Способ ковки деталей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(78) Гречищев Вячеслав Николаевич(54) СПОСОБ КОВКИ ДЕТАЛЕЙ(57) Использование: обработка металлов давлением, в частности осадка полых деталей с внутренними ступенями. Сущность изобретения: заготовкуустанавливают между двумя пуансонами-оправками плитами и проводят деформирование осадкойдва этапа. В конце первого этапа осуществляюцентрирование одной оправки относительно друго(51) 5 В Ц К 2108 В 2) ЯЯОО посредством направляющего элемента. На втором этапе осуществляют калибровку отверстия меньшей ступени и окончательное оформление всей детали. При этом первый этап проводят до степени абсолютной деформации по высоте, определяемой предложенной зависимостью. В качестве направ - ляющего элемента используют меньа)ую ступень одной из оправок Возможно использование в качестве направляющего элемента отдельной центрирующей штанги, установленной в соосных отверстиях оправок 3 з.п.ф-пы, 11 ипИзобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к свободной ковке полых заготовок, и может быть использовано при изготовлении осадкой деталей с внутренними ступенями,Известен способ изготовления полых деталей с внутренним утолщением, (Попов О.В, Изготовление цельноштампованных тонкостенных деталей переменного сечения. М.: Машиностроение, 1974, с.63, рис.19). По этому способу полую трубчатую заготовку с фиксацией по наружной поверхности, т.е, без зазора, помещают не полностью только одним краем о матрицу с внутренней цилиндрической поверхностью с контактом торца на осевой упор, а с другого края в торец прикладывают осевое уси" лие. Место предполагаемого утолщения подогревают через матрицу, расположенными по ее периферии нагревателями для увеличения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию, а место при входе в матрицу со стороны другого края охлаждают для увеличения стойкости и предупреждения потери устойчивости, Таким образом на внутреннем диаметре одного края получают утолщение, форма которого определяется внутренней оправкой,Однако необходимые устройства нагревания и охлаждения увеличивают материалоемкость оснастки для осуществления способа, а создание перепада температур заготовки увеличивает энергетические затраты. По данному способу невозможно получение ступеней пп всей длине заготовки, что сужает технологические возможности. Для получения утолщения с другого края детали заготовку переворачивают, это снижает производительность и увеличивает трудоемкость, Оснастка для осуществления способа такова, что для извлечения детали требуется ее полная разборка, что применимо лишь в единичном производстве, при серийном изготовлении значительно увеличивается трудоемкость и снижается производительность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения деталей с внутренним кольцевым ребром 1. По этому способу получают полые цилиндрические детали с одним внутренним ребром в середине считая от краев, Здесь полую заготовку устанавливают на радиусный край нижнего цилиндрического пуансона с фиксацией на внутреннюю кромку заготовки. Заготовка плоскостью нижнего торца ни на что не опирается, висит на упомянутой внутренней кромке.Деформирование осуществляют в два последовательно следующих один эа одним этапа при непрерывном движении подвиж.ной части оборудования, На первом этапеусилие прилагают к части торцовой поверхности по внутреннему кольцевому участку.5 Верхний цилиндрический пуансон, аналогичный нижнему пуансону, подходит к заготовке, контактируя так же, как на нижнемторце. При сближении пуансонов металлвытесняется в зону стенок по оси и внутрь в10 пространство между пуансонами. На втором этапе усилие прилагают ко всей торцовой поверхности. К этому временизаготовка опирается на кольцо, охватывающее нижний пуансон, и внутренней частью15 - на нижний пуансон. Воздействие на заготовку осуществляют верхним пуансоном икольцом, охватывающим верхний пуансон,аналогично нижней части,К недостаткам рассматриваемого спо 20 соба можно отнести следующее.