RU2226444C2

RU2226444C2 - Method for hot die forging of blank of body of steering system drawbar

Info

Publication number: RU2226444C2
Application number: RU2002112975/02A
Authority: RU
Inventors: О.С. Железков; И.Г. Гун; Д.Р. Юсупов; И.Ю. Мезин; П.Е. Левченко; Ю.В. Калмыков
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное объдинение "БелМаг"
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, possibly hot die forging of blanks of drawbars of steering mechanisms. SUBSTANCE: method comprises steps of heating forged portion of initial blank; preliminarily forging head by three transitions while clamping blank in die halves; finally forging head in the form of cup having zone being transition to rod with oval cross section; at first and second transitions of preliminarily forging forming head in the form of two cones joined by their large bases. Diameter of bases consists 1.2 - 1.4 of diameter of initial blank made during first transition and 1.7 -1.9 of diameter of initial blank for head made during second transition. Height of each cone consists 1.8 - 2.0 diameters of initial blank for head made at first transition and 1.6 - 1.7 of diameter of initial blank for head made at second transition. At third transition of preliminary forging step spherical head is formed; said head has tore-like portion with radius equal to 0.3 - 0.4 of diameter of initial blank. Then blank is locally clamped in die halves along its portion joined with formed head. EFFECT: enhanced stability of forging process, lowered number of rejected parts, reduced metal consumption. 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячей штамповке заготовок корпусов рулевых тяг.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for hot stamping of blanks of steering link bodies.

Известен способ изготовления заготовок корпусов рулевых тяг, включающий нагрев заготовки, поперечно-клиновую прокатку заготовки с формированием стержневого участка и сферической головки, которая осуществляется на специальных станах поперечно-клиновой прокатки, и горячую штамповку головки в виде чашки на прессах (Щукин В.Я., Кожевников Г.В., Рудович А.О. Новое в поперечно-клиновой прокатке / Кузнечно-штамповочное производство, 1999, №3, с.35-37). Низкое качество заготовок после поперечно-клиновой прокатки, особенно в зонах по оси, где возникают растягивающие напряжения, приводящие к образованию трещин и пустот, является существенным недостатком известного технического решения. Другой недостаток заключается в том, что процесс осуществляется на линиях, включающих стан поперечно-клиновой прокатки и пресс, которые в совокупности занимают значительные производственные площади.A known method of manufacturing blanks of steering link bodies, including heating the blank, cross-wedge rolling of the workpiece with the formation of a core section and a spherical head, which is carried out on special cross-wedge rolling mills, and hot stamping of the head in the form of a cup on presses (Schukin V.Ya. , Kozhevnikov GV, Rudovich AO New in wedge rolling / Forging and stamping, 1999, No. 3, p. 35-37). The low quality of the workpieces after transverse wedge rolling, especially in zones along the axis where tensile stresses arise, leading to the formation of cracks and voids, is a significant drawback of the known technical solution. Another disadvantage is that the process is carried out on lines including a wedge rolling mill and a press, which together occupy large production areas.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ горячей штамповки заготовок рулевых тяг за четыре перехода с использованием горизонтально-ковочной машины (см. Шнейберг В.М., Акаро И.Л. Кузнечно-штамповочное производство Волжского автомобильного завода. - М.: Машиностроение, 1977, с. 108, рис.41). В соответствии с известным способом на первом переходе осуществляют штамповку конической головки с большим основанием, примыкающим к стержню, диаметр которого составляет (1,5÷1,6) d₀, а высота (5÷6) d₀, где d₀ - диаметр исходной заготовки. На втором переходе штампуют коническую головку, высота которой (3÷4) d₀, а диаметр большего основания (1,9÷2,0) d₀. Штампуемые на первом и втором переходах конические головки имеют объем, равный объему головки заготовки рулевой тяги с облоем и припуском на механическую обработку. На третьем переходе осуществляют штамповку сферической головки с переходным коническим участком к стержню. Перед подачей на четвертую позицию штамповки заготовку поворачивают в вертикальной плоскости на 90°. На четвертом переходе окончательно штампуют заготовку корпуса рулевой тяги, формируя головку наконечника в виде чашки и участка перехода к стержню с овальным поперечным сечением.The closest in technical essence to the claimed object is a method for hot stamping steering rod blanks for four transitions using a horizontal forging machine (see Shneiberg V.M., Akaro I.L. Forging and stamping production of the Volga Automobile Plant. - M .: Engineering, 1977, p. 108, Fig. 41). In accordance with the known method, at the first transition, a conical head is stamped with a large base adjacent to a rod whose diameter is (1.5 ÷ 1.6) d ₀ and height (5 ÷ 6) d ₀ , where d ₀ is the diameter source blank. At the second transition, a conical head is stamped, the height of which (3 ÷ 4) d ₀ , and the diameter of the larger base (1.9 ÷ 2.0) d ₀ . The conical heads stamped at the first and second transitions have a volume equal to the volume of the head of the steering draft workpiece with a flash and machining allowance. At the third transition, the spherical head is stamped with a transitional conical section to the rod. Before applying to the fourth stamping position, the workpiece is rotated 90 ° in a vertical plane. At the fourth transition, the workpiece of the tie rod housing is finally stamped, forming the tip head in the form of a cup and a transition section to the rod with an oval cross-section.

