Способ изготовления матриц для горячей штамповки деталей типа зубчатых колес

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении инструмента для горячей штамповки зубчатых колес. Изобретение позволяет повысить точность получаемых изделий и снизить энергозатраты процесса . Для этого гравюру матршцл получают путем штамповки и двукратной электроэрозионной обработки. Матрицу после штамповки дважда растягивают на величину ее теплового расширения при нагреве под штамповку. Вторую электроэрозионную обработку производят электродом, сформированньа4 штамповкой в матрице. Зто позволяет избежать конусности на цилиндрических зубчатых колесах. 6 ил. I (Л ND Х :о vl

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (504 В1K520

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3945674/31-27 (22) 08. 07.85 (46) 30.03.87. Бюл. I 12 (71) Физико-технический институт

АН БССР (72) Е.В. Симонов, Н.M. Бойко и П.В. Алексеенко (53) 621.777(088.8) (56) Тиманюк В.А. Разработка и исследование способа получения цилиндрических шестерен из сталей 15ХР и

20ХИМ методом пластической деформации с электронагревом. Диссертация.

ФТИ АН БССР, Минск, 1973, с..168-180. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦ ДЛЯ

ГОРЯЧЕЙ НТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении инструмента для горячей штамповки зубчатых колес. Изобретение позволяет повысить точность получаемых изделий и снизить энергозатраты процесса. Для этого гравюру матрицы получают путем штамповки и двукратной электроэрозионной обработки. Матрицу после штамповки дважды растягивают на величину ее теплового расширения при нагреве под штамповку. Вторую электроэроэионную обработку производят электродом, сформированным штамповкой в матрице. Это позволяет из- Я бежать конусности на цилиндрических зубчатых колесах. 6 нл.

1299700

Щ

5О

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при точной беэоблойной штамповке зубчатых колес.

Цель изобретения — повышение точ— ности получаемых изделий и снижение энергозатрат процесса.

На фиг. l схематически представлена штампованная, забандажированная вставка матрицы; на фиг. 2 — схема первой электроэрозионнсй обработки вставки матрицы HG фиг. 3 схема формирования электрода для второй электроэрозионной обработки, исходное положение; на фиг. 4 — то же., конечное положение; на фиг. 5 — схема второй электроэрозионной обработки вставки матрицы, исходное положение; на фиг. 6 — то же, конечное положение.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно отштампованную вставку матрицы 1 запресовывают.в бандаж 2 с определенным расчетным натягом, после чего осуществляют растяжение забанцажированной вставки матрицы 1 на величину равную ее уп ругой деформации при штамповке. Перемещая забандажированную. т.е. c::õàтую, вставку матрицы 1 относительно наружного бандажа 2 по конической поверхности таким образом, чтобы натяг ее уменьшался и, следовательно, уменьшалась величина сжатия (фиг.1), можно получить новый больший диаметр гравюры вставки матрицы, равный ее первоначальному большему диаметру плюс величина диаметральной упругой деформации при штамповке, т.е.

D„=D +6, или просто равный большему диаметру гравюры горячего изделия отштампованного в этой матрице.

В этом случае изменение всей гравюры матрицы практически идентично случаю растяжения этой вставки матрицы совместно с бандажом на величину, при которой больший диаметр гравюры также равен Э„ . Таким образом„ перемещая вставку матрицы относительно ее наружного бандажа можно добиться, чтобы больший диаметр гравюры вставки матрицы стал равен расчетному

1 диаметру D a, т. е. как бы растянуть ее на ту же величину, на которую она растягивается во время штамповки, при этом

T) - гор ар где — величина диаметральной упругой деформации;

D — больший диаметр гравюры ro— гор рячего изделия;

В„ — больший диаметр гравюры забандажированной матрицы. нар нп р тсо

+Ь =)3

I где 0„ — больший диаметр гравюры растянутой при штамповке матрицы.

После этого производят первую электроэрозионную обработку гравюры вставки матрицы 1 с помощью электрода 3 (фиг. 2), номинальные размеры рабочей части которого равны номинальным размерам готового зубчатого колеса, увеличенным на величину теплового расширения колеса при нагреве под штамповку. Затем в бандажированнои матрице формируют электрод для второй электроэрозионной обработки матрицы (фиг. 3,4), После чего вставку матрицы 1 повторно растягивают на величину ее упругой деформации при штамповке (фиг. 1) и затем осуществляют окончательную электроэрозионную обработку вставки матрицы 1 электродом 4. Электроэрозионную обработку матрицы ведут в направлении удаления из нее иэделия„ а электрод при: этом повернут на 180 по отношению к его положению в матрице при его формировании.