Неточность установки заготовки, которая устанавливается на радиусный участокнижнего пуансона небольшой внутреннейкромкой. Цилиндрическим участком не кон 25 тактирует, поэтому возможен перекос приустановке, Во время деформирования происходит искривление, дополнительная неравномерность деформации, приводящая кискажению геометрической формы. Для ис 30 правления этого в заключительной стадииобразуют замкнутую полость. Однако приэтом возможны зажимы, которые ухудшаюткачество получаемых деталей. Наличие жезамкнутой полости увеличивает усилие деЗ 5 формирования.Из-за отсутствия оформляющего воздействия на внутреннюю поверхность получаемого кольцевого ребра неточностьгеометрической формы и в связи с этим40 ухудшение качества деталей.При вытеснении радиусными пуансонами в зазор между ними названный уменьшающийся зазор аналогичен действиюзаусенечной канавки. Такая схема увеличи 45 вает усилие деформироаания.Цель изобретения - уменьшение усилиядеформирования, улучшение качества деталей эа счет обеспечения точности размерови формы ступенчатого отверстия и расшире 50 ние технологических возможностей за счетвоэможности получения деталей с различной формой отверстия ступени меньшегоразмера.Это достигается тем, что в способе ков 55 ки деталей со ступенчатым отверстием сприменением осадки, включающем деформирование кольцевой заготовки в два этапапутем воздействия на ее торцовую поверхность инструментом с верхней и нижнейоправками, при котором на первом этапеосуществляют частичное формирование ступени меньшего размера отверстия, а на втором проводят окончательное оформление детали и ступенчатого отверстия, одновременно с завершением первого этапа 5 деформиравания осуществляют центрирование одной оправки относительно другой посредством направляющего элемента, а окончательное оформление детали на отаром этапе заканчивают калибровкой сту пени меньшего размера отверстия, соответствующего форме и размерам направляющего элемента. при этом частичное формирование ступени меньшего размера детали на первом этапе проводят да степе ни деформации по высоте, равнойЬ 1 = (Но - Ь)(бо - бИО - б) где Лп - абсолютная деформация по высоте 20 на первом этапе;Но - оысота исходной заготовки;Ь - высота нижнего пуансона-оправки над нижней плитой (углубление заготовки при установке); 25бо - внутренний диаметр исходной заготовкиб - диаметр внутренней ступени детали. если отверстие круглое, или диаметр описанной окружности внутренней ступе ни, если отверстие имеет Форму многоугольника;О - внутренний диаметр полой детали.Способ заключается в наборе металла для получения перемычки и в воздействии 35 путем создания онутреннего сопротивления на внутреннюю поверхность перемычки для образования отверстия требуемой формы,Способ осуществляется последователь ным приложением торцового усилия к участкам полой заготовки с введением в зону формирования внутреннего отверстия перемычки формующего элемента инструмента и введение формующего элемента 45 заканчивают к моменту полного набора металла для создания перемычки, при этом последовательное приложение усилия к участкам заготовки осуществляют при непрерывном движении подвижных частей вниз 50 до окончания рабочего хода.На фиг.1 показана исходная заготовка; на фиг,2, 3 - схема установки и начальный момент деформираоания; на фиг.4,5- окончание первого этапа деформирования: на 55 фиг.б, 7 - полное окончание деформирования; нз фиг,8, 9 - та же, план: на фиг.10 - оариант получения многоступенчатой детали с использованием направляющей штанги; на фиг.11 - вариант получения односторонних деталей,Нэ чертеже даны следующие обозначения: 1 - верхний пуансон-оправка, 2 - нижний пуансон-оправка, 3 - верхняя плита, 4 - нижняя плита, 5 - направляющая штанга.Заготовка представляет собой кольцо. Обьем металла заготовки равен обьему металла детали. Конкретные размеры заготовки бо, Оо, Н 6 назначают исходл из этого условия с учетом избежания потери устойчивости при осевом приложении усилия и наименьшего хода подвижных частей оборудования,Заготовку устанавливают ибо на нижний пуансон-оправку с фиксацией по наружному диаметру изоестными методами (фиг.2, Ь= О), либо на нижнюю плиту с фиксацией внутренним диаметром по оправке (фиг.З,ЬО). Величину первого этапа деформирования с частичным формированием ступени. меньшего размера определяют из условия равенства обьемоо внутренней полости заготовки на момент окончания первого этапа и обьема, вытесненного внутрь на первом этапе, Величина Ьи - это абсолютная степень осадки по оысоте на первом этапе (ход вниз подвижных частей на первом этапе).