Способ изготовления изделий типа стержня с полой головкой

(54) СПОСОБ ИЗ ТИПА СТЕРЖНЯ (57) Изобретение таллов давление холодной объемн изделий с полой ния - повышение сти инструмента После прямого в части высаживаю ГОТОВЛЕНИЯ И С ПОЛОЙ ГОЛОВ относится к обра м, в частности к те ой штамповки сте головкой. Цель и качества изделий и снижение энер ыдавливания сте ЗДЕЛИИКОЙ ботке мехнологии ржневых зобрете, стойкоозатрат.ржне вой ую голот предварител ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗС)Б ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Холодная объемная штамвочник под ред. Г.А,Навроцкого264 - 267, табл.5. Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в процессах холодной объемной штамповки. изделий типа стержня с полой головкой, например заготовок винтов с внутренним шестигранником или толкателей клапанов.Цель изобретения - повышение качества изделий, стойкости инструмента и снижение энергозатрат эа счет обеспечения благоприятного распределения накопленных деформаций по сечению и длине изделия,На фиг.1 показана исходная заготовка (а), промежуточная заготовка после предва)5 В 21 ) 5/08, В 21 К 1/44 вку с обьемом, превышающим объем окончательной головки изделия на величину объема полости в ней, с наружным диаметром О и высотой Н, равными соответственно диаметру и высоте окончательной головки изделия, Затем осуществляют формообразование полости в головке за счет истечения металла в направлении наименьшего сопротивления, т.е. в стержневую часть изделия, а не в кольцевой зазор между матрицей и пуансоном, т,е. одновременно удлиняют стержень и формируют полость в головке прямым выдавливанием избыточного обьема металла из головки в стержень, Диаметр исходной заготовки определяют по расчетной формуле, обеспечивающей в совокупности с приемами способа равномерное распределение накопленных деформаций по сечению и длине изделия, Это позволяет получать равнопрочные качественные изделия и снизить энергоемкость процесса. 2 ил. 4 рительного прямого выдавливания стерж- ф невой части(б) и после высадки головки (в), ф, а также схема процесса прямого выдавливания полости в головке и стержня изделия (г); на фиг,2 - схема прямого выдавливания при окончательном формообразовании иэделия с внутренним шестигранником в головке и с квадратным подголовком на стержне. Способ осуществляют следующим образом. Отрезают цилиндрическую заготовку диаметром бх (см. фиг,1,а), выдавливают стержень диаметром, равным диаметру стержня готового изделия (см, фиг.1,б), высаживаютпредварительную головку наружным диаметром О и высотой Н, равными соответственнодиаметруи высоте головки готовогоизделия(см. Фиг.1,в), а затем формируют полость вголовке и удлиняют стержень путем выдавливания объема металла, равного объемуполости, в стержневую часть изделия. Выдавление осуществляют пуансоном 1 вматрице 2 (см, фиг.1,г), при этом одновременно с полостью может формироваться 10квадратный подголовок(см. фиг,2,в). Для извлечения изделия в штампе предусмотренвыталкиватель 3. Усилие, необходимое дляобратного выдавливания металла в узкийкольцевой зазор между матрицей 2 и пуансоном 1, значительно превышает усилие вы-.давливания металла в стержень, поэтомуистечение металла происходит только в направлении стержня, т,е, осуществляетсяпрямое выдавливание, Диаметр выдавливания полости б должен выбираться из соотношения бп 1,15 б 1, что предотвращаетсрез при формообразовании полости. В результате прямого выдавливания стерженьдлинойувеличивается на величину Ь 1, 25Диаметр исходной заготовки бх рассчить 1 вают исходя иэ следующих предпосылок.Высокое качество изделий стержневого типа с головками обеспечивается равномерным распределением деформаций междуголовкой и стержнем, что обусловливаетравнопрочностьизделий по сечению,ПоэтомуГОл, ст. 35где е " - истинная степень деформациина участке головки изделия.е" - истинная степень деформациина участке стержня иэделия, 40Условная максимальная средняя степень деформацииЕ макс = 1 пц = Ь - = 21 пО ОС 1 1где О - наружный диаметр головки изделия,Й - диаметр стержня изделия;ц - показатель деформации.Следовательно,50гол. Ст. с плакс. п Оср. -2ц 1где я ср. - средняя степень деформации.Оср. =Воср. =Ь -б 1где асср. - усредненный показатель деформации. 55ПосколькуО 2Цср. --2где бх - искомый диаметр исходной заготовки, ,=4 э 1 Таким образом, диаметр исходной заготовки определяют по этой зависимости,П р и м е р, Способ реализован в лабораторных условиях при штамповке заготовкитолкателя клапана из стали 35. ГОСТ Юй - 780 т цилиндрического калиброванного прутка диаметром 24 мм на первой технологической операции отрезают заготовку длиной 35 мм, На второй операции выравнивают торцы заготовки, получая диаметр 24,2 мм, и формируют фаску 4 х 45. На третьей операции производят прямое выдавливание стержня диамЕтром 16,3 мм, длиной 44 мм. На четвертойоперациивысаживаютголовкуснаружным диаметром 34.38 мм и высотой 5,25 мм, равными соответственно наружному диаметру и высоте головки готового иэделия. На пятой операции производят формовку . полости в головке путем прямого выдавливания избыточного обьема металла, равного объему полости, в стержневую часть изделия. Полученные детали соответствуют техническим условиям и требованиям чертежа и являются равнопрочными по длине и сечению,Преимущество предлагаемого способа по сравнению с базовым объектом, в котором диаметр исходной заготовки равен диаметру, стержня изделия, доказывается следующим образом для данного примера.