RU171194U1

RU171194U1 - Stamp for the manufacture of ring parts from tube blanks

Info

Publication number: RU171194U1
Application number: RU2016135240U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Кондратьевич Онищенко
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-05-23

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов и сплавов давлением, может быть использована в авиационном и энергетическом машиностроении при изготовлении преимущественно из жаропрочных сталей и сплавов заготовок дисков и колец роторов и компрессоров турбин и газотурбинных двигателей (ГТД).Штамп содержит матрицу с отверстием и пуансон, на котором выполнены две формообразующие поверхности, одна из которых предназначена для предварительного формообразования заготовки посредством ее раздачи, а вторая - для ее окончательного формообразования в кольцевую деталь. Пуансон выполнен конической формы, поверхность, предназначенная для предварительного формообразования заготовки, выполнена в виде образующей конуса, а поверхность для окончательного формообразования заготовки - в виде его основания, причем пуансон оснащен двумя соосными хвостовиками, выполненными на основании конуса и при его вершине, и имеющими возможность поочередного размещения в отверстии матрицы при предварительном и окончательном формообразовании детали.Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности геометрических параметров изготавливаемых деталей за счет обеспечения точного относительного положения пуансона и матрицы в течение всего цикла формообразования деталей. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to equipment for the processing of metals and alloys by pressure, can be used in aviation and power engineering in the manufacture of predominantly from heat-resistant steels and alloys disk blanks and rings of rotors and compressors of turbines and gas turbine engines (GTE). The stamp contains a matrix with a hole and a punch on which two forming surfaces are made, one of which is intended for preliminary shaping of the workpiece by means of its distribution, and the second for its completion nogo forming the annular part. The punch is made of conical shape, the surface intended for preliminary shaping of the workpiece is made in the form of a cone, and the surface for the final shaping of the workpiece is in the form of its base, and the punch is equipped with two coaxial shanks made on the base of the cone and at its apex, and having the opportunity alternating placement in the hole of the matrix during preliminary and final shaping of the part. The technical result of this utility model is to increase t chnosti geometric parameters of manufactured items by ensuring accurate relative position of the punch and die during the whole cycle of forming parts. 4 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов и сплавов давлением и может быть использована в авиационном и энергетическом машиностроении при изготовлении преимущественно из жаропрочных сталей и сплавов заготовок дисков и колец роторов и компрессоров турбин и газотурбинных двигателей (ГТД).The utility model relates to equipment for the processing of metals and alloys by pressure and can be used in aviation and power engineering in the manufacture of predominantly heat-resistant steels and alloys from disk blanks and rings of rotors and compressors of turbines and gas turbine engines.

Известен штамп для изготовления колец из трубных заготовок, содержащий установленную на плите матрицу с осевым отверстием для размещения трубной заготовки. На верхнем торце матрицы закреплена обойма с центральным отверстием, предназначенным для установки пунсонов, обеспечивающих формообразование из трубной заготовки детали-кольца. Для получения кольца трубную заготовку устанавливают в отверстие матрицы и в несколько переходов осуществляют формообразование из нее кольца. На первом переходе в центральное отверстие обоймы устанавливают пуансон с конической формообразующей поверхностью, посредством которой осуществляют отбортовку конца трубной заготовки на конус. На втором переходе в центральное отверстие обоймы устанавливают второй пуансон с плоской формообразующей поверхностью, которой осуществляют окончательную отбортовку и осадку заготовки, а на третьем переходе осуществляют отрезку от трубной заготовки формообразованного кольца посредством режущей кромки третьего пуансона, устанавливаемого с возможностью перемещения в центральное отверстие второго пуансона, (см. а.с. СССР №1152685, МПК B21D 19/00, 1985 г.).Known stamp for the manufacture of rings from pipe billets, containing a matrix mounted on the plate with an axial hole to accommodate the pipe billet. A clip with a central hole is fixed on the upper end of the matrix, intended for installing punches that provide shaping of the ring part from the tube blank. To obtain a ring, a tube billet is installed in the hole of the matrix, and the ring is formed from it in several transitions. At the first transition, a punch with a conical shaping surface is installed in the central hole of the casing, by means of which the end of the tube billet is flanged to a cone. At the second transition, a second punch with a flat forming surface is installed in the central hole of the cage, which is used for final flanging and draft of the workpiece, and at the third transition, a segment is cut from the pipe workpiece of the shaped ring by means of the cutting edge of the third punch, which can be moved to the central hole of the second punch, (see USSR AS No. 1152685, IPC B21D 19/00, 1985).

