Результат интеллектуальной деятельности: ШТАМП ДЛЯ ОТКРЫТОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ПОКОВОК

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности для открытой объемной штамповки поковок осадкой в торец, и может быть применено во всех отраслях машиностроения.

Известен штамп для объемной штамповки, содержащий верхнюю и нижнюю половины, на обращенных одна к другой поверхностях каждой из которых выполнены канавки, совместно образующие волнообразную кольцевую облойную полость, поверхность облойной полости выполнена рифленой, образованной чередующимися в радиальном направлении выступами и впадинами, высота и ширина каждого выступа составляет 0,1-0,3 от ширины облойного мостика (А.С. №889259, кл. B21J 13/02, 1981).

Недостатком известного штампа является отсутствие возможности снижения эффективности торможения истечения металла за пределы гравюры штампа без увеличения трудоемкости изготовления последнего.

Наиболее близким техническим решением является штамп для открытой объемной штамповки поковок осадкой в торец, преимущественно кольцевых поковок с внутренним и наружным облоем, смещенным к одному или противоположным торцам поковки, содержащий верхнюю и нижнюю половины с гравюрами, образующими ручей, облойный мостик и магазин, с облойным мостиком выполненным сопряжением горизонтального участка, примыкающего непосредственно к ручью штампа, длина которого составляет 0,1-0,3 ширины облойного мостика, с участком, выходящим за торец поковки, образованный выступом на одной половине штампа, ограниченным частью окружности (дуги) радиуса R₁, центр которого расположен не выше основания выступа, и проточкой на другой половине штампа радиусом R₂, величину которого выбирают из соотношения

R₂=R₁+h,

где h - расчетная высота облоя на облойном мостике, с центром, совпадающим с центром окружности радиуса R₁ или с центром радиуса проточки, смещенным в сторону ручья на величину не более h/2 (Патент SU №18211286, кл. B21J 13/02, 1981).

Недостатком известного штампа является отсутствие возможности по снижению эффективности торможения истечения металла за пределы гравюры штампа и снижению усилия штамповки без увеличения трудоемкости изготовления последнего.

Реализация известного технического решения для открытой объемной штамповки преимущественно кольцевых поковок осадкой в торец в штампе с облойным мостиком, образованным выступом на одной половине штампа и проточкой на другой половине штампа, связана с увеличением длины облойного мостика обусловленной самой конфигурацией последнего, что приводит к росту усилий штамповки, увеличению штамповочных уклонов и толщины облоя.

Поставлена задача разработать штамп, позволяющий снизить усилие штамповки и получать поковки с уменьшенной толщиной облоя (Акаро И.Л. Определение размеров заусенчатых канавок и отхода металла при штамповке на КГШП. - Кузнечно-штамповочное производство, №10, 1976, стр. 6-8), с уменьшенными припусками и штамповочными уклонами, снижающий коробление поковок, расход металла и трудоемкость механической обработки поковок.

Технический результат в штампе для открытой объемной штамповки поковок осадкой в торец, содержащий верхнюю и нижнюю половины, выполненные с гравюрами, образующими ручей, магазин и облойный мостик, образованный сопряжением примыкающего к ручью участка, длина которого составляет 0,1-0,3 от ширины облойного мостика, с выходящим за торец поковки участком, образованным выступом на одной половине штампа, ограниченным частью окружности с радиусом R₁, и проточкой на другой половине штампа, ограниченной частью окружности с радиусом R₂, достигается тем, что сопряжение выступа с примыкающем к ручью участком облойного мостика выполнено со скруглением, а центры окружностей выступа и проточки с радиусами R₁ и R₂ расположены не выше линии, параллельной основанию выступа, проходящей через центр упомянутого скругления. Центр окружности проточки с радиусом R₂ смещен относительно центра окружности выступа с радиусом R₁ в сторону от ручья на величину ∆l, которая не превышает h/2, где h - расчетная высота облоя на облойном мостике, с образованием выступом и проточкой расширяющегося участка облойного мостика, а величина радиуса R₂ проточки определена из выражения:

R2=R1+h+∆l.

Участок облойного мостика, примыкающий к ручью штампа, может быть выполнен под углом не более 45° к торцу поковки и выходить за него.

Ограничение расположения центров окружностей выступа радиусом R₁ и проточки R₂ не выше линии, параллельной основанию выступа и проходящей через центр радиуса скругления выступа с примыкающим к ручью штампа участком, определяется технологичностью последнего при извлечении поковки из ручья штампа и обеспечением максимально возможной жесткости данной пространственной конструкции облоя.

Часть облойного мостика, образованная выступом на одной половине и, соответственно, проточкой на другой половине штампа, выходящая за торец поковки, придает облою форму, обеспечивающую достаточное увеличение жесткости поковки за счет облоя и тем самым выполняет дополнительную функцию облойного мостика, снижающую коробление поковки при извлечении ее из ручья штампа и последующей транспортировке. Например, при штамповке поковок колец синхронизатора автомобиля КАМАЗ из латуни, данная конструкция облойного мостика позволила внедрить технологию штамповки колец синхронизатора в производство.

