RU2163175C1

RU2163175C1 - Die set for restoring axially symmetrical annular parts

Info

Publication number: RU2163175C1
Application number: RU99111910/02A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Шибаков; Д.Л. Панкратов
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: processes for restoring annular axially symmetrical parts by plastic deformation due to introducing tool of predetermined shape to worn part. SUBSTANCE: die set includes upper and lower plates supporting die and punch respectively. Working surfaces of die and punch are turned one to another and they have deforming and shaping portions. Working surfaces of deforming portions of die and punch are in the form of annular tooth with inclined face directed towards worn surface. Working surfaces of shaping portions are provided with cone. Behind deforming portion on lower and upper plates there are pressure rings with rough contact surface. EFFECT: enhanced quality of restored part due to uniform shaping of restored surface of part, enlarged assortment of restored parts. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии восстановления кольцевых осесимметричных деталей пластической деформацией путем внедрения в изношенную деталь инструмента определенной конфигурации. The invention relates to a technology for restoring annular axisymmetric parts by plastic deformation by introducing a particular configuration into a worn tool part.

Известно устройство для восстановления деталей, например, линейного измерительного инструмента путем направленной размерной объемной вытяжки (1). Устройство содержит корпус с крышкой, бойки, винт ограничитель. A device for restoring parts, for example, a linear measuring tool by directional dimensional volumetric drawing (1). The device includes a housing with a cover, strikers, screw limiter.

Известен штамп для правки-калибровки кольцевых деталей, содержащий нижнюю плиту с опорным кольцом и расположенными вокруг него секциями матрицы и верхнюю плиту, несущую центральный клин в виде усеченной пирамиды, на боковых сторонах которой посредством шпонок размещены с возможностью перемещения внутренние секции пуансона, а на малом основании жестко закреплено удерживающее кольцо, причем со стороны большого основания пирамиды на секциях пуансона свободно установлено уравновешивающее кольцо, и снабженный неподвижно смонтированным на верхней плите монтажным кольцом и жестко связанными с последним дополнительными внешними секциями пуансона, а также вставками, закрепленными на внутренних секциях пуансона (2). Known stamp for editing-calibration of ring parts, containing a lower plate with a support ring and sections of the matrix located around it and an upper plate bearing a central wedge in the form of a truncated pyramid, on the sides of which, with the help of dowels, the inner sections of the punch are placed with the possibility of movement, and on the small a holding ring is rigidly fixed to the base, and from the side of the large base of the pyramid on the sections of the punch a balancing ring is freely installed, and provided with a fixed mounted a top plate and a mounting ring rigidly associated with the last additional external sections of the punch, and the inserts, fixed to the inner sections of the punch (2).

Известен также штамп для восстановления зубчатых колес, содержащий верхнюю и нижнюю плиты с установленными на них верхним и нижним пуансоном с рабочими поверхностями и секционной матрицей с полостью, а также оправку, при этом торцевая и часть боковой поверхности полости матрицы образованы поверхностями, расположенными с охватом зоны износа зубьев по длине двух конусов, основания которых обращены к нижнему пуансону, а рабочая поверхность нижнего пуансона образована поверхностями двух сопряженных между собой конусов, наружный из которых расположен с охватом зубьев (3). A stamp for restoration of gears is also known, comprising an upper and lower plate with an upper and lower punch mounted on them with working surfaces and a sectional matrix with a cavity, as well as a mandrel, while the end and part of the side surface of the matrix cavity are formed by surfaces located with the coverage of the zone wear of the teeth along the length of two cones, the bases of which are facing the lower punch, and the working surface of the lower punch is formed by the surfaces of two conjugated cones, the outer of which It is covering the teeth (3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является штамп для восстановления цилиндрических зубчатых колес, содержащий пуансон и матрицу, на рабочих поверхностях которых, обращенных одна к другой, выполнены кольцевые выступы, а также оправку, при этом торцевая поверхность зубчатой части матрицы со стороны пуансона выполнена скошенной в направлении от основания зубьев к их вершине, а кольцевые выступы пуансона и матрицы смещены один относительно другого и выполнены в соотношении d>d₁; h>h₁, где d - диаметр выступа пуансона, d₁ - диаметр выступа матрицы; h - высота выступа пуансона, h₁ - высота выступа матрицы (4).The closest in technical essence and the achieved effect is a stamp for the restoration of cylindrical gears containing a punch and a matrix, on the working surfaces of which are facing one another, annular protrusions are made, as well as a mandrel, while the end surface of the gear part of the matrix from the punch side is made beveled in the direction from the base of the teeth to their apex, and the annular protrusions of the punch and the matrix are offset from one another and are made in the ratio d> d ₁ ; h> h ₁ , where d is the diameter of the protrusion of the punch, d ₁ is the diameter of the protrusion of the matrix; h is the height of the protrusion of the punch, h ₁ is the height of the protrusion of the matrix (4).

