PL171075B1 - Sposób i urządzenie do kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych - Google Patents

Abstract

Sposób kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych, w którym najpierw z wstępniaka kształtuje się przedkuwkę mającą dwa pogrubione końce połączone ze sobą przewężeniem, a następnie tę przedkuwkę poddaje się spęczaniu wzdłuż jej osi i równocześnie jej przewężenie przesadza się w kierunku prostopadłym do tej osi kształtując czop korbowy usytuowany mimośrodowo pomiędzy dwoma bocznymi ramionami wykorbienia, znamienny tym, że w pierwszej operacji kucia w środkowej części wstępniaka (1) kształtuje się mimośrodowo usytuowany czop korbowy (4) wyciskając go stemplem (13), przy czym podczas tego wyciskania podpiera się czołowe powierzchnie wstępniaka aby nie dopuścić do jego wydłużenia wzdłuż osi, po czym w drugiej operacji skrajne zgrubienia (5) uzyskanej przedkuwki poddaje się poosiowemu spęczaniu i równoczesnemu przesadzaniu czopa (4) w kierunku prostopadłym do kierunku spęczania, przy czym kształtuje się wstępnie zarys ramion (6), a następnie w trzeciej operacji wstępnie ukształtowane, spęczone ramiona (6) przedkuwki poddaje się rozciąganiu i równoczesnemu swobodnemu prasowaniu w kierunkuprostopadłymdorozciąganiaażdo uzyskaniawymaganej wysokości ramion (7) wykorbienia Urządzenie do kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanychzawierające stały korpusi ruchomągłowicę, przy czym z korpusem za pośrednictwem skośnie ustawionych przegubowych łączników są połączone dwie przeciwsobnie pracujące narzędziowe oprawy, natomiast. do głowicy są przymocowane klinowe pędnie służące do napędzania narzędziowych opraw, a ponadto urządzenie zawiera stempel i kowadło, znamienne tym, że stempel (13) i kowadło (14) są wzajemnie zamienne miejscami

Description

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do kucia pojedynczych wykorbień, które są elementami służącymi do budowy wałów korbowych półskładanych stosowanych przede wszystkim w wolnobieżnych silnikach wysokoprężnych używanych do napędzania statków. Przy składaniu takich wałów żądaną ilość pojedynczych wykorbień łączy się wzajemnie czopami głównymi metodą skurczu lub przez spawanie.

Z polskiego opisu patentowego nr 102 814 znany jest sposób kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych polegający na tym, że najpierw w dwóch kolejnych operacjach wykonywanych w dwóch różnych przyrządach odkuwa się przedkuwkę o kształcie szpuli, którą następnie przekuwa się w urządzeniu głównym na gotową odkuwkę pojedynczego wykorbienia. Do stosowania tego sposobu potrzebne są zatem trzy niezależne urządzenia, a mianowicie jedno do spęczania wstępniaka na przedkuwkę o kształcie szpuli, drugie - do spłaszczania tej przedkuwki i wreszcie trzecie - urządzenie główne do ostatecznego kształtowania wykorbień. Wszystkie te urządzenia są montowane na prasie kuźniczej.

171 075

Konieczność stosowania trzech różnych urządzeń oraz przynależnych do nich narzędzi podnosi nakłady inwestycyjne, a kolejne montowanie trzech urządzeń na prasie zwiększa koszty manipulacyjne. Niedogodnością tego znanego sposobu jest również to, że ostateczne kształtowanie wykorbienia w przyrządzie głównym jest realizowane w zamkniętych matrycach wielodzielonych, a zatem warunkiem ich wypełnienia jest powstanie wypływki, przy czym - jak wiadomo - kształtowanie w matrycach zamkniętych stwarza - w porównaniu z kuciem w matrycach otwartych - znacznie większe opory kucia, a w konsekwencji wymaga zastosowania odpowiednio większej prasy.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia pozwalającego wyeliminować powyższe niedogodności, a w szczególności umożliwiającego przeprowadzenie wszystkich operacji w jednym tylko urządzeniu.

Zadanie to zostało według wynalazku rozwiązane w ten sposób, że w pierwszej operacji kucia w środkowej części wstępniaka kształtuje się mimośrodowo usytuowany czop korbowy wyciskając go stemplem, przy czym podczas tego wyciskania podpiera się czołowe powierzchnie wstępniaka aby nie dopuścić do jego wydłużenia wzdłuż osi, po czyrn w drugiej operacji skrajne zgrubienia uzyskanej przedkuwki poddaje się poosiowemu spęczaniu i równoczesnemu przesadzaniu czopa w kierunku prostopadłym do kierunku spęczania przy czym kształtuje się wstępnie zarys ramion przyszłej odkuwki, a następnie w trzeciej operacji wstępnie ukształtowane spęczone ramiona przedkuwki poddaje się rozciąganiu i równoczesnemu swobodnemu prasowaniu w kierunku prostopadłym do rozciągania aż do uzyskania wymaganej wysokości ramion wykorbienia.

