EA033971B1

EA033971B1 - Способ холодной сферодвижной штамповки конического зубчатого колеса

Info

Publication number: EA033971B1
Application number: EA201800081A
Authority: EA
Inventors: Игорь Владимирович Качанов; Максим Валентинович Кудин; Сергей Александрович Ленкевич; Александр Антонович Кособуцкий; Игорь Михайлович Шаталов
Original assignee: Белорусский Национальный Технический Университет
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-12-16
Also published as: EA201800081A1

Abstract

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества и точности зубчатого венца конического колеса при снижении энергозатрат. Поставленная задача достигается тем, что используют способ холодной сферодвижной штамповки конического зубчатого колеса, заключающийся в воздействии на кольцевую заготовку осевого усилия вследствие перемещения матрицы с выполненным в ней зубчатым венцом на встречу коническому пуансону и усилия, создаваемого обкатывающим движением конического пуансона относительно заготовки, отличающийся тем, что на нижнем торце кольцевой заготовки выполняется кольцевая проточка по ее внутреннему диаметру объемом, составляющим 25-30% от объема зубчатого венца конического колеса, обеспечивающая возможность объемного пластического течения металла от верхнего торца к нижнему.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Известен способ горячей объемной штамповки на кривошипном прессе в штампах с разъемными матрицами при температурах штамповки 1=750-1100°С [1]. Исследования, проведенные при разработке способа, показали влияние формы исходной заготовки на качество штампуемых изделий. При оптимальной форме заготовки получают отклонения толщин зубьев, отштампованных шестерен по хорде делительной окружности приблизительно 8-9 степени точности. Шестерни, отштампованные из заготовок, очищают от окалины и подвергают механической обработке, заключающейся в торцовке по большему конусу на один и тот же размер по диаметру и расточке внутреннего отверстия. Всю обработку проводят на токарном станке в матрице-оправке.

Недостатком известного способа является сложность изготовления оснастки, нагрев до высоких температур с образованием окалины, влияние величины температуры штамповки на толщину зубьев шестерни в области их ножки, а также при расточке отверстия в шестернях, базируемых в матрице-оправке, в случае не совсем точного совпадения зубчатых гравюр шестерни и матрицы, возможна погрешность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ холодной штамповки с обкатыванием пуансоном в матрице кольцевых заготовок [2], включающий автоматическую подачу заготовки загружающим манипулятором и ее укладку в штамп с помощью ловителя и последующее деформирование заготовки штамповкой обкатыванием до момента формирования окончательных размеров детали. После этого выполняется обратный ход и деталь удаляется из штампа посредством выталкивателя и разгружающего манипулятора.

Основным недостатком является то, что технологическое усилие подвижное и направление его приложения не совпадает с центральной осью штампа, таким образом возникает поперечная составляющая усилия, которая будет передаваться на ловитель, диаметр которого соответствует диаметру внутреннего отверстия заготовки. Вследствие чего, завершающая стадия деформирования будет протекать в режиме закрытой штамповки со значительным возрастанием технологического усилия и возникновением опасных напряжений, воспринимаемых инструментом, что ведет к его повышенному износу, а в случае даже незначительного превышения требуемого объема заготовки к его разрушению.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества и точности зубчатого венца конического колеса при снижении энергозатрат.

Поставленная задача достигается тем, что используют способ холодной сферодвижной штамповки конического зубчатого колеса заключающийся в воздействии на кольцевую заготовку осевого усилия вследствие перемещения матрицы с выполненным в ней зубчатым венцом на встречу коническому пуансону и усилия, создаваемого обкатывающим движением конического пуансона относительно заготовки, при этом на нижнем торце кольцевой заготовки выполняется кольцевая проточка по ее внутреннему диаметру объемом, составляющим 25-30% от объема зубчатого венца конического колеса, обеспечивающая возможность объемного пластического течения металла от верхнего торца к нижнему.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена последовательность осуществления способа, при этом на фиг. 1 - укладка заготовки в матрицу, на фиг. 2 - завершающая стадия процесса сферодвижной штамповки в момент калибровки зубчатого венца; фиг. 3 -удаление поковки конического зубчатого колеса из штампового пространства.