Длина облойного мостика, образованного выступом на одной половине штампа и проточкой на другой половине штампа в случае, когда начало радиусов выступа и проточки находятся на основании выступа, увеличивается в 1.57 раза. Практика показала, что это приводит к увеличению эффективности торможения истечения металла за пределы гравюры штампа и увеличению усилия штамповки. Смещение центра окружности проточки радиусом R₂ одной половины штампа относительно центра окружности выступа радиусом R₁ другой половины штампа в сторону от ручья предполагает течение металла в расширяющуюся полость и снижает эффективность торможения истечения металла на данном участке облойного мостика, сохраняя при этом жесткость пространственной конструкции последнего.

Увеличение радиуса проточки R₂ на величину ∆l обосновано сохранением толщины облоя в сопрягаемой области с участком, примыкающим к ручью штампа.

Ограничение смещения центра окружности проточки радиусом R₁ в сторону от ручья относительно центра окружности выступа радиусом R₂ на величину ∆l не более h/2 обосновано тем, что дальнейшее смещение приводит к значительному снижению эффективности торможения истечения металла за пределы гравюры штампа и не заполнению ручья штампа.

Выполнение участка облойного мостика, примыкающего к ручью штампа, под углом не более 45° к торцу поковки и выходящего за него, увеличивает жесткость пространственной конструкции облоя поковки.

Ограничение последнего под углом не более 45° к торцу поковки, определяется возможностью обрезки облоя в обрезном штампе.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ изготовления штампованных поковок отличается от прототипа.

В штампе-прототипе на участке облойного мостика, выходящего за торец поковки, образованный выступом на одной половине штампа, ограниченным частью окружности радиусом R₁, и проточкой на другой половине штампа ограниченным частью окружности радиусом R₂, центр окружности радиусом R₁ расположен не выше основания выступа.

В предлагаемом штампе центры радиуса выступа R₁ и радиуса проточки R₂ расположены не выше линии, параллельной основанию выступа и проходящей через центр радиуса скругления выступа с примыкающим к ручью участком штампа.

В штампе-прототипе величину проточки радиусом R₂ выбирают из соотношения

R₂=R₁+h.

В предлагаемом штампе величину проточки радиусом R₂ выбирают из соотношения

R₂=R₁+h+∆l.

В штампе-прототипе облойным мостик, примыкающий к ручью штампа, выполнен горизонтально.

В предлагаемом штампе облойный мостик, примыкающий к ручью штампа, в частном случае может быть выполнен под углом не более 45° к торцу поковки и выходить за него.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематично изображен штамп для объемной штамповки поковок, общий вид, слева - в начальный момент деформирования, справа - при крайнем нижнем положении верхней половины штампа.

На фиг. 2 изображено сечение кольцевой поковки с облойными мостиками, центры окружностей проточек которых радиусом R₂ смещены в сторону от ручья штампа относительно центров окружностей выступов радиусом R₁ нижней половины штампа на величину ∆l не более h/2 и образуют с выступами расширяющиеся облойные мостики, а величины радиусов проточек (R₂) определены из выражения:

R₂=R₁+h+∆l.

Штамп для объемной штамповки содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 половины, на которых выполнены формообразующие гравюры, расширяющиеся облойные мостики 3, 6 и магазины 4. Облойный мостик выполнен сопряжением участка, примыкающего непосредственно к ручью штампа, длина которого составляет 0,1-0,3 ширины облойного мостика, с участком, выходящим за торец поковки, образованный выступом на одной половине штампа 2, с окружностью радиусом R₁, и проточкой с окружностью радиусом R₂ на другой половине штампа 1, образующим расширяющуюся область.

Штамп работает следующим образом.

Перед началом цикла на поверхность гравюры ручья (фиг. 1) наносят технологическую смазку. В рабочую полость ручья нижней половины штампа 2 укладывают нагретую до температуры деформирования заготовку 5 и включают привод штамповочного пресса, ползун которого вместе с верхней половиной штампа 1 совершает рабочий ход в сторону нижней половины 2 с заготовкой 5. Под воздействием усилия пресса заготовка деформируется, металл заполняет полость ручья и частично вытесняется через облойный мостик в магазин штампа, образуя при этом облой 3, 6.

Наличие расширяющейся области в облойном мостике способствует уменьшению усилия штамповки при качественном заполнении ручья штампа. После снятия деформирующего усилия и отвода ползуна пресса, выталкиватели 8 нижней половины штампа 2 воздействуют на поковку 7 и удаляют ее из полости ручья. Облой 3, 6, сформированный в расширяющейся полости облойных мостиков, образованной выступом на нижней половине и проточкой на верхней половине штампа, увеличивает жесткость поковки и способствует уменьшению коробления последней при извлечении из штампа и последующей транспортировке. Наличие как одного из вариантов участка облойного мостика, примыкающего к ручью штампа, выполненного под углом не более 45° к торцу поковки и выходящего за него, обеспечивает дополнительную жесткость поковки с облоем, удобство укладки в обрезном штампе и контроля смещения при обрезке.

Указанный штамп для объемной штамповки обеспечивает положительный эффект, заключающийся в расширении технологических возможностей штампов по снижению усилия штамповки, снижению коробления поковок, снижению штамповочных уклонов и уменьшению толщины облоя. Так, например, на ОАО «КАМАЗ» осуществляется внедрение штамповки колец синхронизаторов из латуни ЛМцСКА 58-2-2-1-1 с применением данной конструкции штампа с экономическим эффектом около 2 миллионов рублей в год.