Недостатком штампа является его сложность, обусловленная необходимостью использования нескольких (трех) пуансонов, что также приводит к снижению производительности обработки и точности размеров получаемых колец, обусловленной многопереходностью обработки и поочередным использованием нескольких пуансонов.The disadvantage of the stamp is its complexity, due to the need to use several (three) punches, which also leads to a decrease in processing productivity and dimensional accuracy of the obtained rings, due to the multi-transition processing and the alternate use of several punches.

Известен штамп для изготовления кольцевых деталей из трубчатых заготовок, содержащий пуансон и матрацу, установленные в корпусе-обойме и выполненные разъемными в радиальной плоскости из подвижной и неподвижной частей, причем плоскость разъема матрицы смещена относительно плоскости разъема пуансона в направлении подвижной части матрицы, выполненной с заходным коническим участком на рабочей поверхности, а корпус-обойма оснащен клиновой и резьбовой втулками, охватывающими корпус-обойму, имеющую резьбовой и клиновой участки, (см. a.c. СССР №1832585, МПК B21D 13/00, 1996 г.).Known stamp for the manufacture of annular parts from tubular blanks containing a punch and a mattress installed in the casing and made detachable in the radial plane of the movable and fixed parts, and the plane of the connector of the matrix is offset relative to the plane of the connector of the punch in the direction of the movable part of the matrix, made with the input conical section on the working surface, and the casing is equipped with a wedge and threaded bushings, covering the casing, having a threaded and wedge sections (see ac USSR No. 1832585, IPC B21D 13/00, 1996).

Недостатком данного штампа является невысокая точность получаемых деталей, обусловленная отсутствием относительного центрирования пуансона и матрицы в процессе формообразования детали.The disadvantage of this stamp is the low accuracy of the parts obtained, due to the lack of relative centering of the punch and the matrix in the process of forming the part.

Известен штамп для изготовления кольцевых деталей из трубных заготовок, содержащий соосно расположенные друг относительно друга пуансон и матрицу, охватываемую бандажом, причем на пуансоне образованы две рабочие формообразующие поверхности - оправочная поверхность и калибрующая поверхность, выполненная в виде конуса с заходным углом, при этом калибрующий диаметр пуансона выполнен равным в технологически регламентированных пределах внутреннему диаметру матрицы, а диаметр оправочной части пуансона составляет 0,74-0,8 внутреннего диаметра матрицы, (см. патент РФ на полезную модель №91905, кл. B21K 21/08, 2010 г. - наиболее близкий аналог).A known stamp for the manufacture of annular parts from tube billets, containing a punch coaxially arranged relative to each other and a matrix covered by a bandage, moreover, two working forming surfaces are formed on the punch - a mandrel surface and a calibrating surface made in the form of a cone with a reference angle, while the calibrating diameter the punch is made equal to the inside diameter of the die within technologically regulated limits, and the diameter of the mandrel of the punch is 0.74-0.8 of the inner diameter matrix, (see RF patent for utility model No. 91905, class B21K 21/08, 2010 - the closest analogue).

