Способ изготовления полупустотелых стержневых ступенчатых деталей

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы. Отрезают заготовку мерной длины и производят формообразование из нее полупустотелой детали с головкой по переходам. На первом переходе путем прямого выдавливания в плавающей матрице получают глухую полость. На втором переходе получают ступенчатый полуфабрикат с обжимом стенки глухой полости и ее калибровкой на расположенной плавающе в очаге деформации оправке. На третьем переходе производят окончательное формирование головки одновременно с формированием полного профиля детали и фасок на торцах в жестко закрепленной матрице с использованием плавающего пуансона, который с усилием прижимают к зеркалу матрицы. В результате обеспечивается повышение технологичности и качества получаемых деталей, уменьшение количества формообразующего инструмента и увеличение его стойкости. 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы типа валов, осей, заклепок, корпусов шипа и пальцев, методом холодной объемной штамповки.

Известен способ изготовления полупустотелых заклепок, в котором отрезают заготовку мерной длины и последовательно осуществляют ее калибровку с выдавливанием наметки, прямое выдавливание с получением глухой полости на одном конце ее стержня, редуцирование в матрице с конической деформирующей и выходной калибрующей частями с получением ступенчатого полуфабриката с расположенной на торце меньшей ступени глухой полостью и окончательное оформление головки на другом торце. Редуцирование в матрице совмещают с обжимом стенки глухой полости и производят на калибрующей оправке, расположенной со стороны торца меньшей ступени вне конической деформирующей части матрицы. Осевое течение металла стенки глухой полости и ее форму задают за счет изменения контактного трения или конфигурации выходной части матрицы при следующем соотношении размеров глухой полости: S/D_дет>0,2, где S - толщина стенки глухой полости детали; D_дет - наружный диаметр стенки глухой полости детали (Патент РФ №2175277, кл. B21K 1/60, B21J 5/06, Бюл. №30, 27.10.2001).

Недостатком данного способа является низкая стойкость калибрующей оправки, расположенной вне конической деформирующей части матрицы, вследствие действующей на ее торец нагрузки от присутствующей разнотолщинности стенки, возникающей при обжиме полуфабриката. Так как, калибрующая оправка расположена вне конической деформирующей части матрицы, она не участвует в процессе обжима заготовки и при калибровке заготовки данным способом возникают сдвиговые деформации в осевом и радиальном направлениях. Нагрузка, воздействующая на торец оправки со стороны деформируемого полуфабриката, имеющего разнотолщинность стенки, приводит к возникновению изгибающих моментов на оправке, что снижает ее стойкость. Также, недостатком данного способа является невысокая стойкость инструмента при прямом выдавливании заготовки с получением глухой полости на первом переходе. Кроме того, способ не решает задачу заполнения головки во внешнем углу со стороны торца меньшей ступени на окончательном переходе ее формирования, так как увеличение угла редуцирования на предыдущей позиции приводит к резкому падению стойкости калибрующей оправки и ухудшению качества детали за счет присутствия и усиления сдвиговых деформаций.

Известен способ изготовления полупустотелых заклепок, включающий отрезку заготовки мерной длины и последовательно осуществляемые ее калибровку с выдавливанием наметки, прямое выдавливание с получением глухой полости на одном конце стержня заготовки, получение ступенчатого полуфабриката путем редуцирования заготовки в матрице с обжимом стенки глухой полости и калибровкой глухой полости на калибрующей оправке, располагаемой плавающей в очаге деформации обжима из условия обеспечения при последующей калибровке сил трения между оправкой и стенкой глухой полости, а также окончательное формирование головки на другом торце полуфабриката (Патент РФ №2220808, кл. B21K 1/60, B21J 5/06, Бюл. №1, 10.01.2004).

При решении задачи повышения стойкости оправки и качества калибруемой глухой полости изобретение, хотя и достигает некоторого улучшения заполнения головки готовой детали за счет снижения высоты конусной части заготовки на предыдущем переходе, однако до конца не решает данную задачу - качества заполнения головки со стороны торца меньшей ступени на окончательном переходе высадки, т.к. из-за необходимости на окончательном переходе высадки образования фасок на торцах изделия одновременно с высадкой головки невозможна реализация закрытой в полости матрицы штамповки головки. Также, недостатком данного способа является невысокая стойкость инструмента при прямом выдавливании заготовки с получением глухой полости на первом переходе.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления полупустотелых стержневых ступенчатых деталей, за четыре перехода высадки, включающий отрезку заготовки мерной длины, прямое выдавливание заготовки с получением глухой полости на первом переходе, получение ступенчатого полуфабриката с обжимом стенки глухой полости и ее калибровкой на расположенной плавающе в очаге деформации оправке на втором переходе, высадку в закрытой полости матрицы с помощью стержневого пуансона на третьем переходе и на четвертом переходе окончательное формирование головки с одновременным формированием полного профиля детали и фасок на торцах (Патент РФ №2393937, кл. B21K 1/60, B21J 5/06, Бюл. №19, 10.07.2010).