Недостаток известного технического решения связан с низкой стабильностью процесса штамповки вследствие продольного изгиба штампуемого участка заготовок на первом и втором переходах. Причинами продольного изгиба являются, во-первых, неперпендикулярность торца исходной заготовки продольной оси, которая обязательно в той или иной мере имеет место при отрезке заготовок от прутка, во-вторых, большая относительная высота штампуемого участка (5÷6 диаметров исходной заготовки), так как объем штампуемых участков по известной технологии практически равен объему окончательно отштампованной головки. Искривление заготовок на первом и втором переходах приводит к образованию складок (зажимов), незаполнению штампа с одной стороны и образованию заусенца с другой у головок, сформированных на третьем переходе, что, в свою очередь, вызывает снижение качества изделий и даже образование брака. Другой недостаток известного технического решения связан с повышенным расходом металла из-за значительного облоя, который образуется при окончательной штамповке заготовки рулевой тяги в зоне перехода от головки к стержню, так как штампуемый участок имеет нерациональную форму и завышенный объем.A disadvantage of the known technical solution is associated with the low stability of the stamping process due to the longitudinal bending of the stamped section of the workpieces at the first and second transitions. The reasons for the longitudinal bending are, firstly, the non-perpendicularity of the end face of the initial workpiece of the longitudinal axis, which necessarily takes place to some extent when cutting the workpieces from the bar, and secondly, the large relative height of the stamped section (5 ÷ 6 diameters of the initial workpiece), so how the volume of stamped sections according to known technology is almost equal to the volume of the finally stamped head. The curvature of the blanks at the first and second transitions leads to the formation of folds (clamps), the stamp is not filled on one side and the burr is formed on the other at the heads formed at the third transition, which, in turn, causes a decrease in product quality and even marriage. Another disadvantage of the known technical solution is associated with increased metal consumption due to a significant burr, which is formed during the final stamping of the steering rod blank in the transition zone from the head to the rod, since the stamped section has an irrational shape and an overestimated volume.

В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ изготовления заготовок рулевых тяг, который обеспечил бы стабильность процесса штамповки и снижение брака за счет предотвращения продольного изгиба штампуемых участков заготовок путем уменьшения высоты штампуемых участков, а также экономию металла за счет уменьшения облоя в зоне перехода от головки к стержню за счет оптимизации формы переходного участка на третьем переходе.The basis of the invention is the task to develop such a method of manufacturing steering rod blanks that would ensure the stability of the stamping process and reduce scrap by preventing the longitudinal bending of the stamped sections of the blanks by reducing the height of the stamped sections, as well as saving metal by reducing burr in the transition zone from head to the rod by optimizing the shape of the transition section at the third transition.

Это достигается тем, что в известном способе горячей объемной штамповки заготовок рулевых тяг из цилиндрической исходной заготовки, включающем нагрев штампуемого участка исходной заготовки, предварительную штамповку головки за три перехода с зажимом заготовки в полуматрицах и окончательную штамповку головки в виде чашки с переходным участком к стержню, имеющим овальное поперечное сечение, причем на третьем переходе предварительной штамповки головки формируют сферическую головку с переходным участком, на первом и втором переходах предварительной штамповки формируют головку в виде двух конусов, сопряженных по большим основаниям, диаметр которых составляет 1,2÷1,4 от диаметра исходной заготовки для головки, полученной на первом переходе, и 1,7÷1,9 от диаметра исходной заготовки для головки, полученной на втором переходе, а высота каждого конуса составляет 1,8÷2,0 от диаметра исходной заготовки для головки, полученной на первом переходе, и 1,6÷1,7 от диаметра исходной заготовки для головки, полученной на втором переходе, переходный участок на третьем переходе предварительной штамповки формируют горообразной формы с радиусом, равным 0,3÷0,4 от диаметра исходной заготовки, а зажим заготовки в полуматрицах осуществляют локально на участке, сопряженном со штампуемой головкой.This is achieved by the fact that in the known method of hot volumetric stamping of steering rod blanks from a cylindrical initial blank, which includes heating the stamped portion of the initial blank, preliminary stamping of the head in three transitions with clamping the workpiece in semi-matrices, and final stamping of the head in the form of a cup with a transition section to the rod, having an oval cross-section, and at the third transition of the preliminary stamping of the head, a spherical head with a transition section is formed, at the first and second transitions digging stamping form the head in the form of two cones, paired on large bases, the diameter of which is 1.2 ÷ 1.4 from the diameter of the original workpiece for the head obtained at the first transition, and 1.7 ÷ 1.9 from the diameter of the original workpiece for the head obtained at the second transition, and the height of each cone is 1.8 ÷ 2.0 of the diameter of the initial blank for the head obtained at the first transition, and 1.6 ÷ 1.7 from the diameter of the original blank for the head obtained at the second transition, transition section at the third transition of the preliminary piece Ampovka form a mountain-shaped with a radius equal to 0.3 ÷ 0.4 from the diameter of the original workpiece, and clamping the workpiece in semi-matrices is carried out locally in the area associated with the die head.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема технологического процесса горячей штамповки заготовки корпуса рулевой тяги.The invention is illustrated in the drawing, which shows a flow diagram of a hot stamping workpiece housing steering tie rod.

