RU2241567C1

RU2241567C1 - Die set for hot forging of crank shaft

Info

Publication number: RU2241567C1
Application number: RU2003111067/02A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Семенов (RU); Е.И. Семенов; А.Т. Крук (RU); А.Т. Крук; В.И. Соков (RU); В.И. Соков; Ю.А. Дибнер (RU); Ю.А. Дибнер; В.Я. Мороз (RU); В.Я. Мороз
Original assignee: Воронежское ЗАО по выпуску тяжелых механических прессов
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: machine engineering, namely forging presses and die sets for hot die forging of crank shafts.

SUBSTANCE: die set for hot forging of crank shaft includes upper and lower forging plates coupled by means of guiding members; tool inserts having gravures and secured to die plates. Die set is provided with powered clamping members arranged in tool inserts. Said members form closed holding surfaces around journals of shaft at shaping other members of shaft.

EFFECT: lowered size of gear wheel at transportation.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области кузнечно-прессового машиностроения, в частности, к штампам для горячей объемной штамповки коленчатых валов.The invention relates to the field of forging and mechanical engineering, in particular, to dies for hot forging of crankshafts.

Известен штамп для горячей штамповки коленчатого вала, содержащий верхнюю и нижнюю штамповые плиты, сочлененные посредством направляющих элементов, несущие закрепленные на них инструментальные вставки с выполненными в них гравюрами. (см., например, А.Н.Брюханов, А.В.Ребельский “Горячая штамповка. Конструирование и расчет штампов - М.: Машгиз, 1952, с. 274-280, рис. 282...285). Также известен штамп для штамповки поковок коленчатого вала, где заготовка из предварительно деформированного проката поступает на первую позицию штампа и затем в штампе ей придают форму коленчатого вала (см., например, Семендий В.И., Акаро И.Л., Волосов Н.Н. Прогрессивные технологии, оборудование и автоматизация кузнечно-штамповочного производства КамАЗа. - М.: Машиностроение, 1989, с. 227, рис. 118).Known stamp for hot stamping of the crankshaft, containing the upper and lower die plates, articulated by means of guide elements, bearing tool inserts fixed to them with engravings made in them. (see, for example, A.N. Bryukhanov, A.V. Rebelsky “Hot stamping. Design and calculation of stamps - M.: Mashgiz, 1952, pp. 274-280, Fig. 282 ... 285). Also known is a stamp for stamping forgings of a crankshaft, where a billet from pre-deformed rolled material is delivered to the first position of the stamp and then shaped into a crankshaft in a stamp (see, for example, Semendy V.I., Akaro I.L., Volosov N. N. Advanced technologies, equipment and automation of forging and stamping production of KAMAZ. - M .: Mashinostroenie, 1989, p. 227, Fig. 118).

Недостаток известных штампов заключается в том, что деформирование исходной заготовки осуществляется в открытом штампе с истечением металла в облой перпендикулярно боковым поверхностям поковки, из-за чего в шатунных шейках коленвала формируется произвольная ориентация поверхностных волокон, следствием чего является более ранний износ шатунных шеек коленвала при эксплуатации.A disadvantage of the known dies lies in the fact that the deformation of the initial billet is carried out in an open die with metal flowing out in the groove perpendicular to the side surfaces of the forging, due to which an arbitrary orientation of the surface fibers is formed in the crank pins of the crankshaft, which results in earlier wear of the crank pins of the crankshaft during operation .

Наиболее близким техническим решением штампа для горячей штамповки коленчатого вала, принятым за прототип, является техническое решение штампа, описанное в статье Крук А.Т. Производство поковок коленчатых валов автомобильных двигателей”. Журнал “Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением.” № 12, 2002, с. 7-14. Прототип обладает теми же недостатками, что и аналог, кроме того, основной недостаток его заключается в том, что он не позволяет использовать заготовки коленвалов с окончательно оформленными по диаметру коленными шейками с гибкой коленвала в одной из инструментальных вставок.The closest technical solution to the stamp for hot stamping of the crankshaft, adopted as a prototype, is the technical solution to the stamp described in the article by A. Kruk Production of forgings of crankshafts of automobile engines. ” Magazine “Forging and stamping. Metal forming. ”No. 12, 2002, p. 7-14. The prototype has the same drawbacks as the analogue, in addition, its main drawback is that it does not allow the use of crankshaft blanks with knee necks finally formed in diameter with a flexible crankshaft in one of the tool inserts.