Если диаметр исходной заготовки принять равным диаметру стержня изделия, т,е. й - до = 16,35 мм, то при высадке головки диаметром О = 34,38 мм логарифмическая степень деформации составляете = 1 пО А = Ь 34,38 /16,35 = 1,48, что соответствует относительной степени деформации е 1=78 о , а предельно-допустимая степень деформации стали 35 для данной схемы деформирования составляет е) = =70 . Таким образом, расчетная степень деформации превышает предельно-допустимую (ер = 780 е 1 = 70 ), что приводит к дефектам изделия при штамповке.В соответствии с предлагаемым способом диаметр исходной заготовки определян, /и а = 14,1 В Б,Э 5 111При выдавливании предварительного стержня логарифмическая степень деформации составляет е = И /б = 1 п 23,72/16,35 =0,74 что соответствует относительной степени деформации ер = 52,5% и находится Ь пре 1641496делах допустимой степени деформации (ер= 52,5(е 1 = 70 оД),При высадке предварительной головкилогарифмическая степень деформации составляете 1 =ЬО /Ох =Ь 34,38 /23,7 =0,74что соответствует относительной деформации ер = 52,5 о и совпадает со степеньюдеформации при выдавливании стержня,т,е. находится в пределах допустимой деформации.Накопленная степень деформации головки при формообразовании полости определяется следующим образомХЕ =Е 1Следовательно Хг =е 1 п 1 0,74(52,5),Наряду с этим при выдавливании полости в головке путем истечения металла изголовной части в стержневую суммарная относительная степень дефармации в зоне подгГОЛОВКа ПОВЫСИЛаСЬ С 52,5(Е с = 1 Пб х/г 11) дО87,Посколькуподг, =Е 1+Е 2где Хе подг. - накопленная (суммарная) сте.пень деформации в зоне подголовка;Е 1 - единичная степень деформации при высадке предварительной головки(е 1 =074);Е 2 - единичная степень деформациипри выдавливании объема металла, составляющего полость, в стерженьЕг = Ьбо /01 = Ь 31,5 /16,35 .= 1,31илиХЕ падг. = ЬО /б х + Ьг 1 п/г 1; = 0,74 ++ 1.31 = 2,05( 87 о )При этом неравномерность деформаций между зонами головки и подголовка составляетЬЕ =/Хб - ХЕ водг./=/52,5 - 87/= 34,5 и равна неравномерности деформаций между зонами подголовка и части стержня, полученного перед выдавливанием полости.Таким образом, способ позволяет снизить суммарную степень деформации в зоне головки с 91 (в базовом объекте) до 52,5 ф и как следствие повысить эксплуатационную надежность изделий, а такжеобеспечить более равномерное распределение суммар 25 варительного формообразования высадкой30 . головки и окончательного формообраэова 35 40 45 50 5 10 15 20 ных деформаций по трем зонам вместо двух (снижение неравномерности деформации составляет 38,5 - 34,5 = 4 ЯТаким образом, предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с полой головкой по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества; повышается стойкость инструмента при формообразовании полости в головке и снижается энергоемкость на этой операции путем снижения удельных усилий деформирования более чем в 2 раза; ввиду равномерного распределения деформаций между головкой и стержнем изделия характеризуются равнопрочностью, что гарантирует высокое качество и эксплуатационную надежность при работе на отрыв головки; исключается необходимость последующей термообработки изделий; обеспечивается возможность получения равнопрочных изделий с фасонным подголовком, т.е, расширяется номенклатура получаемых изделий и сокращаются затраты на последующую механическую обработку. Формула изобретенияСпособ изготовления иэделий типа стержня с полой головкой, включающий получение исходной цилиндрической заготовки и холодную объемную штамповку путем предния выдавливанием полости в головке и стержневой части изделия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества изделий, стойкости инструмента и снижения энергетических затрат, используют исходную заготовку диаметром, опреде- ЛяЕМЫМ ПО ЗаВИСИМОСтИ дх=: 1/О . ГдЕ О -х О.наружный диаметр головки йзделия; б 1 -диаметр стержня изделия,при предварительном формообразовании перед высадкой головки исходную заготовку подвергают прямому выдавливанию, формируя стержневую часть с диаметром, равным диаметру стержня готового иэделия, головку высаживают с объемом, превышающим объем головки изделия на величину объема ее полости, с наружным диаметром и высотой, равным соответственно диаметру и высоте головки издеМия, а при окончательном формообразовании полость в головке получают прямым выдавливанием избыточного объема металла из головки в стержень,1641496 г Составитель О.КорабельниковРедактор Н,Киштулинец Техред Э. Цаплюк Корректор О, Кундрик Тираж 419 Подпиственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 П стве аэ.1107 НИИПИ Госуд А-А Ю ноерытиям при ГКНТ СССР