RU2008124C1

RU2008124C1 - Large-sized crankshaft forming method

Info

Publication number: RU2008124C1
Authority: RU
Inventors: Л.В. Харитонов; В.Г. Годов; Е.А. Федоров; Н.Ф. Рудалев; И.С. Катков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: plastic working of metals. SUBSTANCE: method involves turning down truncated cone-shaped barrels in blank prior to forming; heating blank and placing it into die so that maximum diameters of one pair of barrels are oriented towards forming punch; conducting forming for one press pass, with bending force being simultaneously applied perpendicularly to blank axis and upsetting force being applied along blank axis. EFFECT: increased efficiency and high quality of crankshafts. 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления заготовок крупногабаритных коленчатых валов. The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of manufacturing blanks of large crankshafts.

Изобретение может быть использовано при изготовлении заготовок крупногабаритных коленчатых валов на гидравлических и кривошипных прессах в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных предприятий. The invention can be used in the manufacture of blanks of large crankshafts on hydraulic and crank presses in the forging shops of engineering enterprises.

Известен способ штамповки крупногабаритных коленчатых валов методом гибки с высадкой из заготовок, проточенных на отдельные цилиндрические бочки (Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства. Москва: Машиностроение, 1976, с. 483, рис. 321). A known method of stamping large crankshafts by bending with upsetting from workpieces machined into individual cylindrical barrels (Okhrimenko Y. M. Technology of forging and stamping. Moscow: Mechanical Engineering, 1976, S. 483, Fig. 321).

Недостаток известного способа состоит в том, что при оформлении колена на его щеках со стороны воздействия гибочного пуансона образуется утяжка металла на затылках щек, в местах перехода их толщины на внутреннюю поверхность, что недопустимо при изготовлении коленвалов с плоскими затылками щек для механического крепления к ним противовесов. The disadvantage of this method is that when designing the knee on its cheeks from the side of the impact of the bending punch, a metal tightening is formed on the nape of the cheeks, at the places of transition of their thickness to the inner surface, which is unacceptable in the manufacture of crankshafts with flat nape of the cheeks for mechanical mounting of counterweights to them .

Известен также способ изготовления коленчатых валов и устройство для его осуществления (авт. свид. N 1230739, кл. B 21 K 1/08, 1984), который заключается в том, что при штамповке коленчатых валов методом гибки с высадкой участки заготовки под щеки протачивают на отдельные цилиндрические бочки, объем которых выбирают с учетом объема утяжки металла, щеки формируют высотой, превышающей номинальную их высоту на величину, равную объему утяжки, а по окончании гибки и высадки производят осадку щек по высоте до номинального их размера. There is also known a method of manufacturing crankshafts and a device for its implementation (ed. Certificate N 1230739, class B 21 K 1/08, 1984), which consists in the fact that when stamping crankshafts by bending with upsetting sections of the workpiece under the cheeks are pierced on individual cylindrical barrels, the volume of which is selected taking into account the volume of metal tightening, the cheeks are formed with a height exceeding their nominal height by an amount equal to the volume of the tightening, and at the end of bending and upsetting, the cheeks are sedimented up to their nominal size.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления коленчатых валов и устройство для его осуществления, принятый в качестве прототипа изобретения [1] . Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing crankshafts and a device for its implementation, adopted as a prototype of the invention [1].

Известный способ (прототип) заключается в том, что производят гибку шейки и высадку щек, после совершения этих этапов деформирования гибку прекращают, осуществляя окончательное формирование щек высадкой. Устройство имеет формообразующие секции матриц, пуансон для гибки и механизм снятия рабочего усилия с пуансона в виде приводной и неподвижной гребенок, размещенных с возможностью взаимодействия между собой. На заключительной стадии обработки заготовки за счет перемещения приводной гребенки с пуансона снимается рабочее усилие, в результате чего гибка колена не производится, а происходит доштамповка высадкой щек колена. The known method (prototype) is that the neck is bent and cheeks are planted, after these stages of deformation are completed, the bending is stopped, and the cheeks are finally formed by planting. The device has forming sections of the matrices, a punch for bending, and a mechanism for removing the working force from the punch in the form of drive and fixed combs, arranged to interact with each other. At the final stage of processing the workpiece by moving the drive comb, the working force is removed from the punch, as a result of which the knee is not bent, and the knee cheeks are stamped.

