RU2041761C1

RU2041761C1 - Method and apparatus for making rod products, having end flange and bead in their mean portion

Info

Publication number: RU2041761C1
Application number: RU93006723A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Харитонов; В.Г. Годов; Е.А. Федоров
Original assignee: Акционерное общество "Уральский машиностроительный завод"
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: metal pressure forming. SUBSTANCE: method comprises steps of placing a blank, had been heated up to a forging temperature, in a through groove of a connectable die; performing radial extrusion of the blank with applying of deforming efforts at two sides by two punches; performing formation of a flange by moving the die opposite relative to motion direction of the first upsetting punch; performing formation of a bead by motion of the second punch in a direction, identical with the motion direction of the die. The apparatus for performing the method includes a lower plate, an upper plate, having a multiple-inlet wedge for clamping and moving the die assembly, a device for returning an upper part of the die assembly in its initial position. The lower plate is provided by two sliders, supporting the punches, mounted in them. The upper plate has two wedges for moving the sliders with the punches, being moved one towards another with different speed values and along different distances, depending upon an inclination angle of the wedges. At this operation a motion of one punch coincides with the motion of the die. The other punch moves towards the die. EFFECT: enlarged manufacturing possibilities of the method. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления штамповкой стержневых изделий с утолщениями и устройствам для реализации этих способов. The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of manufacturing stamping rod products with thickenings and devices for implementing these methods.

Изобретение может быть использовано при изготовлении заготовок стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части на универсальном ковочном или штамповочном оборудовании в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных предприятий в условиях мелкосерийного или серийного производства. The invention can be used in the manufacture of rod blanks with a flange at the end and a shoulder in the middle part on universal forging or stamping equipment in the forge and press shops of machine-building enterprises in the conditions of small-scale or mass production.

Известен способ изготовления за один переход изделий с утолщениями на конце и в средней части (авт.св. N 1207606, кл. В 21 J 5/08, 1983), который заключается в том, что холодный конец заготовки зажимают в матрице горизонтально-ковочной машины. Пуансоном с рабочей полостью воздействуют на торец нагретого конца заготовки. Так как участок центральной зоны заготовки нагрет до более высокой температуры, чем участок концевой зоны, то деформирование центральной зоны происходит быстрее, чем концевой. Высадку осуществляют в ручье матрицы, площадь сечения участка ручья под стеpжневую часть изделия которого превышает площадь поперечного сечения заготовки. A known method of manufacturing in one transition products with thickenings at the end and in the middle part (ed. St. N 1207606, class B 21 J 5/08, 1983), which consists in the fact that the cold end of the workpiece is clamped in a horizontal forging matrix cars. A punch with a working cavity acts on the end face of the heated end of the workpiece. Since the portion of the central zone of the workpiece is heated to a higher temperature than the portion of the end zone, the deformation of the central zone occurs faster than the end. Landing is carried out in the creek of the matrix, the cross-sectional area of the portion of the creek under the rod part of the product exceeds the cross-sectional area of the workpiece.

Недостаток способа в том, что он имеет ограниченные возможности и может быть осуществлен только на горизонтально-ковочной машине со специальным нагревательным устройством, которое обеспечивает зонный нагрев заготовки с различными температурами деформируемых участков. The disadvantage of this method is that it has limited capabilities and can only be carried out on a horizontal forging machine with a special heating device that provides zone heating of the workpiece with different temperatures of the deformable sections.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым в качестве прототипа, является способ высадки на стержневых заготовках двух утолщений в штампах со скользящими матрицами на горизонтально-ковочной машине. The closest technical solution to the invention, adopted as a prototype, is a method of planting on the core blanks of two thickenings in dies with sliding dies on a horizontal forging machine.

