Способ получения заготовок гаек

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к технологии изготовления заготовок гаек. Цель - экономия металла, повышение качества получаемых изделий и снижение энергозатрат. Исходную заготовку получают диаметром и высотой, определяемыми по формулам D<SB POS="POST">3</SB>=S[1-0,68<SP POS="POST">.</SP>(D<SB POS="POST">O</SB>/S)<SP POS="POST">2</SP>]

H<SB POS="POST">3</SB>=H(S/D<SB POS="POST">3</SB>)<SP POS="POST">2</SP>[1,102-(D<SB POS="POST">O</SB>/S)<SP POS="POST">2</SP>], где D<SB POS="POST">3</SB> - диаметр заготовки

H<SB POS="POST">3</SB> - высота заготовки

S - размер гайки под ключ

D<SB POS="POST">о</SB> - диаметр отверстия под резьбу

H - высота гайки. Формообразование многогранника с гранями вогнутой формы производят осадкой заготовки до высоты готовой гайки. При оформлении отверстия после формирования глухого гнезда в виде конуса производят прошивку сквозного отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно указанному гнезду. Производят раздачу заготовки с оформлением отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно полученному на предыдущей стадии, и формирование цилиндрического отверстия калибровкой. Формообразование граней вогнутой формы производят путем последовательно выполняемых за один ход инструмента операций редуцирования и осадки. Прошивку сквозного отверстия и раздачу заготовки выполняют за один ход инструмента соответственно в открытом и закрытом ручьях. Раздачу заготовки выполняют в две стадии, осуществляя их соответственно в открытом и закрытом ручьях за один ход инструмента. Изобретение позволяет обеспечить безотходную прошивку отверстий. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И) (51) 5 В 21р к 1/64, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4098547/31-27 (22) 25 ° 07,86 (46) 15.05.90. Бюл. 11 18 (71) Липецкий политехнический институт (72) В.С.Борисов, И.Е.Арутюнов, В,А,Пикулин и В.И.Мскринский (53) 621.73 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 996025, кл, В 21 J 5/08, 1980. (54) спосоБ получения зАГотоВок ГАРк (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к технологии изготовления заготовок гаек. Цель - экономия металла, повышение качества получаемых изделий и снижение энергозатрат. Исходную заготовку получают диаметром и высотой, определяемыми по Формулам d> = s (1

0,68 (d,/s) 2); h = h (в/,1 ) г х

"С1 102 (d0/э)г2, где. и - диаметр заготовки; h - высота заготовки;

s — размер га"; d - диаметр отверстия под резьбу; h - высота гайки, Формообразование многогранника с гранями вогнутой формы произИзобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к холодной объемной штамповке заготовок гаек.

Цель изобретения — экономия металла, повышение качества получаемых изделий и снижение энергосиловых затрат.

На фиг. 1 показана исходная заготовка; на фиг. 2 - стадия осадки заготовки; на фиг. 3 - первая стадия

2 водят осадкой заготовки до высоты готовой гайки, При оформлении отверстия после формирования глухого гнезда в виде конуса производят прошивку сквозного отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно указанному гнезду. Производят раздачу заготовки с оформлением отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно полученному на предыдущей стадии, и формирование цилиндрического отверстия калибровкой. Формообразование граней вогнутой формы производят путем последовательно выполняемых за один ход инструмента операций редуцирования и осадки, Прошивку сквозного отверстия и раздачу заготовки выполняют за один ход инструмента соответственно в открытом и закрытом ручьях. Раздачу заготовки выполняют в две стадии, осуществляя их соответственно в открытом и закрытом ручьях за один ход инструмента. Изобретение позволяет, обеспечить безотходную прошивку отверстий. 3 з.п. ф-лы, 13 ил. оформления отверстия; на фиг. вторая стадия оформления отверстия; на фиг. 5 — третья стадия оформления отверстия; на фиг. 6 — четвертая стадия оформления отверстия; на фиг. 7 схема определения диаметра и высоты исходной заготовки; на фиг. 8 — схема формоизменения заготовки при редуцировании и осадке за один ход инструмента; на фиг, 9 — сечение A-А на фиг. 8; на фиг. 10 — схема формоиз1563835

2 а -Ь (1)

3 высота сегмента; Ь вЂ” ширина

Г

S с где а грани. менения заготовки при прошивке с раз.дачей, исходное положение; на фиг.11 то же, конечное положение; на фиг.12схема формоизменения заготовки при раздаче в отк ; на фиг,13схема формоизменения заготовки при раздаче в закрытом ручье.

