CS256356B2 - Method of metallic shafts' cranks forging and equipment for realization of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu kování klik klikových hřídelů s hladkými klikovými čepy o stejném průměru a zařízení к provádění tohoto způsobu.

Kliky klikových hřídelů se vyrábějí způsoby, které je možno rozdělit v podstatě do tří skupin, a sice kovací způsoby z prstence, kovací způsoby spojené s ohýbáním a kovací způsoby zápustkové.

U kovacích způsobů z prstence se používá jako výchozího materiálu kovářského ingotu. Z tohoto ingotu se odříznou oba konce, načež se ingot pěchuje a pomocí trnu se prorazí uprostřed vytvořeného předrobku otvor, čímž vzniká prstenec. Tento prstenec se pomocí trnu překove na prvek eliptického tvaru. Na obou koncích tohoto prvku se vytvářejí klikové čepy a výkovek se podél krátké osy rozřízne, čímž vznikají dvě neopracované kliky, které se pak opracovávají na hotové kliky.

Touto metodou je sice možno získat kliky, u nichž kovová vlákna jsou v oblasti klikového čepu stejnosměrněná, avšak při proražení* otvoru v prstenci přijde část materiálu nazmar. Je též nebezpečí, že v materiálu zůstanou plynové bubliny á strukturální nepravidelnosti na vnitřní straně prstence. Vlastní způsob kování je složitý a nákladný.

Kovací metody spojené s ohýbání záleží v tom, že se kovářský ingot po odříznutí koncových částí nejprve pěchuje, protáhne se na pravoúhlý podélný ingot, načež se koncové části lisováním zploští, čímž se tyto části proti střední části ležící mezi oběma koncovými částmi rozšíří. Tato střední část se ohne o 180° a tak vzniká hrubě vykovaná klika. Použitím těchto metod je sice možno dosáhnout uspokojivého usměrňování kovových vláken, je však nebezepčí, že plynové bubliny nebyly z kovu odstraněny. Je též obtížné dosáhnout stanovených rozměrů výkovků.

Je proto nutné použít značných přídavků na kování, které je při dokončovacích pracích nutno odstranit.

Při kování zápustkovém se kovářský ingot po odříznutí obou koncových částí nejprve pěchuje, načež se překovává do kostky. Tato kostka se vloží do zápustky, jejíž nitřní tvar odpovídá vnějšímu tvaru kliky. Do střední části materiálu se vtlačí lisovník, jehož konec je opatřen polokruhovým vybráním a jehož šířka odpovídá délce klikového Čepu. Tímto lisovníkem se materiál přemístí jednak dolů jednak navenek. Tím se sice dosáhne velmi přesného tvaru vnitřních ploch kliky, je však nemožné na vnitřních plochách klikového ramena odstranit stopy po řezu lisovníku, což má samozřejmě za následek rozrušení vláken v hotovém výkovku. U klikového čepu též vznikají veliké výronky a síla, jíž je třeba к vytváření, je značná.

Jsou však známy ještě další způsoby a zařízení pro výrobu kovaných klikových hřídelů monolitické konstrukce. Klikové hřídele monolitické konstrukce se kovají tak, že se předrobek přetvoří na mezivýrobek, popřípadě na předrobek, který je na několika místech zesílen do tvaru komolých kuželů spojených ztenčenými částmi. Poté se kliky klikového hřídele vytvářejí postupně jedna po druhé. Při vytváření každé kliky se obrobek sevře na první a třetí ztenčené Části.

Sevřené části tvoří osové čepy hotového klikového hřídele. Materiál ležící mezi ztenčenými částmi sestává ze dvou zesílení ve tvaru komolých kuželů, spojených střední ztečnou částí, které se pěchují v axiálním směru, přičemž se střední ztenčená část současně přemisťuje v radiálním směru. Nástroje jsou vytvořeny tak, že na konci pracovního zdvihu vytvářejí zápustku, v níž se vytvářejí ramena klik a klikový čep.

Je též známo zařízení, v němž se vertikální lisovací síla přenáší lisovníkem přes klínové smykadlo na vodorovné, vzájemně proti sobě se pohybující pěchovací nástroje. Převodový poměr lisovací síly к síle pěchovaaí zůstává během celého pracovního procesu konstantní. Zvláště na konci pracovního procesu je vznikající odpor a tím i zatížení lisu velmi veliké.

Je dále známo kovací lisovací zařízení, u něhož je lisovník spojen kloubovými pákami s pěchovacími nástroji, vytvořenými jako uzavírací svěrací čelisti.

