Совмещенный штамп для многоручьевой объемной штамповки поковок с ребрами жесткости

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и. может быть использовано при изготовлении инструмента для многоручьевой объемной штамповки изделий с ребрами жесткости . Изобретение позволяет повысить качество и усталостную прочность получаемых изделий, а также коэффициент использования металла заготовки. Это обеспечивается за счет того, что площадь поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья в любом сечении выбирается в зависимости от формы полости окончательного ручья,расстояния между угловыми участками полости под ребра жесткости, а также определенного отношения глубин полостей под ребра жесткости ручьев и отношения их объемов. При зтом обеспечиваются получение однородной по ,величине зерна структуры металла поковок и возможность полного оформления элементов поковки при минимальном заусенце. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,, 3 табл. § СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.SU 132 0 3 (51)4 В 21 - 13 02 ф««.(" ««,„.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« 1« .,1 с с ф.»: ц

-«, "

Юс

° Ю с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4020126/31-27 (22) 11. 12.85 (46) 07.08.87. Бюл. Ф 29 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова (72) И.В.Костарев, Б.А.Баев, А.Н.Макаров, И.М.Кутлубаев и А.О.Харитонов (53) 621.073 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 897377, кл. В 21 J 13/02, 1980. (54) СОВМЕЩЕННЫЙ ШТАМП ДЛЯ МНОГОРУЧЬЕВОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ПОКОВОК С РЕБРАМИ ЖЕСТКОСТИ (57) Изобретение относится к области обработки металлов давлением и.может быть использонано при изготовлении инструмента для многоручьевой объемной штамповки изделий с ребрами. жесткости. Изобретение позволяет повысить ! качестно и усталостную прочность по" лучаемых иэделий, а также коэффициент использования металла заготовки.

Это обеспечивается за счет того, что площадь поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья н любом сечении выбирается в зависимости от формы полости окончательного ручья,расстояния между угловыми участками полости под ребра жесткости, а также определенного отношения глубин полостей под ребра жесткости ручьев и отношения их объемон. При этом обеспечиваются получение однородной по

;величине зерна структуры металла поковок и возможность полного оформления элементов поковки при минимальном заусенце. 2 s.ï. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

40 где S u S 1

1 13280

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению штампового инструмента для получения штампованных поковок, име5 ющих ребра жесткости, и предназначено для использования в кузнечноштамповочном производстве при изготовлении совмещенных штампов для многоручьевой объемной штампсвки.

Цель изобретения — повышение качества получаемых изделий за счет улучшения усталостной прочности, а также увеличение коэффициента использования металла заготовок.

На фиг. 1 изображен совмещенный штамп для двухручьевой объемной штамповки поковок с ребрами жесткости, продольный разрез; на фиг. 2 - схема размещения пред20 варительного и окончательного ручьев в нижней половине штампа; на фиг. 3 — сечение А-А .на фиг. 2; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 2.

Совмещенный штамп для многоручьевой объемной штамповки поковок с ребрами жесткости содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 (фиг.1) половины штампа с предварительным 3 и окончательным 4 (фиг.2) ручьями, в каждом из которых имеются полости 5 и 6 для формирования ребер жесткости и полости 7 и 8 для формирования межреберных участков (фиг.1). Полость 5 для формирования ребер жесткости предварительного ручья выполнена переменной по величине площади поперечного сечения, которая в любом сечении определяется выражением

S = -- (1 2 + cos(— — х))

1 2 L

У вЂ” площадь поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного и окончательного ручья штампа, соответственно, мм ; длина полости для формирования ребра жесткости между двумя угловыми участками,мм; расстояние от углового участка полости для формирования РебРа жесткости предварительного ручья штампа до сечения с площадью

S ) MM„

53 2

При этом верхняя кромка ребра жесткости предварительной поковки формируется по криволинейной поверхности дна полости предварительного ручья,а полость 6 для формирования ребер жесткости окончательного ручья

4 имеет в любом поперечном сечении постоянную по величине площадь.