Korzystnie jest, jeżeli podczas przynajmniej jednej z pierwszych dwóch operacji kucia kształtuje się w czołowych powierzchniach przedkuwki zaczepy przeznaczone do mocowania ramion przedkuwki podczas procesu kucia.

Urządzenie do kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych zawiera stały korpus i ruchomą głowicę, przy czym z korpusem za pośrednictwem skośnie ustawionych przegubowych łączników są połączone dwie przeciwsobnie pracujące narzędziowe oprawy, natomiast do głowicy są przymocowane klinowe pędnie służące do napędzania narzędziowych opraw, a ponadto urządzenie zawiera stempel i kowadło. Według wynalazku stempel i kowadło są wzajemnie zamienne miejscami, to znaczy, że są tak skonstruowane, że mogą być mocowane zarówno do głowicy urządzenia jak i jego podstawy.

Korzystnie jest, jeżeli urządzenie jest wyposażone w boczne płyty różniące się grubością, które są przeznaczone do kolejnych operacji kucia i które są mocowane do opraw narzędziowych i które są wyposażone w wykroje do kształtowania zaczepów na czołowych powierzchniach przedkuwki wykorbienia i jej mocowania w trakcie kucia.

Sposób i urządzenie według wynalazku zostaną niżej objaśnione na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wstępniak w widoku z boku, fig. 2 - przedkuwkę po pierwszej operacji kucia, w widoku z boku, fig. 3 - tę samą przedkuwkę w przekroju, wzdłuż linii A-A na fig. 2, fig. 4- przedkuwkę po drugiej operacji kucia, w widoku z boku, fig. 5 - tę samą przedkuwkę w przekroju, wzdłuż linii B-B na fig. 4, fig. 6 - gotowe pojedyncze wykorbienie w widoku z boku, fig. 7 - to samo wykorbienie w przekroju, wzdłuż linii C-C na fig. 6, fig. 8 - schematycznie urządzenie do kucia pojedynczych wykorbień na początku pierwszej operacji kucia, w widoku z boku, częściowo w przekroju, fig. 9 - to samo urządzenie na końcu pierwszej operacji kucia, fig. 10 - fragment tego urządzenia w przekroju wzdłuż linii D-D na fig 9, fig. 11 - to samo urządzenie na początku drugiej operacji kucia, w widoku z boku, fig. 12 - to samo urządzenie na końcu drugiej operacji kucia, w widoku z boku, fig. 13 - fragment urządzenia w przekroju wzdłuż linii E-E na fig. 12, fig. 14 - to samo urządzenie na początku trzeciej operacji kucia, w widoku z boku, a fig. 15 - to samo urządzenie na końcu trzeciej operacji kucia.

Na fig. 1-7 rysunku przedstawiono kolejne etapy przeobrażenia wyrobu poczynając od przekutego wlewka aż do gotowej odkuwki pojedynczego wykorbienia.

Jak to pokazano na fig. 1 jako wstępniak 1 stosuje się środkową część przekutego wlewka, którego końce 2 i 3 obcina się. W pierwszej operacji kucia (fig. 2 i 3) w środkowej części wstępniaka kształtuje się mimośrodowo usytuowany czop 4 (czop korbowy) wyciskając go stemplem. Podczas tego wyciskania należy przeciwdziałać wydłużaniu przedkuwki i w tym celu

171 075 obydwie powierzchnie czołowe wstępniaka podpiera się płytami oporowymi. Podczas wyciskania czopa 4 następuje pogrubienie bocznych części 5 przedkuwki.

W drugiej operacji kucia (fig. 4 i 5) uzyskaną poprzednio przedkuwkę spęcza się poosiowo i równocześnie przesadza się czop 4 prostopadle do kierunku spęczania. Podczas tej operacji spęczone ramiona 6 przedkuwki uzyskują obrys w pewnym stopniu podobny do żądanego obrysu ramion gotowego wykorbienia.

W trzeciej operacji kucia spęczone ramiona 6 przedkuwki poddaje się rozciąganiu prasując je równocześnie prostopadle do kierunku rozciągania, czyli zgodnie z osią czopa 4. Podczas tego rozciągania i prasowania materiał może swobodnie płynąć w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku prasowania. W efekcie powstaje gotowe wykorbienie mające dwa boczne ramiona 7 o wymaganej wysokości połączone czopem korbowym 4.