По высоте заготовки и величине первого этапа рассчитывают длину направляющего элемента верхнего пуансона-оправки, которая равна разнице высоты заготовки и хада осадки первого этапа, При более коротком направляющем элементе не достигается центрирования одной оправки относительно другой к концу первого этапа. Из-зз этого происходит наплыв лишнего металла с невозможностью получения полости в ступени или полости определенной формы и размеров, При болеедлинном направляющем элементе. особенно для низких деталей с большой площадью поперечного сечения, после деформирования деталь нзхадится глубоко на опраоке с касанием верхней плоскостью торца пуансона, Это затрудняет ее сьем. Оба случая в конечном итоге ухудшают качество деталей. П р и м е р. Изготавливается алюминиевая поая деталь с внутренними ступенями. Деталь имеет размеры: наружный диаметр О 80 мм. общая высота Н - 22 мм, диаметр верхней ступени О - 40 мм и высота и - 7 мм, диаметр нижней ступени О 1- 30 мм и высота й 1 7 мм, отверстие в перемычке шестигранное с размером "под клк)ч" Я" 17 мм и диаметром описанной окружности б 19 мм.2003424 Формула изобретения1. СПОСОБ КОВКИ ДЕТАЛЕЙ со ступенчатым отверстием с применением осадки, включающий деформирован ив кольцевой заготовки в два этапа путем воздействия на ее торцевую поверхность инструментом с верхней и нижней оправ ками, при котором на первом этапе осуществляют частичное Формирование ступени меньшего размера отверстия, а на втором проводят окончательное оформление дета-. ли и ступенчатого отверстия, отличающий ся тем, что одновременно с завершением первого этапа доформирования осуществляют центрирование одной оправки относительно другой посредством направляющего элемента, а окончательное 35 оформление детали на втором этапе заканчивают калибровкой ступени меньшего размера отверстия, соответствующего Форме и размерам направляющего элемента.2. Способ по п,1, отличающийся тем, 40 что частичное Формирование ступени меньшего размера детали на первом этапе проводят до достижения степени дефорл 1 ации по высоте, равной Штамповка осуществляется в холодном состоянии. Размеры заготовки Оо х Оо х Но=60 х 30 х 45 мм, Заготовка устанавливается с Фиксацией внутренним диаметром по нижнему пуансону-оправке (фиг,3). Нижний пуансон-оправка выступает над нижней плитой на высоту нижней ступени детали Ь" Ь = 7 мм, на эту величину углубляется заготовка при установке. При получении детали деформирование осуществляют с общей абсолютной степенью осадки ЬН" "Но - Нк 23 мм. Абсолютная степень осад-. ки на первом этапе, рассчитываемая по предложег пому выражению, составляет Ь Ь = 15 мм. Длина направляющего элемента верхней пуансон-оправки равна разности высоты заготовки и хода осадки на первом этапе, что составляет 30 мм.Применение предложенного способа 5 позволяет уменьшить усилие деформирования, улучшить качество деталей, расширить технологические воэможности за счет получения деталей с различной формой отверстия ступени л 1 еньшего размера, и эа счет 10 получения многоступенчатых и одностороннеступенчатых деталей и за счет получения различных форм углублений ступеней до перемычки,(56) 1, Авторское свидетельство СССР 15 М 1641499, кл. В 21 К 21/08, 1988. ЛЬ = нв - Л)О, - сРДО - сР,где М - абсолютная деформация по высотена первом этапеНо -высота исходной заготовки;Л - высота нижнего пуансона-оправкичад нижней плитой углубление заготовки при установке);т 1 о - внутренний диаметр исходной заготовки;б - диаметр внутренней ступени детали,если отверстие круглое, или диаметрописанной окружности вну 1 реннейступени, если отверстие имеет Формумногоугольника:0 - внутренний диаметр полой детали;3, Способ по пп,1 и 2, отличающийсятем, что в качестве направляющего элемента используют меньшуо ступень однойиз оправок,4, Способ по пп,1 и 2, отличающийсятем, что в качестве нзправляющего элемента используют центрирующую штангу,установленную в саосных отверстиях оправок,2003424 ФОг 1 д Корректор евскзя исное кэз 3295 агаринз,анно-издательскии зяс дакгор Л. Народная оставитель В. Гречищекред М,Моргентал Тираж П НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раувскзя нзб нзт "Пзтент", г. Ужго