В табл. 1 даны несколько значе- ний площади поперечного сечения в угловых и центральных участках полости для формирования ребра жесткости предварительного ручья в сопоставлении с расчетными значениями величины площади в тех же сечениях и показано изменение качества изделия в зависимости от соотношения этих двух величин.

Отношение глубины полости 7 для формирования межреберных участков предварительного ручья к соответствующей ей глубине полости 8 для формирования межреберных участков окончательного ручья составляет 1,04

1,12.

В табл. 2 приведены варианты отношений глубины полостей 7 и 8 для формирования межреберных участков предварительного и окончательного ручьев штампа соответственно с указанием протекания штамповки и изменения качества иэделий.

Объем полости 5 для формирования ребер жесткости предварительного ручья 3 выполнен меньшим соответствующего ему объема полости 6 окончательного ручья 4 на величину разности объемов полостей для формирования межреберных участков предварительного

7 и окончательного 8 ручьев штампа (табл. 3).

Штамп работает следующим образом, Верхнюю половину 1 штампа (фиг.1), укрепленную на траверсе пресса, поднимают над нижней половиной 2 штампа, установленной на подштамповую плиту, до положения максимального раскрытия штампа. На предварительный ручей 3 (фиг,2) нижней половины 2 штампа кладут исходную заготовку, полностью перекрывающую его своими размерами, и опускают верхнюю половину 1 штампа до полного смыкания с нижней половиной 2 штампа. После раскрытия штампа полученную предварительную заготовку из предварительного ручья 3 нижней половины 2 штампа перекладывают на окончательный ручей 4 нижней полови328053

55 з 1 ны штампа, а на предварительный ручей 3 нижней половины 2 штампа кладут следующую исходную заготовку.

Затем вновь опускают верхнюю поло вину 1 штампа до полного смыкания с нижней половиной 2 штампа, а после раскрытия отштампованную окончательную поковку извлекают из окончательного ручья 4 нижней половины 2 штампа и удаляют из подштампового пространства в контейнер готовой продукции, после чего предварительную заготовку перекладывают в окончательный ручей 4 нижней половины 2 штампа, освобождая предварительный ручей 3 нижней половины 2 штампа для следующей исходной заготовки. Далее цикл штамповки повторяют.

Математическая зависимость изме5

50 нения площади поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья получена экспериментально, как в наибольшей степени обеспечивающая одновременность заполнения полости для формирования ребер жесткости окончательного ручья штампа. Увеличение относительно расчетного значения площади поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного штампа в угловых участках, как и уменьшение рассматриваемой площади в центральных ее участках, приводит к преждевременному полному заполнению металлом угловых участков полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья по отношению к протеканию всего процесса формообразования окончательной поковки и образованию дефектов в виде зажимов в угловых участках поковки.

Изменение величин площадей поперечных сечений рассматриваемых участков полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья в противоположную от расчетного значения сторону приводит к опережению в заполнении центральных и к отставанию в заполнении угловых участков рассматриваемой полости, что вызывает нарушение расположения волокон металла в подреберной части полотна поковки и снижение предела усталостной выносливости материала.

Интервал отношений глубины полостей для формирования межреберных участков предварительного и окончательного ручьев, найденный в результате металлографических исследований образцов после формоизменения с различными степенями деформации, обеспечивает получение однородной по величине зерна структуры металла поковок, что также повышает предел усталостной прочности материала. При значениях величины отношения глубин рассматриваемых полостей меньше указанного интервала (меньше 1,04) возмож-, но образование брака штампованных поковок в виде неоформпения угловых участков поковок, в случае повышения этого интервала (больше 1,2) и при условии, что усилия пресса достаточ= но для вытеснения избытка металла в заусенечную канавку до полного смыкания верхней и нижней половин штампа, наблюдается возникновение разнозернистостй структуры металла полотна поковки, нарушение расположения волокон текстуры металла в подреберной области поковки, в результате чего полученные поковки обладают низкой усталостной прочностью ввиду возникновения внутренних расслоений металла при эксплуатации изделия. В случае, когда усилие пресса оказывается недостаточным для полного смыкания верхней и нижней половин штампа,имеет место недоштамповка.