Для высадки двух утолщений на стержне применяются скользящие матрицы. Задние части блоков-матриц зажимают заготовку. В передних частях этих блоков размещают скользящие ползушки с полостями матриц и дополнительным зажимным ручьем на среднем участке заготовки. Таким образом, заготовка оказывается зажатой по обе стороны участка, подлежащего высадке. При нажатии пуансоном на ползушки скользящие части матриц перемещаются на заданную величину, при этом происходит деформация на участке заготовки под бурт. Одновременно с высадкой бурта в скользящих матрицах высаживается фланец на торце заготовки. Процесс осуществляется при неподвижной зажимной матрице, в которой зажимается свободный участок заготовки, движением пуансона, производящим высадку объема металла на торце заготовки и воздействующим на скользящие матрицы, которые в свою очередь производят высадку бурта в средней части заготовки. To plant two thickenings on the rod, sliding matrices are used. The backs of the matrix blocks clamp the workpiece. In the front parts of these blocks are placed sliding crawlers with matrix cavities and an additional clamping brook in the middle section of the workpiece. Thus, the workpiece is clamped on both sides of the site to be upset. When the punch presses on the crawlers, the moving parts of the matrices move by a predetermined amount, and deformation occurs in the blank section under the shoulder. Simultaneously with the collar disembarkation in sliding matrices, a flange is planted at the end face of the workpiece. The process is carried out with a fixed clamping matrix, in which the free part of the workpiece is clamped, by the movement of the punch, disembarking the volume of metal at the end of the workpiece and acting on the sliding matrix, which in turn produce a collar in the middle part of the workpiece.

Недостаток известного способа в том, что он имеет ограниченные возможности, так как может быть осуществлен на горизонтально-ковочных машинах для ограниченного ряда изделий. Заготовки с большими размерами по длине не могут быть изготовлены известным способом, так как длина блока-матриц ГКМ недостаточна для размещения заготовок с большими размерами между фланцем и буртом. The disadvantage of this method is that it has limited capabilities, as it can be implemented on horizontal forging machines for a limited number of products. Billets with large dimensions in length cannot be made in a known manner, since the length of the block-matrix GKM is insufficient to accommodate billets with large sizes between the flange and the shoulder.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является штамп со скользящей матрицей, содержащий подвижную и неподвижную блок-матрицы и высадочный пуансон. В блоках-матрицах установлены закрепленные матрицы и скользящие вдоль оси ручья матрицы. Между скользящими и закрепленными матрицами расположены возвратные пружины. Движением бокового ползуна смыкаются подвижная и неподвижная блок-матрицы, зажимая заготовку по обе стороны участка, подлежащего высадке на средней части изделия. Ходом высадочного пуансона производится высадка фланца на торце, при этом высадочный пуансон играет роль толкателя скользящей матрицы, движением которой осуществляется высадка бурта в средней части изделия. The closest technical solution to the invention is a stamp with a sliding matrix, containing a movable and fixed block matrix and a landing punch. The matrix blocks have fixed matrices and matrices sliding along the axis of the stream. Between the sliding and fixed matrices, return springs are located. The movement of the side slider closes the movable and fixed block matrix, clamping the workpiece on both sides of the site to be upset on the middle part of the product. During the upsetting punch, the flange is disembarked at the end, while the upsetting punch plays the role of a pusher of the sliding matrix, the movement of which is carried out the landing of the shoulder in the middle part of the product.

Недостатком известного штампа является то, что он имеет ограниченные возможности, так как может быть установлен только на горизонтально-ковочную машину, имеющую боковой и высадочные ползуны. Кроме того, известный штамп предназначен для штамповки поковок, имеющих длину стержня, выступающего за пределы штампа, достаточную для удержания поковки в процессе штамповки. A disadvantage of the known stamp is that it has limited capabilities, since it can only be installed on a horizontal forging machine having side and landing sliders. In addition, the known stamp is intended for stamping forgings having a length of the bar protruding beyond the stamp sufficient to hold the forgings during the stamping process.