Do przeprowadzenia wyżej opisanych operacji nadaje się szczególnie urządzenie, którego budowa oparta jest na zasadzie konstrukcyjnej podobnej do tej, jaką zastosowano w urządzeniu znanym z polskiego opisu patentowego nr 102 814.

Urządzenie zawiera głowicę 8 oraz korpus 9 mający podstawę i dwie boczne ściany. Korpus 9 urządzenia ustawia się na nieuwidocznionym na rysunku stole prasy, natomiast głowicę 8 mocuje się do jej suwaka. Pomiędzy bocznymi ścianami korpusu 9 są usytuowane dwie przeciwbieżnie pracujące narzędziowe oprawy 10. Każda z tych opraw 10 jest połączona z jedną ze ścian bocznych za pośrednictwem przegubowych łączników 11 ustawionych skośnie w stosunku do poziomu. Oprawy 10 mają skośne powierzchnie grzbietowe z którymi współpracują klinowe pędnie 12 umocowane do głowicy 8. Urządzenie jest wyposażone w wyjmowalny stempel 13 o widlastym wykroju oraz w wyjmowalne kowadło 14 mające wykrój trapezowy. Części chwytowe stempla 13 o kowadła 14 mają taki sam kształt i wymiary, dzięki czemu obydwa te narzędzia mogą być zamieniane miejscami, to znaczy, że każde z nich może być mocowane bądź to do podstawy korpusu 9, bądź to do głowicy 8. Ponadto urządzenie jest wyposażone w trzy pary mocowanych do opraw narzędziowych 10 bocznych płyt 15, 15' 15 różniących się grubością. W każdej z tych płyt jest wykonany wykrój 16 który podczas spęczania lub prasowania przedkuwki tworzy w niej zaczepy 17 potrzebne do przeprowadzenia operacji rozciągania.

Proces kucia pojedynczego wykorbienia przebiega w trzech kolejnych operacjach (suwach roboczych) wykonywanych za pomocą tego samego urządzenia, przy czym przed kolejnymi operacjami zamianie podlegają jedynie narzędzia.

Do pierwszej operacji kucia stosuje się wstępniak 1 o kształcie walca mający długość L i średnicę D, uzyskany z przekutego wlewka po obcięciu końców 2 i 3 (fig. 1). Wstępniak ten wkłada się do otwartego urządzenia będącego w stanie przedstawionym na fig. 8, w którym to stanie kowadło 14 jest umocowane w podstawie korpusu 1, oprawy 10 są opuszczone i opierają się dolnymi końcami o podstawę korpusu 1 a głowica 8 wraz z umocowanym do niej stemplem 13 jest maksymalnie podniesiona. Do opraw 10 są przymocowane płyty 15 mające wykroje 16, w które wchodzą końce wstępniaka 1.

W pierwszym suwie roboczym umocowany w głowicy stempel 13 naciska na środkową część wstępniaka 1 powodując wyciskanie materiału i jego przemieszczanie do zewnętrznych części odkuwki. Powstają zgrubienia 5, gdyż płyty 15 nie pozwalają na płynięcie materiału wzdłuż osi. Na końcu suwu roboczego uzyskuje się stan przedstawiony na fig. 9 i 10 oraz 2 i 3. Podczas tego wyciskania można łatwo osiągnąć w czopie korbowym stopień przekucia równy 3, przyjmując, że średnica wstępniaka D= 3d, przy czym d = grubość czopa 4. Taki stopień przekucia jest wymagany przez niektóre towarzystwa klasyfikacyjne dokonujące odbioru jakościowego części silników okrętowych.

Następnie cofa się suwak prasy z głowicą 8 do górnego położenia zwrotnego, wyjmuje przedkuwkę z urządzenia, wymienia płyty 15 na nieco grubsze od nich, płyty 15’ i zamienia pozycję stempla 13 i kowadła 14, mocując kowadło do głowicy a stempel do podstawy korpusu 1. Do tak przygotowanego urządzenia wkłada się przedkuwkę odwróconą o kąt 180° w stosunku do jej położenia w pierwszym suwie roboczym. Uzyskuje się stan przedstawiony na fig. 11 w którym oprawy 10 są uniesione i opierają się grzbietami o klinowe pędnie 12.

171 075

Po uruchomieniu prasy w drugim suwie roboczym klinowe pędnie 12 naciskają na grzbiety opraw 10, które w swym ruchu są prowadzone przez przegubowe łączniki 11. Oprawy 10 zbliżaj ą się wzajemnie ku sobie obniżając się jednocześnie po kolistym łuku ku dołowi. Dzięki temu następuje poosiowe spęczenie materiału zawartego w zgrubieniach 5 i nadanie im w trapezowym wykroju kowadła 14 wstępnego zarysu zbliżonego swym kształtem do żądanego zarysu wykorbienia. Tak wstępnie uformowane spęczone ramiona oznaczono na rysunku liczbą 6. Równocześnie ze spęczaniem następuje przesadzanie czopa 4 w kierunku prostopadłym do kierunku spęczania. Na końcu drugiego suwu roboczego uzyskuje się stan pokazany na fig. 11, 12, 13 oraz fig. 4 i 5.

