанавливают первоначальную форму и размеры, прессштемпель с пресс-шайбой легко выходит из контейнера, не разрушая "ру- 40 башку". В контейнер загружают очередную заготовку и сообщают прессштемпелю рабочий ход. Под воздействием усилия пресс-штемпеля происходит взаимное пластическое деформирование торца новой заготовки и выступа пресс-остатка предыдущей заготовки, в результате чего находящийся между ними воздух вытесняется перемещающимся металлом в направлении стенок полости контейнера, а оттуда выходит в окружающую атмосферу. В дальнейшем цикл идет в описанной последовательности, Выполнение упругих элементов переменного сечения и отделение их друг от друга зазорами, увеличивающимися от центра к периферии, способствует повышению надежности работы устройства за счет перераспределения упругой деформации на несколько элементов 60 составляющих насадку. Вместе с тем увеличение толщины каждого упругого элемента от центра к периферии обеспечивает дополнительный запас прочности наиболее нагруженных участков 65 насадки и, следовательно, повышает срок ее службы, в то время как выполнение плоским примыкающего к насадке торца пресс-шайбы увеличивает эксплуатационную стойкость последней.

Ограничение участков сопряжения упругих элементов коническими поверхностями, у каждой последующей из которых в направлении от торца насадки к пресс-шайбе угол при вершине конуса выполнен большиМ, чем у предыдущей поверхности, позволяет добиться плавного перехода от конических контактных поверхностей упругих элементов к плоской опорной поверхности пресс-шайбы. При этом на пресс-шайбу в процессе прессования воздействуют только нормальные на.пряжения, направленные по оси инструмента. Кроме того, конические по- верхности упругих элементов обеспечивают снижение трудоемкости их изготовления путем механической обработки.

В предлагаемом инструменте крепление на пресс-штемпеле насадки и пресс-шайбы с помощью стяжного болта более удобно и надежно, чем в прототипе. Выполнение увеличивающегося к оси инструмента зазора между наружным упругим элементом и конической головкой стяжного болта исключает затекание металла между сопрягающимися поверхностями этих деталей. В результате уменьшается усилие отрыва прессшайбы от пресс-остатка и снижается износ инструмента. Увеличивающийся в сторону пресс-шайбы зазор между каждым упругим элементом и цилиндрическим стержнем стяжного болта исключает образование сжимающих напряжений на поверхности болта и предотвращает его разрушение от знакопеременных нагрузок, попутно увеличивается и стойкость самих упругих элементов.

Использование предлагаемого инструмента позволяет повысить срок службы пресс-шайбы примерно в два раза.

В то же время сокращение простоев оборудования при замеНе износившегося инструмента способствует повышению производительности процесса прессования.

Величину зазоров между упругими, элементами и примыкающими к ним другими деталями инструментального угла (стяжным болтом, пресс-шайбой) можно устанавливать постоянной или изменять в зависимости от намеченного приращения диаметра торцового упругого элемента при рабочем ходе пресс-штемпеля и для обеспечения свободного выхода его из контейнера при обратном ходе. Тем самым исключается нарушение оплошности "рубашки" при обратном хоДе пресс-штемпеля и, сле946714

;довательно, улучшается качество прессованных изделий.

Предлагаемый инструмент для прессования выполнен с четырьмя упругими элементами. Как показывают расчеты, насадка должна включать в себя не 5. менее трех упругих элементов. Только торцовый упругий элемент должен иметь регламентированную толщину периферийного ободка, исключающую его быстрый износ от истирания в непосредственном контакта с полостью контейнера.

Толщина остальных упругих элементов, не вступающих в контакт с контейнером, может быть выбрана произвольной, причем чем меньше, толщина упругого элемента, тем лучше он работает в условиях упругой деформации и тем большее количество этих элементов входит в насадку.

Следует отметить также, что выполнение инструмента в виде пресс-шайбы с насадкой не является обязательным.

Функции пресс-шайбы может выполнять сама насадка, устанолвенная непо-. средственно на плоском торце прессштемпеля и выполненная в соответствии с изобретением.

Формула изобретения

1. Инструмент для прессования, содержащий заходящий в полость контей-" нера пресс-штемпель и соосно установленную на нем пресс-шайбу с насадкой, выполненной в виде нескольких соосно размещенных чашеобразных упругих элементов, сопряженных между собой в центральной части посредством стяжного болта с конической го-. ловкой, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкос-, ти инструмента, упругие элементы размещены с образованием между ними периферийного зазора и выполнены с переменной увеличивающейся от центра к периферии толщиной, а поверхности их сопряжения выполнены коническими с увеличивающимися в сторону прессшайбы углами их образующих.

2. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что сопрягающаяся с пресс-шайбой поверхность насадки выполнена плоской.

3. Инструмент по пп.1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что суммарная величина периферийных зазоров между упругими элементами равна:

h = (0,006 - 0,008)Д где Д„ — диаметр полости контейнера.

4. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что на обращенной к головке болта поверхности упругого элемента выполнена коническая впадина с углом наклона ее образующей, меньшим угла наклона образующей конической поверхности головки.

5. Инструмент по п.4, о т л ич а ю шийся тем, что каждый упругий элемент насадки установлен с зазором по отношению к поверхности стяжного болта, увеличивающимся в сторону пресс-шайбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ф 593766, кл. В 21 С 25/О 1, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 595975, кл. В 21 С 25/ОО, 197б (прототип) .

946714

Составитель В.Волков

Редактор A.Ëåæ; èíà Техред A. Бабинец Корректор А.Дзятко

Заказ 5410/15 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4