В результате анализа конструкции данного штампа необходимо отметить, что он, как и заявленный, содержит пуансон и матрицу, пуансон, как и заявленный, содержит две формообразующие поверхности, одна из которых предназначена для предварительного формообразования изделия, а вторая - для окончательного. Однако точность получаемых на данном штампе деталей весьма невысока, что обусловлено невозможностью обеспечения заданного относительного положения пуансона и матрицы в течение всего цикла формообразования из заготовки кольцевой детали.As a result of the analysis of the design of this stamp, it should be noted that it, like the one stated, contains a punch and a die, the punch, like the one stated, contains two forming surfaces, one of which is used for preliminary shaping of the product, and the second for the final one. However, the accuracy of the parts obtained on this stamp is very low, due to the impossibility of providing the specified relative position of the punch and the matrix during the entire cycle of forming from the blank of the annular part.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности геометрических параметров изготавливаемых кольцевых деталей, за счет обеспечения точного относительного положения пуансона и матрицы в течение всего цикла формообразования деталей.The technical result of this utility model is to increase the accuracy of the geometric parameters of the manufactured ring parts, by ensuring the exact relative position of the punch and matrix throughout the entire cycle of forming parts.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в штампе для изготовления кольцевых деталей из трубных заготовок, содержащем матрицу с отверстием и пуансон, на котором выполнены две формообразующие поверхности, одна из которых предназначена для предварительного формообразования заготовки посредством ее раздачи, а вторая - для ее окончательного формообразования в кольцевую деталь, новым является то, что пуансон выполнен конической формы, поверхность, предназначенная для предварительного формообразования заготовки выполнена в виде образующей конуса, а поверхность для окончательного формообразования заготовки - в виде его основания, причем пуансон оснащен двумя соосными хвостовиками, выполненными на основании конуса и при его вершине, и имеющими возможность поочередного размещения в отверстии матрицы при предварительном и окончательном формообразовании детали, при этом, хвостовики могут быть установлены на пуансоне с возможностью съема, а номинальный диаметр отверстия матрицы равен номинальным диаметрам хвостовиков пуансона. Диаметр основания конуса пуансона может быть выполнен большим наружного диаметра изготовленной детали, а длина хвостовика пуансона при вершине конуса может быть выполнена большей, по сравнению с высотой трубной заготовки.The specified technical result is ensured by the fact that in the stamp for the manufacture of annular parts from tube blanks containing a matrix with a hole and a punch on which two forming surfaces are made, one of which is used for preliminary shaping of the workpiece by means of its distribution, and the second for its final shaping into a ring part, it is new that the punch is made of conical shape, the surface intended for preliminary shaping of the workpiece is made as a generatrix of the cone, and the surface for the final shaping of the workpiece is in the form of its base, and the punch is equipped with two coaxial shanks made on the base of the cone and at its apex, and having the possibility of alternately placing the part in the hole during preliminary and final shaping of the part, while shanks can be mounted on the punch with the possibility of removal, and the nominal diameter of the hole of the matrix is equal to the nominal diameters of the shanks of the punch. The diameter of the base of the cone of the punch can be made larger than the outer diameter of the manufactured part, and the length of the shank of the punch at the top of the cone can be made larger compared to the height of the pipe billet.

Выполнение пуансона в виде одной детали позволяет обеспечить высокую относительную точность расположения его формообразующих поверхностей, что повышает его точность, а также производить быструю переналадку штампа при его работе.The execution of the punch in the form of a single part allows to ensure high relative accuracy of the location of its forming surfaces, which increases its accuracy, as well as to make quick changeover of the stamp during its operation.

Дополнение пуансонов хвостовиками диаметром, равным внутреннему диаметру трубной заготовки и отверстия матрицы, обеспечивает получение точной по геометрическим размерам детали и точную раздачу и формообразование трубной заготовки по технологическим переходам.The addition of punches with shanks with a diameter equal to the inner diameter of the tube billet and the hole of the matrix provides accurate parts in geometric dimensions and accurate distribution and shaping of the tube billet by technological transitions.

Выполнение формообразующей поверхности A пуансона, диаметром, большим наружного диаметра D детали, позволяет получить точные размеры детали по ее диаметру и толщине.The execution of the forming surface A of the punch, with a diameter larger than the outer diameter D of the part, allows you to get the exact dimensions of the part according to its diameter and thickness.

Установка хвостовиков на пуансон с возможностью съема позволяет применять заходные хвостовики пуансонов различной длины, тем самым, существенно расширить номенклатуру изготавливаемых на штампе деталей.The installation of shanks on the punch with the possibility of removal allows the use of input shanks of punches of various lengths, thereby significantly expanding the range of parts manufactured on the stamp.