Технический результат от использования изобретения заключается в расширении номенклатуры получаемых изделий и снижении трудоемкости изготовления за счет обеспечения однопереходной высадки фланца на торце и бурта в средней части на стержневых заготовках в штампах с разъемными скользящими матрицами. The technical result from the use of the invention is to expand the range of products and reduce the complexity of manufacturing by providing a single junction landing of the flange at the end and the shoulder in the middle part on the rod blanks in dies with detachable sliding matrices.

Это достигается тем, что в способе, заключающемся в приложении деформирующего усилия к прутковой заготовке, размещенной в сквозном ручье разъемной матрицы, и последующем ее радиальном выдавливании в полости большего поперечного сечения, выполненного в матрице, в котором согласно изобретению в процессе радиального выдавливания деформирующее усилие прилагают с двух сторон двумя пуансонами, при этом оформление фланца осуществляют перемещением матрицы навстречу перемещению первого осадочного пуансона, а оформление бурта перемещением второго пуансона в одном направлении с перемещением матрицы. This is achieved by the fact that in the method consisting in applying a deforming force to a bar stock placed in a through stream of a detachable matrix and then radially extruding it into a cavity of a larger cross section made in a matrix in which, according to the invention, a deforming force is applied during radial extrusion on both sides with two punches, while the design of the flange is carried out by moving the matrix towards the movement of the first sedimentary punch, and the design of the shoulder by moving to orogo punch in the same direction with the movement of the matrix.

Устройство для осуществления способа изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части, содержащее верхнюю плиту с клиновым устройством для зажима и перемещения блока матрицы, устройство для возврата верхней половины блока матрицы в исходное положение, нижнюю плиту, блок матрицы, в которой размещены верхняя и нижняя секции разъемной матрицы, при этом клиновое устройство выполнено в виде многозаходного клина, нижняя плита снабжена двумя ползушками с вмонтированными в них пуансонами, оси которых совпадают с центральной осью устройства, а верхняя плита снабжена двумя дополнительными клиньями для перемещения ползушек с пуансонами, которые перемещаются навстречу друг другу с разными скоростями и на разные расстояния в зависимости от угла наклона клиньев. A device for implementing a method of manufacturing rod products with a flange at the end and a shoulder in the middle part, comprising an upper plate with a wedge device for clamping and moving the matrix block, a device for returning the upper half of the matrix block to its original position, lower plate, matrix block in which the upper and lower sections of the detachable matrix, while the wedge device is made in the form of a multi-wedge, the lower plate is equipped with two creepers with punches mounted in them, whose axes coincide with the center the main axis of the device, and the upper plate is equipped with two additional wedges for moving the creepers with punches that move towards each other at different speeds and at different distances depending on the angle of inclination of the wedges.

На фиг.1 показана схема процесса изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части; на фиг.2 устройство в раскрытом положении, общий вид; на фиг.3 устройство в конечной стадии процесса деформирования, продольный разрез; на фиг.4 нижняя половина устройства, план. Figure 1 shows a diagram of the manufacturing process of rod products with a flange at the end and a shoulder in the middle part; figure 2 the device in the open position, General view; figure 3 the device in the final stage of the deformation process, a longitudinal section; figure 4 the lower half of the device, plan.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части осуществляется с помощью устройства, содержащего верхнюю плиту 1 с многозаходным клином 2, выполненным заодно целое с верхней плитой. Наклонные поверхности многозаходного клина 2 имеют угол наклона α. На клине 2 смонтированы откатные планки 3 с наклонными поверхностями 4, на которых откатывается в исходное положение и висит верхняя половина 5 блока матрицы, имеющая цапфы 6. В верхней половине 5 блока матрицы смонтирована верхняя секция разъемной матрицы 7. На верхней плите смонтированы клин 8 с углом наклона α и клин 9 с углом наклона β. The proposed method for the manufacture of rod products with a flange at the end and a shoulder in the middle part is carried out using a device containing an upper plate 1 with a multiple wedge 2, made integrally with the upper plate. The inclined surfaces of the multi-wedge 2 have an inclination angle α. On the wedge 2 mounted sliding plates 3 with inclined surfaces 4, on which is rolled back to its original position and hanging the upper half 5 of the matrix unit having pins 6. In the upper half 5 of the matrix unit mounted the upper section of the split matrix 7. On the upper plate mounted wedge 8 s angle α and wedge 9 with angle β.