Способ горячей штамповки заготовки корпуса рулевой тяги осуществляется следующим образом. Цилиндрическую заготовку, отрезанную от пруткового или бунтового металла на пресс-ножницах, помещают в индуктор, где нагревают штампуемый участок заготовки. Специальными клещами-упором заготовку захватывают за ненагреваемый участок и помещают на позицию первого перехода штамповки горизонтально-ковочной машины (ГКМ), где при движении бокового ползуна зажимают в полуматрицах на участке 1, а при движении главного рабочего ползуна штампуют головку в виде двух конусов 2, сопряженным по большим основаниям, диаметр которых составляет (1,2÷1,4) d₀, а высота каждого конуса (1,8÷2,0) d₀. При этом объем штампуемого участка заготовки составляет (0,55÷0,65) от объема окончательно отштампованной головки, а верхняя граница участка 1 зажима непосредственно примыкает к малому основанию нижнего конуса 2. При отводе рабочего и бокового ползунов полуфабрикат освобождается из штампа и с помощью клещей-упора переносится на вторую позицию ГКМ, где осуществляется вторая предварительная штамповка головки в виде двух сопряженных по большему основанию конусов 3. При этом заготовку зажимают полуматрицами на участке 4. Штампуемые конуса имеют высоту (1,6÷1,7) d₀ и диаметр больших основании (1,7÷1,9) d₀, а суммарный объем конусов составляет (0,75÷0,85) от объема окончательно отштампованной головки. На третьем переходе заготовку зажимают в полуматрицах на участке 5 и штампуют сферическую головку 6 с тороидальным участком 7, радиус которого составляет 0,3÷0,4 диаметра исходной заготовки. На четвертом переходе осуществляют окончательную штамповку головки 8 в виде чашки с переходным участком 9 к стержню овального поперечного сечения.The method of hot stamping the workpiece of the steering link housing is as follows. A cylindrical billet cut off from bar or riot metal on shears is placed in an inductor where the stamped section of the billet is heated. Using special pincers, the workpiece is seized by an unheated section and placed at the position of the first transition of the forging of the horizontal forging machine (GCM), where during the movement of the side slider, it is clamped in semi-matrices in section 1, and when the main working slide moves, the head is stamped in the form of two cones 2, mated on large bases, the diameter of which is (1.2 ÷ 1.4) d ₀ , and the height of each cone is (1.8 ÷ 2.0) d ₀ . The volume of the stamped section of the workpiece is (0.55 ÷ 0.65) of the volume of the finally stamped head, and the upper boundary of the clamping section 1 is directly adjacent to the small base of the lower cone 2. When the working and side sliders are withdrawn, the semi-finished product is released from the stamp and, using pincers-emphasis is transferred to the second position of the gas-condensing machine, where the second preliminary stamping of the head is carried out in the form of two cones mated on a larger base 3. In this case, the workpiece is clamped with half-matrices in section 4. I have stamped cones height (1,6 ÷ 1,7) d ₀ and the large diameter of the basis (1,7 ÷ 1,9) d _0, and the total volume of cones (0,75 ÷ 0,85) finally punched from the scope of the head. At the third transition, the workpiece is clamped in semi-matrices in section 5 and a spherical head 6 is punched with a toroidal section 7, the radius of which is 0.3 ÷ 0.4 of the diameter of the initial workpiece. At the fourth transition, the final stamping of the head 8 in the form of a cup with a transition section 9 to the oval cross-section rod is carried out.