Недостатком известного штампа является низкое качество восстанавливаемых деталей из-за неравномерного формирования восстанавливаемой поверхности детали, а также невозможность восстановления деталей, имеющих сквозные отверстия и большие полости. A disadvantage of the known stamp is the low quality of the restored parts due to the uneven formation of the restored surface of the part, as well as the inability to restore parts having through holes and large cavities.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества восстанавливаемых деталей за счет равномерного формирования восстанавливаемой поверхности детали и расширение их номенклатуры. The task of the invention is to improve the quality of the restored parts due to the uniform formation of the restored surface of the part and the expansion of their range.

Для этого в известном штампе, содержащем верхнюю и нижнюю плиты, с установленными на них матрицей и пуансоном с рабочими поверхностями, обращенными друг к другу и имеющими деформирующую и формообразующие части, выталкиватель, рабочие поверхности деформирующих частей матрицы и пуансона выполнены в виде кольцевого зуба с наклонной гранью, направленной в сторону изношенной поверхности детали, а их формообразующие части выполнены с образованием конуса для придания формы и размеров, при этом на нижней и верхней плитах за их деформирующими частями установлены прижимные кольца, контактная поверхность которых выполнена шероховатой. To do this, in a known stamp containing the upper and lower plates, with the matrix and punch installed on them, with working surfaces facing each other and having deforming and forming parts, the ejector, the working surfaces of the deforming parts of the matrix and punch are made in the form of an annular tooth with an inclined face directed towards the worn surface of the part, and their forming parts are made with the formation of a cone to give shape and size, while on the lower and upper plates behind their deforming h styami mounted clamping rings, the contact surface of which is roughened.

На фиг. 1 представлена схема штампа для восстановления осесимметричных деталей (цилиндрических поверхностей);
На фиг. 2 - схема заполнения металлом штампа (для восстановления конических поверхностей).In FIG. 1 shows a stamp scheme for restoring axisymmetric parts (cylindrical surfaces);
In FIG. 2 is a diagram of filling a stamp with metal (for restoring conical surfaces).

Штамп содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 плиты с установленными на них матрицей 3, пуансоном 4, с рабочими поверхностями, имеющими деформирующую часть в виде кольцевого зуба 5, наклонная грань которого направлена в сторону изношенной поверхности, и формообразующую часть с образованием конуса 6. На нижней 2 и верхней 1 плитах за деформирующей частью 5 установлены прижимные кольца 7, контактная поверхность которых выполнена шероховатой. Кольца 7 подпружинены пружинами 8. Для того, чтобы исключить деформирование неизношенной части детали 9, в штампе имеются штифты 10. Чтобы избежать деформации восстановленной детали в момент, выталкивания в штампе предусмотрен кольцевой выталкиватель 11, распределяющий выталкивающую силу равномерно по нижней плоскости детали. The stamp contains the upper 1 and lower 2 plates with a matrix 3 mounted on them, a punch 4, with working surfaces having a deforming part in the form of an annular tooth 5, an inclined face of which is directed towards the worn surface, and a forming part with the formation of a cone 6. On the bottom 2 and the upper 1 plates behind the deforming part 5, clamping rings 7 are installed, the contact surface of which is made rough. The rings 7 are spring-loaded by the springs 8. In order to prevent deformation of the non-worn part of the part 9, pins are provided in the stamp 10. To avoid deformation of the restored part at the time of pushing out, an annular ejector 11 is provided in the stamp to distribute the expelling force uniformly along the lower plane of the part.

Штамп работает следующим образом. При сближении верхней 1 и нижней 2 плит штампа с деталью 9 соприкасаются в начале прижимные кольца 7 с шероховатой поверхностью. При этом под действием пружин 8 создается напряженное состояние в приконтактном слое детали 9, что и приводит к появлению зоны затрудненного течения. При дальнейшем сближении половинок штампа в тело внедряются кольцевые зубья пуансона 4 и матрицы 3 и вытесняют металл в направлении изношенной поверхности. Если в конструкции детали имеются отверстия, то для сохранения их формы и размеров в штампе устанавливаются штифты 10. The stamp works as follows. When the upper 1 and lower 2 plates of the stamp come closer to the part 9, at the beginning, the clamping rings 7 touch with a rough surface. In this case, under the action of the springs 8, a stress state is created in the contact layer of the part 9, which leads to the appearance of a zone of obstructed flow. With a further approach of the halves of the stamp, the annular teeth of the punch 4 and the matrix 3 are introduced into the body and displace the metal in the direction of the worn surface. If there are holes in the construction of the part, then pins 10 are installed in the stamp to preserve their shape and size.

Для придания формы и размеров восстанавливаемой поверхности используют конусы 6 (фиг. 1 - для восстановления цилиндрических поверхностей; фиг. 2 - для восстановления конических поверхностей). To give the shape and size of the surface to be restored, cones 6 are used (Fig. 1 - to restore cylindrical surfaces; Fig. 2 - to restore conical surfaces).