Kloubové páky jsou na jedné straně připojeny klouby к hlavě lisovníku a na druhém konci na opačné straně к pěchovacím nástrojům. V pěchovacím pásmu je mezi čelními plochami pěchovacích nástrojů uspořádán ohýbací nástroj vytvářející klikový čep a kovací stůl, který je přiřazen к ohýbacímu nástroji. Přenos síly od lisovníku pomocí kloubových pák na pěchovací nástroje má tu výhodu, že na konci pracovního zdvihu je převodový poměr ústrojí kloubových pák největší, čímž se lis podstatně odlehčí a umožní racionální využití síly.

Shora uvedené známé způsoby výroby a zařízení к provedení těchto způsobů monolitických klikových hřídelů nejsou vhodné ke kování klik s hladkými klikovými čepy o stejném průměru, tj. bez kuželovitých, jehlanových nebo jiných útvarů na koncích klikového čepu, které jak bylo shora uvedeno, spojuje ztenčenou částí u monolitických klikových hřídelů obě strany zalomení předrobku. Na těchto ztenčených částech hřídelových čepů je při kování materiál sevřen, což má rozhodující význam pro tok materiálu při přetváření.

Nevýhoda dosavadních způsobů a zařízení pro kování klik pro klikové hřídele spočívá dále v tom, že při výrobě velikých klikových hřídelů vznikají značné obtíže související s dosažením přiměřeně vysokých tvářecích sil a s tím spojené pevnosti kovacích zařízení, která jsou nutná při vytváření velkých klikových hřídelů.

Úkolem vynálezu je vypracování způsobu kování a kovacího zařízení, pomocí nichž by bylo možno vyrábět kliky klikových hřídelů s hladkými čepy o stejném průměru, to jest bez kuželovitých, jehlanových a jiných útvarů u ramen kliky malou silou lisu a s dosažením optimálního usměrnění kovových vláken.

Tento úkol řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že se ztenčená část předrobku přemisťuje současně prováděným pěchováním ve směru podélné osy čepu kliky a lisováním ve směru kolmém na podélnou osu čepu kliky, přičemž předrobek dosedá na dvě šikmé plochy, a vypěchovaný, popřípadě vylisovaný materiál se zatlačuje do prostoru mezi šikmými plochami.

Podstata vynálezu zařízení к provedení shora uvedeného způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že kloubové páky připojené к držákům dvojice matric jsou výkyvné opřeny o protilehlé boční stěny skříně, přičemž držáky matric jsou silově spojeny s hlavou lisovníku přes klínová smykadla a současně přes lisovník a kovaný materiál.

Způsob kování klik představuje zdokonalení známého kovacího procesu klik klikových hřídelů, sestávajících ze dvou ramen spojených čepem a vzniklých spěchováním čelních stran předrobku do tvaru přírub, jejíž úseky obrácené ke středu ztenčené části předrobku mají tvar komolých kuželů, jehlanů nebo jiných podobných útvarů, přemístěním ztenčené části předrobku do omezeného prostoru pěchováním ve směru podélné osy čepu klik.

Rovněž v kovacím zařízení bylo použito pěchovacího zařízení známé konstrukce, užívaného při kování monolitických klikových hřídelů a sestávajícího z držáků dvojice matric, posuvně uložených mezi hlavou lisovníku a podstavcem naproti lisovacímu stolu napříč směru zdvihu lisovníku a kloubově připojených ke kloubovým pákám.

Výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že materiál obrobku kliky klikového hřídele teče při pěchování v axiálním směru klikového čepu po dvou sbíhavých pozvolna do volných rostorů mezi šikmými plochami. Proto jsou síly potřebné к vytvoření kliky relativně malé a usměrnění vláken je v hotovém výrobku bezvadné. Způsobem podle vynálezu se dosahuje hladkého povrchu klikového čepu o stejném průměru bez výronků, což omezuje třískové obrábění klik na minimum. Způsobem a zařízením, podle vynálezu je možno vyrábět velké kliky použitím poměrně malého tlaku.

Rovněž kovací zařízení podle vynálezu má proti známé technice řádu výhod. Klínová smykadla v spojení s kloubově opřenými držáky dvojic matric synchronizují pěchovací pohyb s ohýbáním, popřípadě s přemisťováním vykovaného popřípadě vylisovaného materiálu.

Mimoto se síla potřebná к pěchování přenášen z hlavy, к níž je připevněn lisovník, na držáky matric, rozděluje na složky působící na kovaný materiál přes klínová smykadla a přes lisovník. Tím jsou klínová smykadla podstatně odlehčena. Síla, potřebná к ohýbání a vyvíjená lisovníkem, se neztrácí, nýbrž se přetváří z podstatné části na sílu pěchovací.