Способ осуществляют следующим образом. 10

На первой операции путем отрезки т длинномерного материала отделяют илиндрическую заготовку высотой h > диаметром d3 На второй операции

Цилиндрическую заготовку осаживают

В многогранной матрице с полостью с вогнутыми гранями до высоты готового изделия. При этом заготовка приобре«ает форму многогранника с вогнутыми геранями, Дальнейшие операции обеспечивают безотходную прошивку, раздачу и калибровку отверстия,поэтомуобъем заготовки принимают равным объему готоIsoÍ под нарезку резьбы гайки. Наиболее рационально прошивка и раздача ваго- 25 товки протекают при отсутствии течения металла заготовки по граням матрицы, в этом случае минимальны силы трения между металлом заготовок и инструментом. Для обеспечения этого условия необходимо, чтобы прошивка, и раздача заготовки не сопровождались изменением ее высоты.

При постоянной высоте заготовки на операциях прошивки и-раздачи происходит радиальная передача металла из центра заготовки в полости вогнутых граней. Поэтому площадь этих полостей должна быть равна площади отверстия под резьбу. Сечение полос- 4р тей вогнутых граней может быть различным (например, треугольным), но наиболее рациональным представляется сечение в виде сегмента, построенного на стороне шестигранника. 45

Сегмент при одинаковой с треугольником площади имеет меньшую высоту, поэтому формирование вогнутых граней заготовки с сегментными полостями может быть обеспечено осадкой ваго- О товки большего диаметра при меньших степенях деформации.

Площадь сегмента (s ) с достаточной точностью определяют по формуле

d = в - 2а (2) Приравняем площадь отверстия суммарной площади шести сегментных полостеи:

- - d = 6 ° --- аЬ о = 3

И, = 16 аЪ (3) Ширину грани (Ь) определяют по формулам

Ь=- — s

cos 30

b -= s --------- (4)

2 cos 30

Подставив (4) в (3) и разрешив выражение (3) относительно (а) получим: а =lid д

=йd 2.cos 30

16Ъ о do

1Ьs 8

Подставив (5) в выражение (2), получим расчетное выражение для диаметра заготовки (dy):

d = s - 2 --- соя 30 ! (о d

S — s(1- — -cos3O (---)г з(1-О 68(--) )

У, о de о

S S (61

Для нахождения высоты заготовки (h>) приравняем объем заготовки к объему готовой гайки без резьбы: т 1 h - h (s@-М -) (7)

l где s — площадь шестигранника, равная

s 3

sö= 6 -2- --- Ь = --- s Ь, (8)

2 2 2

С учетом выражений (8) и (4) формула (8) примет вид:

« d2 ..3

-rf h> = h (— — ----в

2 2: соs 30" С1о);

Как видно из фиг. 2, диаметр заготовки (d >) может быть выражен через высоту сегмента (а) и размер под ключ (s) по формуле

63835

- (---))"

d в (9) d>h>= s h °

iicas 30

Из выражения заготовки (Ь ) т (9) найдем высоту (---) J=

d0 г

s (3

Гсов -30

5 1

$d 1i = h ° (s, --------- - -д 2) г «3

7) cos 30 ю

Параметры заготовки, определяемые по выражениям (6) и (10), позволяют получить необходимое формирование вогнутых граней для последующей прошивки и раздачи отверстия без увеличения или уменьшения высоты заготовки.

После осадки заготовка при переносе с позиции на позицию кантуется на о

180 . Затем в заготовке на глубину до 0,95 выдавливается конус.

После этого заготовка переносится на следующую позицию и кантуется на о о

180 . На следующей операции в заготовку внедряют конусный прошивник (не показан) и в заготовке безотходно Формируют конусное отверстие, ориентированное обратно предварительно сформированному в заготовку конусу.

Последний создает растягивающее напряжение в кольце осаживаемого прошивником металла, благодаря чему становится возможной безотходная прошивка.

После переноса и кантовки заготовки на следующей операции конусным инструментом раздачей металла в ради. альном направлении формируют конусное отверстие большего размера.

На заключительной операции после переноса и кантовки выполняют калибровку конусного отверстия в цилиндрическое требуемого диаметра. При этом вогнутые грани заготовки полностью выравниваются, а высота остается неизменной, Наличие предварительно сформированных осадкой вогнутых граней обеспечивает благоприятное радиальное течение металла заготовки, что создает условия для безотходной прошив"

КИ

Операции при осуществлении способа имеют варианты.