Чтобы избежать деформации восстановленной детали в момент выталкивания, в штампе предусмотрен кольцевой выталкиватель 11, распределяющий выталкивающую силу равномерно по нижней плоскости детали. Так как восстанавливаемые детали в процессе эксплуатации имеют различную величину износа, штамп должен в своей конструкции иметь специально предусмотренные в труднодоступных местах магазины, служащие для вытекания излишек металла. To avoid deformation of the restored part at the time of pushing, an annular ejector 11 is provided in the stamp, which distributes the pushing force evenly along the lower plane of the part. Since the restored parts during operation have different amounts of wear, the stamp must in its design have specially designed shops in hard-to-reach places that serve to drain excess metal.

Для исключения течения металла в нежелательном направлении и искажения формы и размеров детали в непосредственной близости от места внедрения инструмента располагается зона затрудненного течения. Зона затрудненного течения образуется за счет использования в конструкции штампа прижимных колец 7 с комбинацией контактных условий на рабочей поверхности, позволяющих на основании явления анизотропии трения увеличивать зону прилипания, а также для создания в восстанавливаемой детали напряженного состояния объемного сжатия. To exclude the flow of metal in an undesirable direction and distortion of the shape and size of the part in the immediate vicinity of the place of introduction of the tool is a zone of obstructed flow. The difficult flow zone is formed due to the use of clamping rings 7 in the stamp design with a combination of contact conditions on the working surface, which, based on the phenomenon of friction anisotropy, increase the adhesion zone and also create a stress state of volumetric compression in the reconstructed part.

Применение кольцевого выталкивателя, исключает искажение формы детали при выталкивании ее из штампа. The use of an annular ejector eliminates distortion of the shape of the part when it is ejected from the stamp.

Применимость данного способа восстановления возможно при наличии места на поверхности детали для внедрения зуба. The applicability of this restoration method is possible if there is space on the surface of the part for the introduction of the tooth.

При выборе места восстановления необходимо учитывать то, что след, оставленный инструментом, не должен влиять на эксплуатационные свойства детали, ее прочность и жесткость. Место для внедрения зуба должно находиться в непосредственной близости от изношенной поверхности, так как металл из зоны внедрения может быть перемещен лишь на небольшое расстояние. В случае если деталь не имеет сплошной зоны для внедрения кольцевого зуба вследствие нахождения отверстий, пазов и т.д. в непосредственной близости от восстанавливаемой поверхности, то возможно внедрение сегментов зуба в нескольких местах. Необходимо также условие равенства суммы объемов изношенного металла (максимального) и удаляемого при механической обработке объему металла, вытесняемому при восстановлении внедряемым зубом. Температурный интервал процесса восстановления выбирается на основании требуемых пластических характеристик металла детали. Предпочтение следует отдавать методам холодного деформирования, так как нагрев повышает трудоемкость процесса. When choosing a recovery site, it is necessary to take into account that the trace left by the tool should not affect the operational properties of the part, its strength and rigidity. The place for tooth implantation should be in close proximity to the worn surface, since metal from the implantation zone can only be moved a short distance. If the part does not have a continuous zone for the introduction of an annular tooth due to finding holes, grooves, etc. in the immediate vicinity of the surface being restored, it is possible to introduce tooth segments in several places. It is also necessary that the sum of the volumes of the worn-out metal (maximum) is equal to the volume of metal removed during mechanical processing that is displaced during restoration by the implanted tooth. The temperature range of the recovery process is selected based on the required plastic characteristics of the metal of the part. Preference should be given to cold deformation methods, since heating increases the complexity of the process.

Источники информации:
1. Авт. св. СССР N 1678784, М.кл. B 23 P 6/00.Sources of information:
1. Auth. St. USSR N 1678784, M.cl. B 23 P 6/00.

2. Патент РФ N 2008113, М.Кл. B 21 D 3/10. 2. RF patent N 2008113, M. Cl. B 21 D 3/10.

3. Авт. св. СССР N 1225746, М.Кл. B 23 P 6/00. 3. Auth. St. USSR N 1225746, M.C. B 23 P 6/00.

4. Авт. св. СССР N 1006149, М.Кл. B 23 P 6/00. 4. Auth. St. USSR N 1006149, M.C. B 23 P 6/00.

Claims

A stamp for restoring worn axisymmetric ring parts, containing the upper and lower plates with the matrix and punch installed on them, with working surfaces facing each other and having a deforming and forming part, an ejector, characterized in that it is equipped with mounted on the upper and lower plates for the deforming parts of the working surfaces of the punch and the matrix with clamping rings with a rough contact surface, the working surfaces of the deforming parts of the matrix and punch are made in the form of an annular tooth with an inclined edge directed towards the worn surface of the part, and their forming parts are made with the formation of a cone to give shape and size.