Нижняя часть устройства содержит плиту 10 с направляющими планками 11, по которым перемещается нижняя половина 12 блока матрицы, в которой смонтирована нижняя секция 13 разъемной матрицы. На нижней плите 10 смонтированы ползушка 14, в которой установлен осадочный пуансон 15, и ползушка 16, в которой установлен осадочный пуансон 17. Оси осадочных пуансонов 15 и 17 совпадают с центральной осью устройства. Ползушка 14 установлена с возможностью взаимодействия с клином 8, установлена на направляющие 11 и имеет отжимные пружины 18. Ползушка 16 установлена с возможностью взаимодействия с клином 9, установлена на направляющие 11 и имеет отжимные пружины 19. The lower part of the device contains a plate 10 with guide strips 11, along which the lower half 12 of the matrix unit moves, in which the lower section 13 of the detachable matrix is mounted. On the bottom plate 10, a slider 14 is mounted in which the sedimentary punch 15 is mounted, and a slider 16 in which the sedimentary punch 17 is mounted. The axes of the sedimentary punches 15 and 17 coincide with the central axis of the device. The creep 14 is installed with the possibility of interaction with the wedge 8, installed on the guides 11 and has squeezing springs 18. The creeper 16 is installed with the possibility of interaction with the wedge 9, installed on the guides 11 and has squeezing springs 19.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части осуществляется следующим образом. The proposed method for the manufacture of rod products with a flange at the end and a shoulder in the middle part is as follows.

Заготовку, нагретую до ковочной температуры, размещают в сквозном ручье нижней секции 13 разъемной матрицы, установленной в нижней половине 12 блока матрицы. При движении траверсы пресса (на чертеже не показано) вниз смыкаются нижняя 12 и верхняя 5 половина блока матрицы с размещенными в них верхней 7 и нижней 13 секциями матрицы. При дальнейшем опускании траверсы пресса вниз усилие пресса передается через основной многозаходный клин 2 верхней плиты 1 на наклонные поверхности верхней 5 и нижней 12 половины блока матрицы, обеспечивая надежный зажим секций матриц 7 и 13 в течение процесса деформирования заготовки и перемещение блока матрицы в горизонтальном направлении по направляющим планкам 11 нижней плиты 10 навстречу осадочному пуансону 15. A billet heated to forging temperature is placed in the through stream of the lower section 13 of the split matrix installed in the lower half 12 of the matrix block. When the press beam moves (not shown in the drawing), the lower 12 and upper 5 half of the matrix block are closed with the upper 7 and lower 13 sections of the matrix placed in them. With further lowering of the press beam, the press force is transmitted through the main multi-entry wedge 2 of the upper plate 1 to the inclined surfaces of the upper 5 and lower 12 half of the matrix block, providing reliable clamping of the matrix sections 7 and 13 during the deformation of the workpiece and moving the matrix block in the horizontal direction guide strips 11 of the lower plate 10 towards the sedimentary punch 15.

Секции разъемных матриц обеспечивают зажим заготовки на участке L_заж. и закрытие формовочных полостей для оформления фланца и бурта. Одновременно с этим через дополнительный клин 8 усилие пресса передается на ползушку 14, в которой установлен осадочный пуансон 15. Ползушка 14 с осадочным пуансоном 15 по направляющим 11 нижней плиты 10 движется навстречу, блоки-матрицы и пуансон 15 воздействует на торец заготовки, расположенной в сквозном ручье разъемной матрицы и зажатой на участке L_заж. При встречном движении блока матриц и осадочного пуансона происходит радиальное выдавливание металла заготовки в формовочную полость для оформления фланца на торце заготовки. Сумма перемещений L_nI осадочного пуансона 15 и блока разъемной матрицы L_м равна длине заготовки на высадку фланца L_выс.I. В процессе деформирования, так как углы наклона основного клина 2 и дополнительного клина 8 равны (угол α), блок матрицы и осадочный пуансон 15 совершают одинаковые перемещения, равные