На Фиг. 9 показан вариант формирования вогнутых граней заготовки редуцированием и осадкой за один ход инструмента. При этом предвари5 тельно отрезанную цилиндрическую заготовку 1 под действием пуансона 2 заталкивают в коническую матрицу 3 и на заготовке редуцированием происходит частичное формирование вогнутых граней. После того, как торец заготовки 1 достигнет дна матрицы 3 вогнутые грани оформляют окончательно осадкой.

Совмещение в одной операции редуцирования и осадки способствует лучшему оформлению ребер заготовки.

На фиг. 10 и фиг. 11 показана схе20 .ма осуществления способа с совмещением в одной операции прошивки отверс" тия в открытом штамповом ручье и раздачи отверстия в закрытом ручье. 3-готовку 1 прошивают пуансоном 2, ко2 торый имеет прошивной конус 4 с малой конусностью, цилиндрический участок 5 и конус 6 раздачи. При этом ее располагают в матрице, которая имеет отверстие 7, сопрягаемое в процессе

3р штамповки с цилиндрическим участком

5 пуансона 2. За один ход инструмента первоначально заготовку 1 прошивным конусом 4 прошивают в открытом штамповом ручье. Затем цилиндрический участок 5 пуансона 2 входит в отверстие 7 матрицы и перекрывает штамповый ручей вблизи отверстия заготовки. При дальнейшем внедрении в заготовку 1 пуансона 2 в отверстие

40 заготовки входит «онус 6 раздачи.

Заготовка подвергается интенсивной раздаче. При этом, если бы штамповый ручей был открыт в непосредственной близости от отверстия в матрице, то

45 неизбежно было бы выдавливание заусенца в это отверстие. После перекрытия штампового ручья интенсивное увеличение размеров отверстия в заготовке возможно без выдавливания заусенца. Данную схему целесообразно применять, когда требуется интенсифицировать процесс раздачи отверстия заготовки. Раздача в открытом штампо. вом ручье возможна при небольшой конусности пуансона. Поэтому при раз;даче отверстия большого диаметра в открытом ручье требуется либо большее число операций раздачи, либо увеличенный ход пуансона.

1563835

На Фиг. 12 и Фиг, 13 показана схема осуществления способа с совмещением. в одной операции раздачи в открытом штамповом ручье и последующей раздачи в закрытом штамповом ручье.

Заготовку 1 подвергают воздействию пуансона с участком 8малой конусности, цилиндрическим участком 9 и участком

10 большой конусности. Заготовка ,, установлена в матрице с цилиндрическим отверстием 7, сопрягаемым в про цессе раздачи с цилиндрическим участ, ком 9 пуансона 2. 3а один ход инструмента заготовку 1 первоначально под,вергают раздаче в открытом штамповом ручье участком 8 малой конусности.

Затем цилиндрический участок 9 пуансона 2 входит в отверстие 7 матрицы и перекрывает штамповый ручеЙ В непо 20 средственной близости отверстия заго:товки 1. После этого дальнейшее пере:мещение пуансона 2 сопровождается заходом в отверстие заготовки участ( ка 10 большой конусности и интенсив- 25 ной раздачей заготовки 1.

Вариант позволяет осуществить интенсивную раздачу отверстия и всей заготовки при небольшом ходе инструмента.

Пример.осуществления способа.

Необходимо получить заготовку .с размером под ключ {s), равным 17 мм, высОтОЙ (h), равнОЙ 10 мм, Отверстием под резьбу (d,), равным 10,1 мм из материала Сталь 1О ГОСТ 1050-74.

Способ осуществляют в следующей последовательности операций.

От прутка диаметром й> сдвигом от- 40 резают цилиндрическую заготовку высото" h . При этом

d = з (1 - 0,68 (--- ) )=

Ъ

17 (1 - О. 68 (--- --) }= 12 92 мм

10 1

17

Ф l

= 1i (— -) (1,102 - (- --) )=

С1

10 (-------) (1,102 - (--- --) )=

12, 92 — 12,97 мм.

На первой позиции заготовку в матрице, полость которой имеет вогнутые грани„ осаживают до высоты (Ь), равной 10 мм.

На второй операции штамповки после кантовки заготовки в ней выдавливают конус высотой 0,95 Ь или 9,5 мм и диаметром основания, равным 9 мм.

На третьей штамповочной позиции после кантовки в заготовке .просекают конусное отверстие с диаметром осно вания, равным 7 мм, и диаметром при вершине; равным 4 мм. Высота заготовки остается неизменной.