Таким образом, применение заявляемого способа позволяет за счет уменьшения высоты штампуемых на первом и втором переходах участков, а также локального зажима заготовки производить ее деформирование без искривления продольной оси, что повышает качество изделий и стабильность технологического процесса. Штамповка на третьей позиции сферической головки с тороидальным переходом к стержню с радиусом, равным (0,3÷0,4) d₀, обеспечивает существенное уменьшение облоя в этой зоне. При этом на 4÷6% снижается расход металла за счет использования заготовок меньшей длины.Thus, the application of the proposed method allows, by reducing the height of the sections stamped at the first and second transitions, as well as local clamping of the workpiece, it can be deformed without curving the longitudinal axis, which increases the quality of the products and the stability of the process. Stamping at the third position of the spherical head with a toroidal transition to the rod with a radius equal to (0.3 ÷ 0.4) d ₀ , provides a significant reduction in flash in this zone. In this case, metal consumption is reduced by 4–6% due to the use of shorter workpieces.

Пример. Заготовку корпуса тяги рулевой системы автомобилей ВАЗ (деталь 2101-3003057) штамповали на горизонтально-ковочной машине модели ВВ-1134 (завод ТКПО, г.Рязань) из стали 40. Исходная заготовка диаметром d₀=18 мм и длиной l₀=215 мм отрезали от пруткового металла на пресс-ножницах. Участок заготовки длиной 160...170 мм нагревали в индукторе до температуры 1050-1150°С. На первой позиции ГКМ штамповали головку в виде двойного конуса с диаметром большего основания D₁=24 мм и высотой H₁=34,5 мм. На втором переходе штамповали головка в виде двух конусов, у которых диаметры больших оснований D₂=32 мм, а высота каждого конуса Н₂=31 мм. На третьем переходе штамповали сферическую головку с радиусом сферы R=20 мм и тороидальным переходным участком к стержню с радиусом r=7,5 мм. Перед штамповкой заготовки на первом, втором и третьем переходах она зажималась полуматрицами за участок, примыкающий к штампуемой головке. На четвертом переходе осуществляли окончательную штамповку корпуса рулевой тяги с формированием головки в виде чашки и участком перехода к стержню овального поперечного сечения. Процесс штамповки протекал стабильно, продольного изгиба штампуемых участков заготовок, образование складок и одностороннего облоя не наблюдалось. У окончательно отштампованной заготовки облой в зоне перехода от головки к стержню минимален.Example. The blank of the thrust housing of the steering system of VAZ automobiles (part 2101-3003057) was stamped on a horizontal forging machine model BB-1134 (TKPO plant, Ryazan) from steel 40. The initial blank with a diameter of d ₀ = 18 mm and a length of l ₀ = 215 mm cut off from bar metal on shears. A section of the workpiece with a length of 160 ... 170 mm was heated in the inductor to a temperature of 1050-1150 ° C. In the first position, the gas-condensate field stamped the head in the form of a double cone with a larger base diameter D ₁ = 24 mm and a height H ₁ = 34.5 mm. At the second transition, the head was stamped in the form of two cones, in which the diameters of the large bases were D ₂ = 32 mm and the height of each cone was H ₂ = 31 mm. At the third transition, a spherical head was stamped with a radius of the sphere R = 20 mm and a toroidal transitional section to the rod with a radius r = 7.5 mm. Before stamping the workpiece at the first, second and third transitions, it was clamped with half-matrices over the area adjacent to the stamped head. At the fourth transition, the final stamping of the steering link housing was carried out with the formation of a head in the form of a cup and a section of the transition to the oval cross-section rod. The stamping process proceeded stably, the longitudinal bending of the stamped sections of the workpieces, the formation of folds and one-sided flashing was not observed. For a finally stamped blank, the flashing in the transition zone from the head to the rod is minimal.

Claims

A method of hot volumetric stamping of a workpiece of the steering link housing from a cylindrical initial blank, which includes heating the stamped portion of the initial blank, preliminary stamping of the head in three transitions with clamping the workpiece in semi-matrices, and final stamping of the head in the form of a cup with a transition section to the shaft having an oval cross-section, this, at the third transition of the preliminary stamping of the head, a spherical head with a transition section is formed, characterized in that at the first and second transitions the die stamping form the head in the form of two cones, mated on large bases, the diameter of which is 1.2 ÷ 1.4 from the diameter of the original workpiece for the head obtained at the first transition, and 1.7 ÷ 1.9 from the diameter of the original workpiece for the head obtained at the second transition, and the height of each cone is 1.8 ÷ 2.0 of the diameter of the initial blank for the head obtained at the first transition, and 1.6 ÷ 1.7 from the diameter of the original blank for the head obtained at the second transition, transition section at the third transition pre-stamp ki form a toroidal shape with a radius equal to 0.3 ÷ 0.4 of the initial blank diameter and a workpiece clamp jaws is performed locally at a site conjugated with stamped head.