Кольцевая заготовка 1 выполняется с кольцевой проточкой 2 на нижнем торце, а со стороны формообразования зубчатого венца выполняют коническую часть с углом наклона зубьев конического зубчатого колеса.

Технологический процесс протекает следующим образом. Начальному моменту соответствует нижнее положение штампа 3 с установленной в нем матрицей 4 и ловителя-выталкивателя 5 (фиг. 1). Кольцевая заготовка 1 подаётся манипулятором (на фигурах не показан) в штамповое пространство пресса до совпадения оси кольцевой заготовки 1 с осью штампа 3 и фиксации на ловителе-выталкивателе 5. Кольцевая заготовка 1 центрируется ловителем-выталкивателем 5. Далее штамп 3 с матрицей 4 посредством гидравлического привода перемещается навстречу пуансону 6, который совершает вращательное круговое движение с углом обкатывания γ=1° при помощи электродвигателя. При контакте пуансона 6 с кольцевой заготовкой 1 происходит ее запрессовка в матричную полость и под воздействием технологического усилия осуществляется формообразование зубчатого венца. На заключительной стадии деформирования происходит калибровка зубчатого венца в режиме закрытой штамповки. Стадия калибровки характеризуется тем, что концентрация максимальных напряжений формируется на верхнем торце конического колеса в зоне А (фиг. 2.). Следует отметить, что стадия калибровки сопровождается интенсивным наклепом на верхнем торце конического колеса. В результате чего резко падает пластичность металла и максимальные напряжения воздействуют на основание зубьев матрицы 4. Однако за счет наличия кольцевой проточки 2 материал имеет возможность объемного пластического течения от верхнего торца к нижнему. Таким образом опасное сечение на стадии калибровки постоянно разгружается за счет отвода объема наклепанного металла на верхнем торце на заполнение зубьев конического колеса. В результате снижается опасность поломки зубьев матрицы и улучшается заполняемость зубчатого венца поковки.

- 1 033971

Технологическое усилие прикладываются до момента формирования окончательных размеров поковки 7. Затем штамп 3 с поковкой 7 отводится и занимает нижнее положение. Ловитель-выталкиватель посредством отдельного привода выдвигает поковку 7 (фиг. 3) и она удаляется из штампового пространства манипулятором.

Предлагаемый способ позволяет улучшить механические свойства зубчатого венца конического колеса за счет интенсивной деформационной проработки структуры и повысить точность благодаря режиму закрытой штамповки. При этом повышаются эксплуатационные характеристики конических зубчатых колес. Также данный способ позволяет автоматизировать процесс сферодвижной штамповки и повысить производительность.

Источники информации:

1. Алифанов, А.В. Разработка и исследование технологии и оборудования для штамповки высокоточных конических зубчатых колес. А.В. Алифанов, Ю.Г. Калугин, А.С. Димянчик; Вестник Брестского государственного технического университета. Машиностроение. 2012, № 4, с. 5-9.

2. Гожий, С.П. Перспективы развития штамповки с обкатыванием. С.П. Гожий, А.В. Клиско; Вестник Киевского политехнического института. Серия Машиностроение. 2011, № 61, с. 81-86.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ холодной сферодвижной штамповки конического зубчатого колеса, заключающийся в воздействии на кольцевую заготовку осевого усилия вследствие перемещения матрицы с выполненным в ней зубчатым венцом навстречу коническому пуансону и усилия, создаваемого обкатывающим движением конического пуансона относительно заготовки, отличающийся тем, что на нижнем торце кольцевой заготовки выполняется кольцевая проточка по ее внутреннему диаметру объемом, составляющим 25-30% от объема зубчатого венца конического колеса, обеспечивающая возможность объемного пластического течения металла от верхнего торца к нижнему.