Указанные недостатки устраняются тем, что штамп снабжен силовыми зажимными элементами, расположенными в инструментальных вставках, образующими замкнутые удерживающие поверхности вокруг коленных шеек вала при формообразовании остальных его элементов.These disadvantages are eliminated by the fact that the stamp is equipped with power clamping elements located in the tool inserts, forming closed retaining surfaces around the knee necks of the shaft during the formation of its remaining elements.

Кроме того, силовые зажимные элементы выполнены разъемными с кольцевым замыканием по коленным шейкам вала и установлены на упругих силовых опорах.In addition, the power clamping elements are made detachable with an annular closure along the knee necks of the shaft and mounted on elastic power supports.

Сравнительный анализ с известными техническими решениями штампов для горячей штамповки коленчатого вала показал, что заявляемый штамп обеспечивает удерживание заготовки за окончательно оформленные поверхности коленных шеек и последующее истечение материала в инструментальных вставках для предварительной и окончательной штамповки, не допускает выхода наружу поверхностных волокон коленных шеек, а оставляет их направленными параллельно оси вала, чем значительно повышается прочность коленвала, а следовательно и его долговечность. Кроме того, штамп обеспечивает заведомо ориентированное направление волокон материала, так как позволяет осуществлять гибку заготовки уже на первой позиции.A comparative analysis with the known technical solutions of dies for hot stamping of the crankshaft showed that the inventive stamp ensures that the workpiece is held by the finally formed surfaces of the knee necks and the subsequent outflow of material in tool inserts for preliminary and final stamping, does not allow the surface fibers of the knee necks to exit. directed parallel to the axis of the shaft, which significantly increases the strength of the crankshaft, and therefore its durability. In addition, the stamp provides a deliberately oriented direction of the fibers of the material, as it allows bending of the workpiece already in the first position.

Заявляемый штамп поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 - вид на разомкнутый штамп сверху; фиг.2 - сечение штампа А-А на фиг.1; фиг.3 - сечение штампа А-А в положении смыкания силовых зажимных элементов до начала деформирования металла; фиг.4 - сечение Б-Б гибочных вставок; фиг.5 - сечение В-В гибочных вставок по продольной оси коленвала; фиг.6 - сечение Г-Г вставок для объемного деформирования; фиг.7 - сечение Д-Д штамповых вставок (фиг.1).The inventive stamp is illustrated by drawings, where are presented in figure 1 - view of the open stamp from above; figure 2 - cross section of the stamp aa in figure 1; figure 3 - cross section of the stamp aa in the closing position of the power clamping elements before the deformation of the metal; 4 is a section bB bending inserts; figure 5 - section bb bending inserts along the longitudinal axis of the crankshaft; 6 is a cross-section GG inserts for volumetric deformation; Fig.7 is a section DD DD stamping inserts (Fig.1).

Штамп для горячей штамповки коленчатого вала содержит нижнюю штамповую плиту 1, верхнюю штамповую плиту 2, направляющие элементы 3 и 4, выполненные в форме колонок и втулок, опорные плиты 5 и 6 для установки инструментальных вставок 7, 8 - для гибки заготовки коленвала, 9, 10 - для предварительного деформирования и 11, 12 - для окончательного деформирования. Инструментальные вставки 7, 8, 9, 10, 11, 12 снабжены силовыми зажимными элементами 13, 14, 15, 16, 17, 18, осуществляющими кольцевое замыкание по коленным шейкам 19, 20, 21, 22 коленвала, не позволяющее радиальное истечение материала коленных шеек. При этом силовые зажимные элементы 13 для гибочной вставки штампа и 15, 17 для деформирующих инструментальных вставок являются неподвижными, а силовые элементы 14 для гибочной вставки и 16, 18 для деформирующих инструментальных вставок являются подвижными, опирающимися на опорные упругие силовые элементы 23, 24, 25. Штамп снабжен выталкивателями 26, 27, 28, поднимающими заготовку на уровень зеркала штампа.The stamp for hot stamping of the crankshaft contains the lower die plate 1, the upper die plate 2, guide elements 3 and 4 made in the form of columns and bushings, base plates 5 and 6 for installing tool inserts 7, 8 for bending the crankshaft blank, 9, 10 - for preliminary deformation and 11, 12 - for final deformation. Tool inserts 7, 8, 9, 10, 11, 12 are equipped with power clamping elements 13, 14, 15, 16, 17, 18, which provide ring closure along the knee necks 19, 20, 21, 22 of the crankshaft, which does not allow radial outflow of material of the knee necks. In this case, the force clamping elements 13 for the bending insert of the stamp and 15, 17 for the deforming tool inserts are stationary, and the force elements 14 for the bending insert and 16, 18 for the deforming tool inserts are movable, based on the supporting elastic force elements 23, 24, 25 The stamp is equipped with ejectors 26, 27, 28, raising the workpiece to the level of the stamp mirror.