L_м=L_nI. Кроме того, через клин 9 усилие пресса передается на ползушку 16, в которой установлен осадочный пуансон 17. Осадочный пуансон с ползушкой по направляющим 11 плиты 10 движется вслед за блоком матрицы и воздействует одновременно с пуансоном 15 на другой торец заготовки, расположенной в сквозном ручье разъемных матриц 7 и 13 на участке L_nII, при этом металл заготовки выдавливается пуансоном 17 в полость для бурта, расположенную в сквозном ручье разъемных матриц 7 и 13.The sections of the split dies provide clamping of the workpiece in the area L _zh. and closing the molding cavities to form the flange and shoulder. At the same time, through an additional wedge 8, the press force is transmitted to the creep 14, in which the sedimentary punch 15 is installed. The creep 14 with the sedimentary punch 15 along the guides 11 of the lower plate 10 moves towards each other, the matrix blocks and the punch 15 act on the end face of the workpiece located in the through creek detachable matrix and sandwiched in the area L _zh . In the oncoming movement of the matrix block and the sedimentary punch, the workpiece metal is radially extruded into the molding cavity to form the flange on the end face of the workpiece. The sum of the displacements L _{nI of the} sedimentary punch 15 and the detachable matrix block L _m is equal to the length of the workpiece to _{fit the} flange L _{high I.} In the process of deformation, since the inclination angles of the main wedge 2 and the additional wedge 8 are equal (angle α), the matrix unit and the sedimentary punch 15 make the same movements equal to

L _m = L _nI. In addition, through the wedge 9, the press force is transmitted to the creeper 16, in which the sedimentary punch 17 is installed. The sedimentary punch with the crawler along the guides 11 of the plate 10 moves after the matrix block and acts simultaneously with the punch 15 on the other end of the workpiece located in the through

stream matrices

7 and 13 on the plot L _nII , while the metal of the workpiece is extruded by the punch 17 into the shoulder cavity located in the through stream of

detachable matrices

7 and 13.

В процессе деформирования блок матрицы совершает перемещение L_м, а осадочный пуансон 17 перемещение L_nII.In the process of deformation, the matrix block moves L _m , and the sedimentary punch 17 moves L _nII .

За счет разности перемещений осадочного пуансона 17 и блока матриц L_nII-L_м происходит деформирование участка заготовки L_высII, металл заготовки выдавливается в полость разъемных матриц, происходит оформление бурта в средней части стержневой заготовки. Величина перемещения матриц и пуансона 15 определяется углом наклона основного клина α, а перемещение пуансона 17 углом наклона β дополнительного клина 9.Due to the difference in the displacements of the sedimentary punch 17 and the block of matrices L _nII -L _m , the section of the workpiece L _{deformation II is deformed} , the metal of the workpiece is extruded into the cavity of the detachable matrices, the shoulder is formed in the middle part of the core workpiece. The magnitude of the movement of the matrices and the punch 15 is determined by the angle of inclination of the main wedge α, and the movement of the punch 17 by the angle of inclination β of the additional wedge 9.

После операции высадки бурта и фланца траверса пресса поднимается, ползушки 14 и 16 и нижняя половина 12 блока матрицы отводятся в исходное положение усилием пружин 18 и 19. Верхняя половина 5 блока матрицы под собственным весом, по наклонным поверхностям 4 откатных планок 3 занимают исходное положение и повисают на цапфах 6. After the landing operation, the shoulder and the traverse flange of the beam press rises, the crawlers 14 and 16 and the lower half 12 of the matrix block are reset to the initial position by the force of the springs 18 and 19. The upper half 5 of the matrix block under its own weight, along the inclined surfaces of the 4 sliding strips 3 occupy the initial position and hang on trunnions 6.