Způsob kování klik klikových hřídelů a zařízení к provedení tohoto způsobu budou dále blíže vysvětleny na několika příkladech, na něž však není vynález omezen, s odkazem na výkresy, na nichž znázorňují obr. 1 až 10 pět příkladů předrobků, určených pro výrobu klik s hladkými klikovými čepy o stejném průměru, přičemž každý předrobek je znázorněn v nárysu a v řezu v středové rovině napříč podélné osy, obr. 11 je schematické znázornění tváření kliky v nárysu; obr. 12 je předrobek dosedající na matrici v řezu vedeném příčně к podélné ose; obr. 13 je hotová klika s hladkým klikovým čepem o stejném průměru v nárysu; obr. 14 je hotová klika v pohledu ze strany; obr. 15 je otevřené pěchovací zařízení v osovém řezu; obr. 16 je zařízení podle obr. 14 v řezu podle roviny A-A na obr. 15; obr. 17 je zařízení podle obr. 15 v uzavřeném stavu v osovém řezu; obr. 18 je zařízení podle obr. 15 při otvírání po vpěchovaném předrobků v osovém řezu; obr. 19 je zařízení prokování klik s hladkým klikovým čepem o stejném průměru znázorněné na počátku pracovního zdvihu v nárysu, zčásti v podélném řezu, obr. 20 je část zařízení podle obr. 19 v příčném řezu, přičemž v levé polovině výkresu je znázorněna poloha vložek matrice a předrobků před pracovním zdvihem a v pravé polovině poloha těchto prvků během pracovního zdvihu, avšak před přemístěním klikového čepu; obr. 21 je kovací zařízení po pracovním zdvihu v nárysu, z části v řezu v podélném řezu; obr. 22 část kovacího zařízení podle obr. 21 v pohledu ze strany a zčásti v řezu; obr. 23 je lisovník sloužící к vytváření koncových částí klikových ramen v nárysu; obr. 24 je lisovník v podélném řezu.

Způsob podle vynálezu probíhá dvěma stádii a to známým stadiem pěchování předkovku, který není na výkrese znázorněn a stadiem, v němž se na částečně spěchovaný polotovar působí současně pěchováním a lisováním. Spěchováním čelních stran předkovku do tvaru přírub, jejichž úseky obrácené ke středu ztenčené části mají tvar komolých kuželů, jehlanů nebo jiných podobných útvarů. Každý předrobek má dvě zploštělé čelní plochy 1_ na spěchovaných koncových částech ,2· Části 2 předrobků, obrácené к ztenčené části £ mají, jak uvedeno, přibližně tvar komolých kuželů, jehlanů nebo obdobných útvarů.

V druhém stádiu, které je předmětem vynálezu, se ztenčená část _4 předrobků přemisťuje pěchováním a lisováním, přičemž předrobek dosedá nad sbíhavé šikmé plochy 2 dvojice matric 6 a vypěchovaný, popřípadě vylisovaný materiál se zatlačuje do volného prostoru mezi šikmými plochami _5 dvojice matric 6· .

Jak je znázorněno na obr. 11 a 12, dosedají obě koncové části 2 předrobků na dvě šikmé plochy _5 dvojice matric 6. Na výkresu byly plochy obrobku označeny vztahovým znakem 2· Tyto plochy 7 dosedají na počátku pracovního zdvihu na šikmé plochy _5 dvojic matric 2· ^Na ztenčenou části 4_ takto podepřených předrobků tlačí se lisovníkem JB. Lisovník 2 ^se pohybuje směrem dolů a současně se přibližují vzájemně matrice 2· Směr posuvu matric 2 3^e tedy kolmý к směru posuvu lisovníku 2· Materiál ztenčené části 2 ^se přemisťuje dolů, přičemž se současně matrice 2 vzájemně к sobě přibližují.

To má za následek vtlačení materiálu do volných prostorů 2/ nacházejících se mezi šikmými plochami 2 každé z dvojic matric 2· Materiál vtlačovaný do volných postorů 2 pochází hladně z částí 2 předrobků. Tímto způsobem vznikne klika znázorněná na obr. 13 a 14.

Horní koncové části klikových ramen se vytvářejí pomocí klínovitých vložek nástroje, jak bude níže vysvětleno. Vložky nástroje mohou mít i jiný tvar odchylující se od klínu a odpovídající žádané formě klikových ramen.