Хвостовик, длиной, большей высоты H трубной заготовки, обеспечивает уже на первом этапе формообразования (раздаче) раздачи точную центровку трубной заготовки в штампе и ее симметричную раздачу по диаметру.The shank, with a length greater than the height H of the tube stock, provides already in the first stage of shaping (distribution) of distribution the exact centering of the tube stock in the stamp and its symmetrical distribution in diameter.

Применение принципиальной технологии изготовления деталей по схеме: трубная заготовка и ее развертка в плоскую деталь, позволяет (в отличие от традиционных технологий формовки дисков ГТД в объемных штампах) изготавливать подобную продукцию на менее энергоемком оборудовании, с меньшими припусками на механическую обработку.The application of the principle technology for manufacturing parts according to the scheme: a tube billet and its development into a flat part, allows (in contrast to traditional technologies for forming GTD disks in volume dies) to produce such products on less energy-intensive equipment, with less allowance for machining.

Весьма важно и то, что штамп обеспечивает точную раздачу и формообразование трубных заготовок из жаропрочных сталей, никелевых и титановых сплавов при низких температурах ковки, так как сила раздачи трубной заготовки значительно меньше силы объемной штамповки.It is also very important that the stamp provides accurate distribution and shaping of tube billets from heat-resistant steels, nickel and titanium alloys at low forging temperatures, since the force of distribution of the tube billet is much less than the force of die forging.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен штамп, осевой разрез.The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which a stamp is presented, an axial section.

Штамп состоит из пуансона 1 и матрицы 2. Пуансон 1 выполнен в виде конуса, на котором имеются две формообразующие поверхности - A и B. Поверхность B является образующей конуса и предназначена для раздачи трубной заготовки при ее формообразовании на первом этапе ее обработки, а поверхность A является основанием конуса диаметром D и предназначена для окончательного формообразования заготовки на втором этапе ее обработки после ее раздачи. На пуансоне на основании конуса и при его вершине соосно друг другу выполнены хвостовики (позицией не обозначены) диаметром d. Хвостовики и пуансон могут представлять единую деталь. Хвостовики могут быть установлены на пуансоне с возможностью съема. Конструктивно такое выполнение может быть решено различным известным образом, например, выполнением на пуансоне соосных резьбовых отверстий, а на хвостовиках - заходных стержней с наружной резьбой, которые при установке хвостовиков ввинчиваются в его резьбовые отверстия. На пуансоне могут быть выполнены два соосных отверстия, а на хвостовиках - стрежни, которые при установке хвостовиков располагают в отверстиях пуансона и фиксируют их, например, штифтами. Такое выполнение пуансона существенно расширяет функциональные возможности штампа.The stamp consists of a punch 1 and a matrix 2. The punch 1 is made in the form of a cone, on which there are two forming surfaces - A and B. Surface B is a generatrix of the cone and is designed to distribute the tube billet during its shaping at the first stage of its processing, and surface A is the base of the cone with a diameter D and is intended for the final shaping of the workpiece in the second stage of its processing after its distribution. On the punch, on the base of the cone and at its apex, shanks (not indicated by position) with a diameter d are made coaxially with each other. Shanks and punch can represent a single part. Shanks can be installed on a punch with a possibility of removal. Structurally, such an implementation can be solved in a variety of known ways, for example, by making coaxial threaded holes on the punch, and lead shafts with an external thread on the shanks, which, when installing the shanks, are screwed into its threaded holes. Two coaxial holes can be made on the punch, and rods on the shanks, which when installing the shanks are placed in the holes of the punch and fix them, for example, with pins. This embodiment of the punch significantly expands the functionality of the stamp.

Матрица 2 выполнена в виде плоской плиты с отверстием, диаметром dотв. При этом диаметр d хвостовиков пуансона номинально равен диаметру dотв отверстия матрицы. Это обеспечивает, учитывая направления допусков отверстия и хвостовика, перемещение хвостовиков пуансона в отверстии матрицы практически по скользящей посадке.Matrix 2 is made in the form of a flat plate with a hole with a diameter of dres. The diameter d of the shanks of the punch is nominally equal to the diameter d from the hole of the matrix. This ensures, taking into account the directions of the tolerances of the hole and the shank, the movement of the shanks of the punch in the hole of the matrix almost along a sliding fit.