На четвертой позиции после кантовки выполняют раздачу заготовки конусным пуансоном, При этом в отверстии формируется конус с диаметром основания, равным 10 мм, и диаметром при вершине, равным 7 мм. Высота заготовки остается неизменной, а конус отверстия ориентирован противоположно конусу отверстия предшествующей операции.

На пятой позиции штамповки выпол-. няют калибровку отверстия из крнусного в цилиндрическое диаметром, равным 10,1 мм. При этом грани заготовки выравниваются окончательно, а высота -остается неизменной.

Пример выполнения вариантов схем способа. Необходимо получить заготов .ку с размером под ключ (s), равным.

27 мм, высотой (h), равной 9 мм, и отверстием под резьбу М 20 1,5 диаметром (do), равным 18,4 мм. Материал — Сталь 10.

Штамповку заготовки осуществляют в следующей. последовательности операций.

От прутка диаметром d > отрезают цилиндрическую заготовку высото" h

При этом

d > = s (1 - 0,68 (---).)=

d- 2

= 27.(1 - 0 68 (---<--)) = 18 47 мм

184 2

27

У

h = h. (— -) (1,102 - (-- ) =

Я 1 о

d)

27 г 18 4

9.(„„) .(1 102 (а )

27

12,26 мм. !

На первой позиции штамповки заготовку под действием пуансона редуцируют, а затем осаживают в матрице, полость которой имеет грани с неравномерной по высоте вогнутостью. После формоизменения заготовка имеет высо156383

40

45 ту, равную 9 мм, размер под ключ, равный 27 мм, наименьшую высоту сегмента вогнутых граней, равную.4 мм, и наибольшую высоту сегмента, равную

6 мм.

На второй позиции в заготовке выдавливают (после кантовки) конус высотой 8,6 мм и диаметром основания, равным 8 мм.

На третьей позиции после кантовки заготовки за один ход инструмента первоначально прошивают конусное отверстие с диаметром отверстия при вершине, равным 5 мм, и диаметром основания, равным 8 мм. Затем это отверстие раздают в закрытом ручье до диаметра основания, равного 12 мм.

Диаметр при вершине при этом остается тем же, т.е. равным 5 мм. 20

На червертой позиции после кантовки заготовки последовательно за один ход пуансона выполняют сначала раздачу заготовки в открытом ручье до диаметров конусного отверстия, соответ- 25

/ ственно равных 12 и 14 мм, а затем (после перекрытия штамповочного ручья) заготовку раздают в закрытом ручье соответственных размеров отверстия, равных 12 и 18,4 мм.

На пятой позиции выполняют калибровку отверстия из конусного в цилиндрическое с диаметром, равным

18,4 мм, в результате чего заготовка приобретает требуемую форму и размеры.

35 формула изобретения

1, Способ получения заготовок гаек, заключающийся в отрезке исходной заготовки, формообразовании на наружной поверхности многогранника в несколько стадий с приданием его граням на начальных стадиях вогнутой формы, а. также оформлении цилиндрического отверстия в несколько стадий, на первой из которых формируют глухое гнездо в ьиде конуса, о т л и ч à e5 ?О шийся тем, что, с целью экбномии металла, повышения качества получаемых изделий и снижения энергозатрат, исходную заготовку получают диаметром и высотой, определяемыми по формулам

d s (1 - 0 68 (--- ) а

Ъ

У I

Ь = h (- — ) Г1,102 - (— ) ? где d - диаметр заготовки;

h - высота заготовки;

s - размер гайки под ключ;

d - диаметр отверстия под резец;

h - высота гайки, формообразование многогранника с гранями вогнутой формы производят осадкой заготовки до высоты готовой гайки, при оформлении отверстия после формирования глухого гнезда в виде конуса производят прошивку сквозного отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно указанному гнезду, а затем осуществляют раздачу заготовки с оформлением отверстия в виде усеченного конуса, ориентированного противоположно полученному на предыдущей стадии, и формирование цилиндрического отверстия калибровкой.

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что формообразование граней вогнутой формы производят путем последовательно выполняемых за один ход инструмента операций редуцирования и осадки.

3 ° Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что прошивку сквозного отверстия и раздачу заготовки выполняют эа один ход инструмента соответственно в открытом и закрытом ручьях.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что раздачу заготовки выполняют в две стадии, осуществляя их соответственно в открытом и закрытом ручьях эа один ход инструмента.

1563835

1563835

Составитель А. Быстров

Редактор А.Ревин Техред И.лодзян, Корректор О.Кравцова

Заказ 1121 Тираж 487

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7i{-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин;:,101