Pro úplnost popisu způsobu a zařízení podle vynálezu je na obr. 15 až 18 znázorněno pěchovací zařízení, pomocí něhož se zhotovují předrobky podle obr. 1 a 2. Toto zařízení < sestává z opěrného kruhu 10, ^{na n}ěmž spočívá vložka nástroje ve tvaru prstence děleného ve tři segmenty 11.

Zevnější plášťové plochy segmentů 11 jsou šikmé a lícují se šikmými plochami skříně 12. Vnitřní plášťové plochy segmentů 11 jsou kuželovité. Úhel sklonu šikmých ploch je větší než úhel samosvornosti. Skříň 12 je opatřena příchytnými háky 13, které jsou při uzavření vložky nástroje zaklesnuty za opěrný kruh 10.

Pěchovací zařízení pracuje takto. Jak je patrno z obr. 15, 16, klade se opěrný kruh 10 na dolní pouzdro 25. a po zVednutí skříně 12 se segmenty 11 položí na vnější okraj opěrného kruhu 10. Mezi segmenty 11 se vloží ingot 14. v znázorněném příkladu má ingot tvar válce, který je uprostřed zúžen. Poté se skříň 12 spustí a na skříň 12 se tlačí lisem, přičemž se mezi lisovací nástroj a skříň 12 vloží horní pouzdro 16.. Tím dosednou segmenty 11 na ingot

14.

Když skříň 12 dosedne na opěrný kruh 10, zaberou příchytné háky 13 pod okrajem opěrného kruhu 10, jak je znázorněno na obr. 17.

Po záběru příchytných háků 13 se pouzdra 15. a 16 odstraní a sevřený ingot 14 se stlačuje lisem ve směru své osy (obr. 18). V zařízení vzniká obrobek, znázorněný na obr. 1 a 2 nebo 3 a 4. Pěchovací zařízení se otvírá ozuby 17 , za něž táhne zvedací lano, jehož pomocí se příchytné háky 13 uvolní.

_v

Vlastní zařízení podle vynálezu znázorněné na obr. 19 až 22 slouží к překování obrobků, spěchovných po obou stranách na kliky pro lomené hřídele. Toto zařízení sestává ze skříně 18, neodnímatelně připevněné na lisovacím stole. Ve skříni 18 jsou symetricky uloženy dvě protilehlé montážní skupiny stejné konstrukce. O protilehlé stěny skříně 18 se opírají bučí bezprostředně, nebo pomocí distančních vložek, které nejsou na výkresu znázorněny, ložiskové konzoly 19.

Na každé ložiskové konzole 19 jsou připevněny dva ložiskové válce 20, к nímž jsou připojeny kloubové páky 21, ležící šikmo к horizontální rovině. Druhým svým koncem se kloubové páky 21 opírají o ložiskové válce 20 připevněné к držákům 22 dvojic matric 6.

Pravé a levé části skříně 18 jsou spojeny válcovitými svěracími kotvami 24 . Mezi ložiskovými konzolami 19 a držáky 22 dvojice matric 2 jsou přikloubeny styčnice 25 zabraňující vypadnutí kloubových pák 21, uložených mezi ložiskovými válci 20 a 20.

. Zadní plochy držáků 22 matrice jsou šikmé a spolupracují s klínovými smykadly 26 poháněnými lisovací hlavou 27.· ^K lisovací hlavě 27 je připevněn lisovník 2·

Jak je patrno z obr. 20 a 22, nachází se v každém držáku 22 jedna matrice 2 ^a dvě horní klínové vložky 23.

Zařízení podle obr. 19 až 22 pracuje takto. Je-li lisovací hlava 27 zvednuta, j.sou pravý a levý držák 22 matrice rozevřeny ve mčru stěn skříně 22· Na plochy 5 dvojice matric 6 v pravém a levém držáku 22 se položí ora popsaný předrobek, načež se shora vloží, na každé straně dvojice klínových vložek 23 , jak :<? znázorněno na levé straně obr. 20. Na klínové vložky 23 se položí špalky 28 a zařízení se uvede do chodu. Lisovací hlava 27 se aretuje v okamžiku, kdy se dvojice matric 2 ^a obrobek dostanou do polohy znázorněné na pravé straně obr. 20. Špalky 28 se odstraní a zařízení se uvede opět do chodu.