Następnie ponownie cofa się suwak prasy do górnego położenia zwrotnego i wyjmuje przedkuwkę z urządzenia. Boczne płyty narzędziowe 15’ wymienia się na grubsze od nich płyty 15, wymontowuje z głowicy 8 kowadło 14 i na jego miejsce wstawia się stempel 13. Przedkuwkę odwróconą o 180° w stosunku do położenia w drugim suwie roboczym mocuje się pomiędzy płytami 15. W wykrojach 16 zaczepione są zaczepy 17 uformowane uprzednio w drugim suwie roboczym przez wykroje w płytach 15’. Uzyskuje się stan pokazany na fig. 14.

Po ponownym uruchomieniu prasy w trzecim suwie roboczym ruch opraw 10 jest analogiczny jak w suwie drugim. Składowa pozioma ruchu opraw 10 powoduje poosiowe zgniatanie przedkuwki. Z uwagi na to, że prędkość głowicy i stempla 13 w ruchu ku dołowi jest większa niż prędkość składowej pionowej ruchu opraw 10, uzyskuje się równocześnie rozciąganie ramion 6 ku dołowi na skutek naciskania stempla 13 na czop 4. Wstępnie spęczone w drugim suwie roboczym ramiona 6 uzyskują żądany końcowy kształt. Ramiona te są oznaczone na rysunku liczbą 7. Na końcu trzeciego suwu roboczego osiąga się stan przedstawiony na fig. 15, 6 i 7.

Podkreślić należy, że żadna z operacji kucia nie przebiega w matrycach zamkniętych. Istnieje zatem możliwość swobodnego płynięcia materiału podczas wszystkich trzech suwów roboczych, a w szczególności podczas suwu trzeciego, w którym następuje ostateczne kształtowanie wykorbienia, siła potrzebna do takiego kształtowania jest wydatnie mniejsza niż w przypadku kucia w matrycach zamkniętych.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych, w którym najpierw z wstępniaka kształtuje się przedkuwkę mającą dwa pogrubione końce połączone ze sobą przewężeniem, a następnie tę przedkuwkę poddaje się spęczaniu wzdłuż jej osi i równocześnie jej przeweżenie przesadza się w kierunku prostopadłym do tej osi kształtując czop korbowy usytuowany mimośrodowo pomiędzy dwoma bocznymi ramionami wykorbienia, znamienny tym, że w pierwszej operacji kucia w środkowej części wstępniaka (1) kształtuje się mimośrodowo usytuowany czop korbowy (4) wyciskając go stemplem (13), przy czym podczas tego wyciskania podpiera się czołowe powierzchnie wstępniaka aby nie dopuścić do jego wydłużenia wzdłuż osi, po czym w drugiej operacji skrajne zgrubienia (5) uzyskanej przedkuwki poddaje się poosiowemu spęczaniu i równoczesnemu przesadzaniu czopa (4) w kierunku prostopadłym do kierunku spęczania, przy czym kształtuje się wstępnie zarys ramion (6), a następnie w trzeciej operacji wstępnie ukształtowane, spęczone ramiona (6) przedkuwki poddaje się rozciąganiu i równoczesnemu swobodnemu prasowaniu w kierunku prostopadłym do rozciągania aż do uzyskania wymaganej wysokości ramion (7) wykorbienia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas przynajmniej jednej z pierwszych dwóch operacji kucia kształtuje się w czołowych powierzchniach przedkuwki zaczepy (17) przeznaczone do mocowania ramion (6) przedkuwki podczas procesu kucia.
3. 3. Urządzenie do kucia pojedynczych wykorbień wałów półskładanych zawierające stały korpus i ruchomą głowicę, przy czym z korpusem za pośrednictwem skośnie ustawionych przegubowych łączników są połączone dwie przeciwsobnie pracujące narzędziowe oprawy, natomiast do głowicy są przymocowane klinowe pędnie służące do napędzania narzędziowych opraw, a ponadto urządzenie zawiera stempel i kowadło, znamienne tym, że stempel (13) i kowadło (14) są wzajemnie zamienne miejscami.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że jest wyposażone w boczne płyty (15, 15’, 15) różniące się grubością, które są przeznaczone do kolejnych operacji kucia i które są mocowane do opraw narzędziowych (10) oraz są wyposażone w wykroje (16) do kształtowania zaczepów (17) na czołowych powierzchniach przedkuwki wykorbienia i jej mocowania w trakcie kucia.