Недостатками известного способа являются сложность конструкции устройства для осуществления способа, ввиду наличия механизма снятия рабочего усилия с пуансона в виде приводной и неподвижной гребенок и механизма перемещения приводной гребенки; повышенная трудоемкость штамповки колена за счет остановки пресса в процессе деформирования колена для включения в работу механизма снятия рабочего усилия с пуансона. The disadvantages of the known method are the design complexity of the device for implementing the method, due to the presence of a mechanism for removing the working force from the punch in the form of a drive and a fixed comb and a mechanism for moving the drive comb; increased complexity of knee stamping due to stop of the press during knee deformation in order to turn on the mechanism for removing the working force from the punch.

Целью изобретения является повышение качества коленчатых валов путем предотвращения образования утяжки металла на торцах щек; снижение трудоемкости при изготовлении коленчатых валов гибкой с высадкой за счет обеспечения непрерывности процесса штамповки. The aim of the invention is to improve the quality of crankshafts by preventing the formation of metal tightening on the ends of the cheeks; reduction of labor intensity in the manufacture of crankshafts flexible with upsetting by ensuring the continuity of the stamping process.

Сущность изобретения заключается в том, что для осуществления указанной цели в способе штамповки крупногабаритных коленчатых валов путем формирования щек и шейки колена одновременным приложением к заготовке усилия гибки перпендикулярно ее оси и усилия высадки вдоль ее оси, перед штамповкой на заготовках протачивают бочки, имеющие форму усеченных конусов, наибольшие диаметры основания которых больше номинальных расчетных на величину утяжки, а меньшие диаметры соответствуют номинальному расчетному для образования щек. Формообразование колена производят таким образом, чтобы наибольшие диаметры оснований одной пары усеченных конусов были обращены к гибочному пуансону. The essence of the invention lies in the fact that in order to achieve this goal in a method of stamping large crankshafts by forming cheeks and a neck of the knee while applying bending forces to the workpiece perpendicular to its axis and the upsetting force along its axis, barrels shaped like truncated cones are pumped into the blanks before stamping , the largest diameters of the base of which are larger than the nominal design by the amount of tightening, and smaller diameters correspond to the nominal design for the formation of cheeks. The knee is formed in such a way that the largest base diameters of one pair of truncated cones are facing the bending punch.

На фиг. 1 представлена исходная заготовка, общий вид; на фиг. 2 - процесс гибки с высадкой колена в начальный момент; на фиг. 3 - готовое колено вала; на фиг. 4 - процесс штамповки колена в конечном положении. In FIG. 1 shows the initial blank, general view; in FIG. 2 - the process of bending with the knee landing at the initial moment; in FIG. 3 - finished knee shaft; in FIG. 4 - the process of stamping the knee in the final position.

Предлагаемый согласно изобретению способ штамповки коленчатых валов осуществляется в следующей последовательности. Proposed according to the invention a method of stamping crankshafts is carried out in the following sequence.

На заготовке 1 перед штамповкой протачивают бочки, имеющие форму усеченных конусов высотой l₁. Наибольший диаметр основания бочки конуса D₁ больше номинального расчетного диаметра для образования щеки на величину утяжки (устанавливается экспериментально), меньший диаметр D₂ соответствует номинальному расчетному для образования щеки. Проточка d длиной l₂ выполняется по номинальным размерам шеек вала. Нагретую заготовку 1 укладывают проточенными шейками d с бочками высотой l₁ на нижние секции матриц 2 и 3 так, чтобы одна пара бочек, имеющих форму усеченных конусов, располагалась по центру штампа, при этом наибольшие диаметры D₁ были обращены к гибочному пуансону. Другие пары бочек, не участвующие в деформировании, располагаются в нижних вкладышах 4 и 5, которые установлены в ползушках 6 и 7. При ходе траверсы пресса вниз верхние секции полуматриц 8 и 9 к верхние вкладыши 10 и 11, расположенные в верхних крышках 12 и 13, смыкаются с нижними, образуя блоки высадочных полуматриц.On the workpiece 1 before stamping barrels are shaped, having the form of truncated cones with a height of l ₁ . The largest diameter of the base of the cone barrel D _{1 is} greater than the nominal design diameter for cheek formation by the amount of tightening (established experimentally), the smaller diameter D ₂ corresponds to the nominal design for cheek formation. A groove d of length l ₂ is performed according to the nominal dimensions of the shaft necks. The heated preform 1 is laid with grooved necks d with barrels of height l ₁ on the lower sections of the matrices 2 and 3 so that one pair of barrels having the shape of truncated cones is located in the center of the die, with the largest diameters D ₁ facing the bending punch. Other pairs of barrels that are not involved in the deformation are located in the lower liners 4 and 5, which are installed in the cogs 6 and 7. During the traverse of the press down the upper sections of the half-matrices 8 and 9 to the upper liners 10 and 11 located in the upper covers 12 and 13 , merge with the lower ones, forming blocks of landing half-matrices.