Баланс объемов полостей для формирования ребер жесткости и межреберных участков предварительного и окончательного ручьев штампа принят по результатам экспериментальных исследований как в наибольшей степени обеспечивающий возможность полного оформления элементов поковки при минимальном заусенце, что является условием повышения коэффициента использования металла при открытой объемной штамповке. Нарушение указанного баланса в сторону увеличения объемов всех полостей предварительного ручья вызывает увеличение заусенца при штамповке, при уменьшении баланса объемов металла — неоформление ребер жесткости окончательной поковки.

Формула изобретения

1. Совмещенный штамп для многоручьевой объемной штамповки поковок с ребрами жесткости, содержащий верхнюю и нижнюю части с гравюрами предварительного и окончательного ручьев, выполненными в виде полостей для формирования ребер жесткости и межребер5 132805 ных участков, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий за счет улучшения усталостной прочности, а также увеличения коэффициента использования ме5 талла заготовки, площадь поперечного сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья в любом сечении определяется зависимостью 10

3 6 х — расстояние от углового участка полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья штампа до сечения с площадью

2. Штамп по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что отношение глубины полости для формирования межреберных участков предварительного ручья к соответствующей ей глубине полости для формирования межреберных участков окончательного ручья составляет от 1,04 до t 12.

3 ° Штамп по пп.1 и 2, о т л и— ч.а ю шийся тем, что объем полости для формирования ребер жесткости предварительного ручья выполнен меньше соответствующего ему объема полости окончательного ручья на величину разности объемов полостей для формирования межреберных участков предварительного и окончательного ручьев штампа.

S = --< (1,2 + cos (- — х)), 2 L и S — площадь поперечного

1 сечения полости для формирования ребер жесткости предварительного и окончательного ручья штампа, соответственно, мм ; гце Б, 20

Ь вЂ” длина полости для Формирования ребер жесткости между двумя угловыми участками, мм; 25

Т аблица

Сечение предварительного ручья (фнг.24) Характер заполнения по" лости для формирования ребер жесткости в окончательном ручье по отношению ко всему процессу оформления окончательной поковки

Расчетная по формуле

S - (12+

82

2 э и

+ сов — х )

Действительная

»О 28

Отставание угловых от центральных участков полости

60,.15

»0,28

То же

Дефектов нет

То же

110, 28

Одновременное касание металлом дна полости ятаипв по всей его длине

То же

60,15 То же

60, 15

110,28

Образование зажимов в угловых частях поковкн

124

Отставаннв центральных от угловых участков полости

То же

То же

60, 15

Площадь поперечного сечения полости для формирования ребер жест" кости предварительного ручья, мм

Вид н место образования дефекта на окончательной поковке

Нарушение расположения волокон текстуры металла в центральных участках подреберной части поковкн

1328053

Таблица 2

h, h) ид и место образоваия дефекта

&hi Ф ЮЮ ю

«М ° юМ

Наследственная от дефор- Не оформлены угловые мирования в предварн- участки ребер иесттельном ручье, штампа кости поковки

6,24

1,04 То ме

Дефектов иет и

6,4

3,06 и

6,6 и

612

6,72

1,16

Таблица 3

Вид и место обэования дефек» в окончател ного ручья предвари тельного ручья

Не оформленм угловые участки ребер кесткости

2315

2415

165

1505

1670

Дефектов нет

165

2480

2315

16 70

165

1505

2315

1505

1670

165

2545 Й убииа полости для формирования межреберного участка поковки, мм предваритель- окончатель" ного ручья, ного ручья, h1

Объем полости для фор пирования ребер весткости, мм

Структура металла поковки после деформиро вания в окончательном ручье

Исправление структурных дефектов поверхностных слоев металла от деформирования в предварительном ручье

Но всей толщине полотна поковки однородная

Неоднородная, в поверхностных слоях крупно эернистая

Нарушение располоке" ния волокон текстуры металла в центральных участках подреберной части поковок

"Прострел" в централънои части ребер иесткости

1328053

Составитель В,Бещеков

Редактор В. Петраш Техред М. Ходанич

Корректор С.Шекмар

Заказ 34 30/13 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4