Lisovník 8 tlačí nyní shora na ztenčenou část 4 předrobku, což má za následek přemístění materiálu směrem dolů. Spolu se ztenčenou částí £ se od určité míry přemístí i kuželovité části 2· Přemístěný materiál zaplňuje volné prostory 9 mezi protilehlými šikmými plochami 2 dvojice matric 2· Při přemísťování se materiál pěchuje a lisuje*, čehož se dosahuje protisměrným pohybem držáků 22 dvojice matric. Do materiálu hromadícího se pěchováním a lisováním se vtlačují shora klínové vložky 23 . ^Po ukončení zdvihu lisovníku 2 jsou jak kliková ramena, tak i klikové čepy dokonale utvářeny, jak je ukázáno na obr. 22.

Dokončení tváření horních částí ramen kliky je možno provést i dodatečným zdvihem lisovníku SL V tomto případě se neužívá klínových vložek 22· ^₽o dokončení prvního zdvihu zařízení, při němž se čep kliky zcela přemisťuje a vytvářejí se dolní části klikových ramen, se lisovník 2 ^a lisovací hlava 27 zvednou a lisovník 2 ^se odstraní. Namísto lisovníku 2 ^se na lisovací hlavě 27 připevní lisovací nástroj, znázorněný na obr. 23, 24, načež se zařízení spustí.

Část 29 lisovacího nástroje se zavede do prostoru mezi klikovými rameny kliky, které vytvořil lisovník 2 při prvním pracovním zdvihu. Na konci dodatečného pracovního zdvihu vykovávají plochy £0, 31 lisovacího nástroje konečný tvar horních částí klikových ramen.

• Nakonec je třeba osvětlit některé charakteristické znaky mechanismů přenášejících síly.

U zařízení podle vynálezu se svislá razicí síla přeměňuje převodovými stupni na vodorovné síly, způsobující vzájemné přiblížení držáků 22 dvojice matric jí.

První převodový stupeň je u klínového smykadla 26. Převodový poměr tohoto klínového smykadla 26 je během celého pracovního zdvihu konstantní.

Druhý převodový stupeň je na kloubových pákách 21, nacházejících se mezi nepohyblivou skříní 18 a protiběžnými držáky 22 dvojice matric Převodový poměr těchto dvou stupňů se mění během pracovního zdvihu podle tangenciální funkce úhlu mezi směrem lisovací síly a podélnou osou kloubových pák 21.

Takovéto spojení dvou převodů s rozličnými pracovními charakteristikami umožňuje včlbu kovacích nástrojů se zřetelem na konkrétní požadavky.

V konečném stádiu vytváření, během něhož působí největší odporové síly materiálu, je u zařízení podle vynálezu к disposici největší převodový poměr, jímž se lisovací síla mění na sílu pěchovací. To umožňuje vytváření velikých výrobků na poměrně malých lisech.

Druhý charakteristický znak mechanismů pro převod sil záleží v tom, že se část lisovací síly přenáší lisovníkem _8 a tvářeným materiálem na dvojici matric £ a jejich držáky 22, čímž držáky 22 se přibližují protiběžně к pohybu lisovací hlavy 27 . Klínová smykadla 26 jsou proto podstatně odlehčena, ježto přenášení pouze část síly potřebné pro pohon držáků 22 dvojice matric £.

Způsobu a kovacího zařízení podle vynálezu lze užít к výrobě polosestavených klikových hřídelů, zvláště pro motory s velkým výkonem.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU .

   1. Způsob kování klik klikových hřídelů sestávajících ze dvou ramen spojených a vzniklých spěchováním čelních stran předrobku do tvaru přírub, které jsou spojeny ztenčenou částí, přičemž úseky přírub obrácené ke středu ztenčené části mají tvar komolých kuželů, jehlanů nebo jiných podobných útvarů, podle něhož se ztenčená část předrobku přemísťuje zatlačováním materiálu ze spěchované části radiálně od omezeného prostoru a předrobek se současně pěchuje z obou stran ve směru podélné osy čepu kliky, vyznačující se tím, že se ztenčená část předrobku přemisťuje současně prováděným pěchováním ve směru podélné osy čepu kliky, a lisováním ve směru kolmém na podélnou osu čepu kliky, přičemž předrobek dosedá na dvě šikmé sbíhavé plochy, a vypěchovaný, popřípadě vylisovaný materiál se zatlačuje do prostoru mezi šikmými plchami.
2. 2. Zařízení, pro kování klik klikových hřídelů, sestávající z držáků dvojice matric posuvně uložených mezi hlavou lisovníku a podstavcem naproti lisovacímu stolu napříč směru zdvihu lisovníku a kloubově připojených ke koubovým pákám, vyznačující se tím, že kloubové páky (21) připojené kloubově к držákům (22) dvojice matric (6) jsou spojeny s hlavou (27) lisovníku (8) přes klínová smykadla (26) a současně přes lisovník (8) a kovaný materiál.