Пример. Изготавливали матрицы для штамповки цилиндрических зубчатых колес мотороллера ЯТула с числом зубьев Е=18 в модулем 2,5. Мастер пуансоны для вьдавливания изготавливались с припуском .под злектроэрозионную обработку. Вьдавленная матрица подвергалась термомеханической обработке и бандажированию в трехслойном контейнере. Уменьшение наружного диаметра гравюры матрицы после бандажирования составило

G,45 мм. Предварительная штамповка поковок в этой матрице показала следующее: В„о =52 мм — максимальный наружный диаметр гравюры матрицы в забандажированном состоянии без учета приложения нагрузки со стороны штампуемого металла; D„ „

52,3 мм — наружный диаметр горячей поковки зубчатого колеса", 6 =52,31299700

52,0=0,3 мм — величина упругой деформации матрицы во время штамповки.

Следовательно, матрица во время штамповки в ней поковки зубчатого колеса растягивается на 0,3 мм. Для того, чтобы растянуть матрицу на

0,3 мм уменьшаем величину ее сжатия на 0,3 мм. Для этого перемещаем ее вдоль наружного контейера в сторону большего основания ксвнуса до тех пор,>0 пока D „ (наружный максимальный) диаметр гравюры матрицы не увеличивается на 0,3 мм. Затем подвергаем ее электроэрозионной обработке, применяя для этой цели электрод, имеющий номинальную гравюру зубчатого колеса, увеличенную на величину теплового расширения этого зубчатого колеса при 850-950 С, т.е ° электрод, имеющий гравюру, идентичную гравюре 20 зубчатого колеса, нагретого на 850-

950".С. После чего снова "добандажировав" матрицу провели экспериментальную штамповку зубчатых колес.

Замеры штампованных зубчатых колес в сечении посередине высоты венца показали, что отличие гравюры штампованных зубчатых колес от номинальной гравюры не превышает 0,04 мм макс, Такое незначительнео отличие гравюры от номинальной другими способами изготовления матриц достичь не удавалось. Несхождение на 0,04 мм можно объяснить колебаниями температуры нагрева заготовок и колебаниями объ- 35 ема заготовок, что вместе взятое приводило к колебанию усилий штамповки и, следовательно, к некоторому колебанию деформационных искажений.

I 40

Неравномерность удельных давлений по высоте зубчатого колеса (удельное давление вблизи прессующего пуансона больше но величине) привела как бы к некоторой "коиусности" венца зубчатого колеса. Длина общей нормали, измеренная у того торца зубчатого венца, который находится ближе к прессующему пуансону, иа 0,05 мм больше длины общей нормали, измерен- 50 ной у второго торца. Для ликвидации этого дефекта провели штамповку зубчатого колеса из медной заготовки, использовав для этои цели отожженую медь марки М ГОСТ 859-78, ииеющу о

G =5 5 кг/мм (б стали при 850 С

-5 кг/мм). Получив медную поковку зубчатого колеса, использовали ее в качестве электрода для повторной электроэрозионной обработки матрицы, в которой проводилась штамповка этого электрода, предварительно снова уменьшив сжатия матрицы на 0,3 мм (т.е. как бы растянув ее на 0,3 мм).

При второй электроэрозионной обработке электрод перемещался от одного из торцов матрицы к второму, плоскость которого в рабочем состоянии совпадает с плоскостью разъема, т.е. направление движения электрода соотвествовало направлению выталкивания поковки из матрицы после штамповки.

Электрод направляли вперед меньшим о торцом, т.е..повернув на !80 по отношению к его положению во время его штамповки. На фиг. 5 и 6 изображена схема второй электроэрозионной обработки матрицы медным штампованным электродом (n — расчетная величина

"недобандажирования" матрицы 4 для увеличения размеров ее гравюры).

После чего матрицу снова бандажировали в номинальное положение и провели в ней штамповку партии стальных зубчатых колес. После их замера было установлено следующее: несовпадение гравюры штампованных зубчатых колес с профилем номинальной гравюры в среднем сечении высоты зубчатого венца осталось на прежнем уровне

0,04 мм. Но разница в длинах общих нормалей, измеренных у обоих торцов, уменьшилась и не превышала 0,02 мм, т.е. повторная электроэрозионная обработка, внеся коррекцию в матрицу, позволила ликвидировать такой сложно ликвидируемый дефект, как конусность на цилиндрических зубчатых колесах. формула изобретения

Способ изготовления матриц для горячей штамповки деталей типа зубчатых колес, заключающийся в предварительном формообразовании: гравюры вставки матрицы, ее термохимической обработке, бандажировании, а также последующей электроэрозионной обработке вставки матрицы при помощи электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности получаемых изделий и снижения энергозатрат процесса, электроэрозионную обработку производят в два этапа, производят растяжение вставки в радиальных направлениях перед каждым

5 )299700 6 этапом обработки на величину ее упру- па обработки в матрице выдавливанием гой деформации в процессе горячей . формируют электрод для второго этапа штамповки, причем после первого эта- электроэрозионной обработки.

1299700

Составитель В. Бещеков

Редактор С. Лисина Техред Н.Глущенко Корректор О. Луговая

Заказ 959/9 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 1