Low - and non-waste technology of stamping ring forgings

Abstract

The article considers the ways of low- and non-waste manufacture of ring forgings plastic deformation managed cross-extrusion.

Full Text

Изделия кольцеобразной формы являются одним из наиболее распространенных типов деталей, применяемых в машиностроении. Поэтому разработка металлосберегающих технологий формообразования кольцевых поковок является актуальной задачей штамповочного производства. Как показал анализ, коэффициент использования металла в традиционных технологиях штамповки такого типа поковок находится в интервале 0,6÷0,75 и зависит от массы поковки, соотношения наружного и внутреннего диаметра, способа формообразования, особенностей геометрии. Кольцевые поковки получаются следующими методами обработки металлов давлением: объемная штамповка на оборудовании различных типов; объемная штамповка – раскатка; вырубка – пробивка из толстолистовых заготовок и др. Основной причиной нерационального расхода металла при получении кольцевых поковок являются облой, технологические уклоны и «перемычка». Предлагаются способы, позволяющие нейтрализовать указанные причины образования отходов. Один из них состоит в том, что на первом этапе производят поперечное выдавливание, а затем выдавленную часть заготовки в этом же устройстве срезают кольцевым отрезным элементом, перемещающимся вдоль матрицы. Устройство для осуществления способа, содержащее штамп с нижней матрицей и пуансоном, снабжено верхней матрицей и кольцевым ножом, а нижняя матрица выполнена с внутренним утолщением, диаметр которого выполнен по размеру наружного диаметра получаемого кольца, внутри нижней матрицы с зазором установлен упор, а штамп помещен в изотермическую ванну. На рисунке 1 изображена первая стадия процесса (выдавливание); Рисунок 1. Поперечное выдавливание заготовки На рисунке 2 изображена вторая стадия процесса (редуцирование + отрезка); Рисунок 2. Отрезка кольцевой заготовки, совмещенная с редуцированием На рисунке 3 изображено осуществление способа с использованием трубной заготовки. Рисунок 3. Получение кольцевой заготовки из трубы Устройство для осуществления способа содержит верхнюю 2 и нижнюю 1 матрицы, пуансон 3, кольцевой нож 4, упор 5, расположенный с зазором между ним и матрицей 1. Нижняя матрица 1 выполнена с внутренним утолщением 6, размеры которого выбираются из условия обеспечения наружного диаметра получаемого кольца, т.е. диаметр утолщения 6 выполнен по размеру наружного диаметра получаемого кольца. Внутри матрицы помещается цилиндрическая или трубная заготовка 7. Штамп помещают в изотермическую ванну 8. Способ осуществляют следующим образом. Штамп помещают в изотермическую ванну 8, а цилиндрическую заготовку 7, рассчитанную на получение нескольких колец, помещают в кольцевую матрицу 2 и устанавливают на неподвижный упор 5. Пуансон 3 совершает ход вниз, что приводит к выдавливанию металла в зазор между матрицей 2 и упором 5. Выдавливание происходит до упора металла в матрицу 1. Далее кольцевой нож 4 осуществляет ход вниз и вырезает кольцо из выдавленного металла. При дальнейшем опускании ножа 4 происходит редуцирование кольца между упором 5 и внутренним утолщением 6 матрицы 1. Готовая заготовка падает в тару. Движение пуансона 3 продолжается до соприкосновения его с упором 5, а затем осуществляется ход назад. Далее вторая цилиндрическая или трубная заготовка 7 помещается в матрицу 2 и выдавливание продолжается. Так как количество металла заготовок рассчитано на определенное количество колец, то металл первой заготовки полностью расходуется для получения колец, а остаток металла между упором 5 и матрицей 2 продавливается металлом последующей заготовки. Редуцирование осуществляют одновременно с отрезкой. Следующий способ, который рекомендуется использовать для получения кольцевых поковок типа «накидная гайка», состоит в закрытой прошивке полости в прутке с последующей отрезкой прутка от заготовки, длина которой меньше глубины выдавленной полости. Вследствие того, что при прошивке отрезаемая часть прутка находится непосредственно в ноже, в зоне реза возникают сжимающие напряжения, способствующие образованию ровной торцевой поверхности при отрезке. На рисунке 4 изображен пруток после прошивки отверстия; Рисунок 4. Закрытая прошивка отверстия в прутковой заготовке На рисунке 5 изображен момент отрезки мерной заготовки; Рисунок 5. Отрезка мерной заготовки На рисунке 6 изображена накидная гайка для трубопровода после калибровки. Рисунок 6. Калибровка поковки Способ осуществляется следующим образом. В прутке 1 прошивают отверстие большего диаметра d, равного диаметру отверстия под резьбу и глубиной h. На следующей позиции в торце глухой полости, образовавшейся на первом переходе, производят прошивку отверстия малого диаметра d1, определяемого соответствующим стандартом (ГОСТ 9122-67), и глубиной h1. Поскольку прошивку отверстий осуществляют в матрице многогранного сечения, то поверхность прутка также принимает многогранное сечение. Затем производят отрезку мерной заготовки высотой h2, которая меньше суммарной глубины прошитых полостей h2<h+h1. Отрезанную заготовку многогранного сечения с целью устранения возможных при отрезке искажений формы подвергают калибровке путем редуцирования через матрицу многогранного сечения с последующей осадкой торцевой части, на которой выполнено отверстие малого диаметра. В результате калибровки формируют окончательный размер многогранника под ключ и образуют наружную фаску. Способ позволяет сэкономить на каждой гайке до 8% металла за счет устранения отхода при образовании на торце гайки отверстия малого диаметра и снизить себестоимость накидных гаек вследствие снижения нормы расхода металла. Предложенные процессы позволяют избавиться от отходов металла, связанных с образованием «перемычки» и штамповочных уклонов. Коэффициент использования металла при этом возрастает до 0,85-0,95. Приведенные способы отличаются новизной и защищены патентами РФ.