Длина хвостовика при вершине конической поверхности пуансона устанавливается большей высоты H трубной заготовки, а диаметр D основания конуса пуансона устанавливается большим наружного диаметра D' изготавливаемой детали.The length of the shank at the apex of the conical surface of the punch is set to a greater height H of the tube stock, and the diameter D of the base of the punch cone is set to be larger than the outer diameter D 'of the workpiece.

Штамп работает следующим образом.The stamp works as follows.

На стол пресса (не показан) устанавливают и крепят матрицу 2.On the press table (not shown), the matrix 2 is installed and fixed.

В отверстие матрицы вставляют хвостовик при вершине конуса пуансона 1, центрируя пуансон 1 относительно матрицы 2, после чего, опустив верхнюю траверсу пресса (не показана) до касания с не расположенным в отверстии матрицы хвостовиком пуансона, крепят пуансон к траверсе пресса. Штамп готов к работе. Осуществляют ход пресса вверх на расстояние, достаточное для установки на матрицу трубной заготовки 3.A shank is inserted into the matrix hole at the apex of the punch 1 cone, centering the punch 1 relative to the matrix 2, after which, lowering the upper press beam (not shown) until it touches the punch shank not located in the matrix hole, the punch is attached to the press beam. The stamp is ready to go. The press is moved upward to a distance sufficient to be installed on the die matrix 3.

Устанавливают трубную заготовку 3 на матрицу 2, совмещая отверстия матрицы и заготовки.Install the tube preform 3 on the matrix 2, combining the holes of the matrix and the workpiece.

Включают рабочий ход пресса (ход вниз) до контакта конической формообразующей поверхности пуансона с торцом заготовки (хвостовик при этом заходит в отверстие матрицы) и осуществляют рабочей поверхностью B пуансона 1 формообразование - раздачу трубной заготовки 3 на конус (первый этап обработки).The working stroke of the press is turned on (downward stroke) until the conical shape-forming surface of the punch comes in contact with the end face of the billet (the shank thus enters the hole of the die) and shaping is performed by the working surface B of the punch 1 — distribution of the tube billet 3 into a cone (first processing step).

Затем осуществляют переналадку штампа.Then carry out the readjustment of the stamp.

Для этого поднимают траверсу пресса с пуансоном в верхнее положение, переустанавливают пуансон плоской рабочей поверхностью A вниз, после чего включают ход траверсы вниз и перемещают пуансон 1 до контакта его плоской формообразующей поверхности А с раскатанной на конус заготовкой 3. Производят формообразование - разбортовку конической заготовки в кольцевую деталь (второй этап обработки) до ее наружного диаметра D¹. Включают ход траверсы вверх и снимают готовую деталь с матрицы. Цикл обработки закончен.To do this, raise the crosshead of the press with the punch to the upper position, reinstall the punch with the flat working surface A down, then turn the traverse down and move the punch 1 until its flat forming surface A comes into contact with the workpiece rolled onto a cone. 3. Forming - folding the conical workpiece into an annular part (second processing step) to its outer diameter D ¹ . Turn the traverse up and remove the finished part from the matrix. The processing cycle is completed.

Claims

1. A stamp for the manufacture of annular parts from tube blanks, comprising a matrix with a hole and a punch made with two forming surfaces, one of which is used for preliminary shaping of the workpiece by distribution, and the second for the final shaping of the workpiece to obtain an annular part, characterized in that the punch is made in the shape of a cone, the conical surface of which is intended for preliminary shaping of the workpiece, and the base for the final shaping the preparation of the billet with the receipt of an annular part, while the punch is equipped with two coaxial shanks mounted on the base of the cone and at its top with the possibility of alternating placement in the hole of the matrix during preliminary and final shaping of the billet.

2. The stamp according to claim 1, characterized in that the nominal diameter of the hole of the matrix is equal to the nominal diameter of the shanks of the punch.

3. The stamp according to claim 1, characterized in that the shanks are mounted on the punch with the possibility of removal.

4. The stamp according to claim 1, characterized in that the base of the cone has a diameter greater than the outer diameter of the annular part.

5. The stamp according to claim 1, characterized in that the shank of the punch at the top of the cone is made with a length exceeding the height of the pipe billet.