Недостатком данного способа является невысокая стойкость инструмента при прямом выдавливании заготовки с получением глухой полости на первом переходе. Кроме того, формирование детали происходит за четыре перехода высадки и с этим связана высокая энергоемкость процесса. Также, недостатком является требуемое большее количество инструмента. Также, способ требует специализированного четырехпозиционного оборудования холодновысадочного оборудования. Кроме того, практика показывает, что до конца не решается задача - невысокого качества заполнения головки со стороны торца меньшей ступени на окончательном четвертом переходе высадки.

Задачей изобретения является увеличение технологичности изготовления полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы.

Технический результат заключается в создании способа изготовления полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы за три перехода формообразования, повышении качества изготовления данных деталей за счет лучшего заполнения головки, а также в увеличении стойкости инструмента при уменьшении его количества.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления полупустотелой стержневой детали с головкой, включающем отрезку заготовки мерной длины и формообразование из нее полупустотелой детали с головкой по переходам путем прямого выдавливания заготовки с получением глухой полости на первом переходе, получения ступенчатого полуфабриката с обжимом стенки глухой полости и ее калибровкой на расположенной плавающе в очаге деформации оправке на втором переходе и окончательного формирования головки одновременно с формированием полного профиля детали и фасок на торцах, согласно изобретению, прямое выдавливание заготовки с получением глухой полости проводят в матрице, расположенной плавающе, а окончательное формирование головки одновременно с формированием полного профиля детали и фасок на торцах осуществляют на третьем переходе в жестко закрепленной матрице с использованием плавающего пуансона, который с усилием прижимают к зеркалу упомянутой матрицы.

Благодаря тому, что прямое выдавливание заготовки с получением глухой полости проводят в матрице, расположенной плавающе, значительно увеличивается стойкость формообразующего инструмента. Также, т.к. при окончательном формировании полного профиля детали применен плавающий пуансон с усилием прижимаемый к зеркалу жестко закрепленной матрицы, достигается высокое качество заполнения головки со стороны торца меньшей ступени. Кроме того, данный способ формирования детали на третьем переходе позволяет провести окончательное формирование всего профиля детали, ее полости и фасок с высоким качеством без использования дополнительного перехода высадки. Следовательно, данный способ решая поставленную задачу повышения технологичности изготовления детали, уменьшает, по сравнению со способом изготовления за четыре перехода, количество потребного сложного формообразующего инструмента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенным на фиг. 1-4.

Способ осуществляется следующим образом: согласно схеме отрезают заготовку мерной длины фиг. 1, затем на первом переходе фиг. 2 высадки осуществляют прямое выдавливание заготовки в расположенной плавающе матрице, с получением на одном конце ее стержня глухой полости с диаметром отверстия dзаг. На втором переходе высадки фиг. 3 производят редуцирование в матрице с обжимом стенки глухой полости и ее калибровкой на оправке, располагаемой плавающей в очаге деформации. На третьем переходе фиг. 4 проводят окончательное формирование головки с одновременным формированием полного профиля детали и фасок на торцах с помощью плавающего пуансона 1 с усилием F прижимаемого к зеркалу жестко закрепленной матрицы 2.

Высадка полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы, у которых относительная толщина стенки глухой полости S/D_дет>0,2 и относительная глубина полости h_дет/d_дет>2,5, где S - толщина стенки глухой полости детали, а - D_дет наружный диаметр стенки глухой полости детали, по предлагаемому способу позволяет повысить технологичность и качество формирования головки детали за счет применения плавающего пуансона с усилием прижимаемого к зеркалу жестко закрепленной матрицы, а также увеличить стойкость инструмента при прямом выдавливании заготовки с получением глухой полости на первом переходе, за счет применения матрицы расположенной плавающе.

Способ предлагается к внедрению при изготовлении изделий на предприятии АО «Уфимское агрегатное производственное объединение».

Итак, заявленное изобретение позволяет повысить технологичность и качество получаемых деталей, уменьшить количество формообразующего инструмента, а также увеличить его стойкость.

Способ изготовления полупустотелой стержневой детали с головкой, включающий отрезку заготовки мерной длины и формообразование из нее полупустотелой детали с головкой по переходам путем прямого выдавливания заготовки с получением глухой полости на первом переходе, получения ступенчатого полуфабриката с обжимом стенки глухой полости и ее калибровкой на расположенной плавающе в очаге деформации оправке на втором переходе и окончательного формирования головки одновременно с формированием полного профиля детали и фасок на торцах, отличающийся тем, что прямое выдавливание заготовки с получением глухой полости проводят в матрице, расположенной плавающе, а окончательное формирование головки одновременно с формированием полного профиля детали и фасок на торцах осуществляют на третьем переходе в жестко закрепленной матрице с использованием плавающего пуансона, который с усилием прижимают к зеркалу упомянутой матрицы.