Гибочный пуансон 14 охватывает проточку диаметром d. Осуществляют операцию гибки с высадкой элемента заготовки, предназначенного для изготовления одного колена, при которой к заготовке прикладывают с помощью гибочного пуансона усилие перпендикулярно оси заготовки и одновременно с помощью блоков высадочных полуматриц, перемещаемых в горизонтальном направлении, производят высадку щек. Bending punch 14 covers a groove of diameter d. The bending operation is carried out with the upsetting of a workpiece element intended for the manufacture of one elbow, in which a force is applied to the workpiece using a bending punch perpendicular to the axis of the workpiece and, at the same time, cheeks are planted using the upset half-matrix blocks moving in the horizontal direction.

При этом неизбежно образующаяся утяжка в местах перехода толщины щеки на внутреннюю поверхность щеки со стороны воздействия изгибающего усилия компенсируется за счет избытка металла, заложенного в конусную часть заготовки. Щеки вала приобретают на торцах требуемую форму без применения дополнительных операций, связанных с остановкой пресса в процессе формирования колена. In this case, an inevitably formed contraction at the points of transition of the thickness of the cheek to the inner surface of the cheek from the side of the bending force is compensated by the excess metal embedded in the conical part of the workpiece. The cheeks of the shaft acquire the required shape at the ends without the use of additional operations associated with stopping the press during the formation of the knee.

П р и м е р. Изготавливали колено вала, которое имело размеры:
A = 330 мм, а₁ = а₂ = 110 мм, В = 540 мм, b = 160 мм, d = 310 мм. Использовали заготовку с бочками, имеющими форму усеченных конусов с размерами: l₁ = 168 мм, l₂ = 110 мм, d = 310 мм, D₁ = 400 мм, D₂ = 375 мм.PRI me R. A shaft bend was made which had dimensions:
A = 330 mm, and ₁ = a ₂ = 110 mm, B = 540 mm, b = 160 mm, d = 310 mm. We used a blank with barrels having the shape of truncated cones with dimensions: l ₁ = 168 mm, l ₂ = 110 mm, d = 310 mm, D ₁ = 400 mm, D ₂ = 375 mm.

Материал заготовки - сталь 38ХН3МА по ГОСТ 4543-71. Часть исходной заготовки длиной L нагревали до ковочной температуры 1180^оС на электронагревательной установке ТПЧ.The workpiece material is steel 38XH3MA according to GOST 4543-71. Part of the original blank length L is heated up to forging temperature of ^about 1180 C in an electric installation TFC.

Нагретую часть заготовки подвергли гибке и высадке. Штамповку осуществляли на ковочном гидравлическом прессе усилием 4000 тс. Процесс штамповки колена осуществлялся непрерывно без остановки пресса, при этом размеры щеки коленвала по окончании операции штамповки получили в пределах номинальных размеров готового изделия (поковки). The heated portion of the preform was subjected to bending and upsetting. Stamping was carried out on a forging hydraulic press with a force of 4000 ton-force. The process of stamping the knee was carried out continuously without stopping the press, while the dimensions of the cheek of the crankshaft at the end of the stamping operation were obtained within the nominal dimensions of the finished product (forging).

Использование предлагаемого способа в сравнении с прототипом обеспечивает следующие преимущества:
значительно снижается трудоемкость штамповки заготовок коленчатых валов с высокими качественными характеристиками;
возможность использования штампа-установки для изготовления заготовок коленчатых валов с различной формой щек (с плоскими или скошенными затылками). (56) Авторское свидетельство СССР N 1348053, кл. B 21 K 1/08, 1987. Using the proposed method in comparison with the prototype provides the following advantages:
significantly reduces the complexity of stamping billets of crankshafts with high quality characteristics;
the possibility of using a stamp-set for the manufacture of billets of crankshafts with various cheek shapes (with flat or beveled nape). (56) Copyright certificate of the USSR N 1348053, cl. B 21 K 1/08, 1987.

Claims

METHOD FOR PUNCHING LARGE-SIZED CRANKSHAFT by forming cheeks and neck of the knee by simultaneously applying bending forces to the workpiece perpendicular to its axis and landing force along its axis, characterized in that, in order to reduce the complexity of manufacturing and improve the quality of crankshafts by preventing metal tightening at the ends of the cheeks , before stamping on the blanks, barrels having the shape of truncated cones are pierced, the largest diameters of the bases of which are larger than the nominal design by the amount of tightening, and smaller s correspond to the nominal design for the formation of the cheek, while the shaping of the knee is carried out so that the largest diameters of the bases of one pair of truncated cones are facing the bending punch.