П р и м е р. Требуется изготовить заготовку под последующую штамповку на гидравлическом прессе, имеющую стержневую часть диаметром 80 мм, фланец на торце диаметром 140 мм длиной 145 мм. Расстояние между фланцем и буртом 270 мм при общей длине изделия 715 мм. С этой целью берут круглый прокат диаметром 80 мм длиной 1060 мм. Перед высадкой прокат нагревают до ковочной температуры, а затем укладывают в штамп. Усилием пресса через основной многозаходный клин осуществляют зажим заготовки в сквозном ручье разъемной матрицы и совместно с дополнительным клином осуществляют встречное движение блока матрицы и осадочного пуансона, которое составляет

=222,5 мм.PRI me R. It is required to make a blank for subsequent stamping on a hydraulic press having a rod part with a diameter of 80 mm, a flange at the end with a diameter of 140 mm and a length of 145 mm. The distance between the flange and the shoulder is 270 mm with a total product length of 715 mm. To this end, take round steel with a diameter of 80 mm and a length of 1060 mm. Before disembarkation, the steel is heated to forging temperature, and then placed in a stamp. The force of the press through the main multi-entry wedge clamps the workpiece in the through stream of the split matrix and, together with the additional wedge, counter-moves the block of the matrix and the sedimentary punch, which is

= 222.5 mm.

Одновременно с этим другой высадочный пуансон под действием дополнительного клина перемещается вслед за блоком матрицы и совершает перемещение 265,5 мм (222,5 мм перемещение матрицы и плюс 43 мм, необходимые для высадки бурта). Металл заготовки выдавливается в полости для фланца и бурта, образуя заготовку с заданными параметрами. At the same time, another landing die under the action of an additional wedge moves after the matrix block and moves 265.5 mm (222.5 mm die movement plus 43 mm necessary for landing the shoulder). The metal of the workpiece is extruded into the cavity for the flange and the shoulder, forming a workpiece with the specified parameters.

Предлагаемый способ изготовления стержневых изделий с фланцем на торце и буртом в средней части и устройство для его осуществления позволит снизить трудоемкость изготовления заготовок за счет обеспечения однопереходной высадки, значительно расширить технологические возможности штампов со скользящими разъемными матрицами с приводом от клинового устройства, что позволит без значительных капитальных затрат на приобретение специального оборудования изготавливать на гидравлических прессах заготовки под последующую штамповку и поковки типа стержень с двумя утолщениями. The proposed method for the manufacture of core products with a flange at the end and a shoulder in the middle part and a device for its implementation will reduce the complexity of manufacturing workpieces by providing a single junction landing, significantly expand the technological capabilities of dies with sliding split dies driven by a wedge device, which will allow without significant capital the cost of acquiring special equipment to produce blanks for subsequent stamping and forks on hydraulic presses ki-type rod with two thickenings.

Claims

1. A method of manufacturing core products with a flange at the end and a shoulder in the middle part, comprising applying a deforming force to a bar stock placed in a through stream of a detachable matrix, and its subsequent radial extrusion into cavities of a larger cross section, made in a matrix, characterized in that in the process of radial extrusion, a deforming force is applied from two sides by two punches, while the design of the flange is carried out by moving the matrix towards the movement of the first sedimentary punch, and the design of the shoulder by moving the second punch in one direction with the movement of the matrix.

2. A device for the manufacture of core products with a flange at the end and a shoulder in the middle part, comprising a top plate with a wedge device for clamping and moving the matrix block, a device for returning the upper half of the block to its original position, the lower plate, the matrix block in which the upper and the lower section of the detachable matrix, characterized in that the wedge device is made in the form of a multi-wedge, the lower plate is equipped with two creepers with punches mounted in them, the axes of which coincide with the central axis of the mouth the top plate with two additional wedges for moving the creepers with punches, which are installed with the ability to move towards each other at different speeds and at different distances depending on the angle of inclination of the wedges, while the direction of movement of one punch coincides with the direction of movement of the matrix, and the other the punch is mounted to move towards the matrix.