Штамп для горячей штамповки коленчатого вала работает следующим образом.Stamp for hot stamping of the crankshaft works as follows.

Нагретая заготовка после формовки ее до требуемого размера по диаметрам шатунных шеек укладывается на выступающие нижние неподвижные силовые элементы 13 гибочной инструментальной вставки 7 прокатанными коленными шейками 19, 20, 21, 22. Включается пресс и ползун (на фиг. не показаны) с закрепленной на нем верхней половиной штампа движется вниз. При ходе ползуна вниз верхние силовые зажимные элементы достигают нижних силовых зажимных элементов, налагаются своими торцовыми поверхностями друг на друга, образуя жестко замкнутые кольца вокруг коленных шеек 19, 20, 21, 22 коленчатого вала, как показано на фиг.3. Под воздействием с одной стороны усилия пресса, а с другой противодействия опорных силовых упругих элементов 23 создается замыкание силовых зажимных элементов. При дальнейшем движении ползуна и верхней половины штампа вниз осуществляется гибка заготовки коленчатого вала, однако замкнутые кольцевые образующие поверхности вокруг коленных шеек 19, 20, 21, 22 не допускают радиального истечения материала. Пройдя крайнее нижнее положение ползун (на фиг. не показан) возвращается в крайнее верхнее положение. Штамп и инструментальная вставка 7, 8 размыкаются, размыкаются силовые зажимные элементы 13, 14, освобождая заготовку. Далее заготовка перекладывается в инструментальные вставки 9, 10 для предварительной, затем в 11, 12 - для окончательной штамповки. При этом заготовки так же, как и при гибке, укладываются на нижние силовые зажимные элементы 15, 17 и при ходе ползуна пресса вниз перед деформированием захватываются верхними зажимными элементами 16, 18, образуя вокруг коленных шеек 19, 20, 21, 22 замкнутые кольцевые полости, не позволяющие радиальному течению металла. Материал заготовок, располагающийся между коленными шейками, деформируется инструментальными вставками 9, 10, 11, 12, заполняя полости ручья и формируя остальные элементы поковки коленчатого вала. После подъема ползуна пресса выталкиватели 26, 27, 28 поднимают поковку на уровень зеркала штамповых вставок. Усилие смыкания силовых зажимных элементов 13, 14, 15, 16, 17, 18 определяется усилием опорных упругих силовых элементов, при превышении которого на операциях технологического усилия деформирования, опорные упругие силовые элементы 23, 24, 25 проседают в пределах пути деформирования, не позволяя силовым зажимным элементам как разомкнуться, так и деформировать материал коленных шеек.The heated billet after molding it to the required size by the diameters of the connecting rod journals is laid on the protruding lower stationary power elements 13 of the bending tool insert 7 by rolled knee necks 19, 20, 21, 22. The press and the slider (not shown) are turned on with it fixed the upper half of the stamp moves down. When the slide moves downward, the upper clamping force elements reach the lower clamping force elements, are superimposed on each other with their end surfaces, forming rigidly closed rings around the crankshaft 19, 20, 21, 22 of the crankshaft, as shown in FIG. 3. Under the influence on the one hand of the press force, and on the other, counteraction of the supporting force elastic elements 23, a closure of the power clamping elements is created. With further movement of the slider and the upper half of the stamp down, the billet of the crankshaft is flexible, however, the closed annular forming surfaces around the knee necks 19, 20, 21, 22 do not allow radial outflow of material. Having passed the lowermost position, the slider (not shown in Fig.) Returns to the extreme upper position. The stamp and tool insert 7, 8 open, the power clamping elements 13, 14 open, freeing the workpiece. Next, the workpiece is transferred to tool inserts 9, 10 for preliminary, then at 11, 12 for final stamping. In this case, the workpieces, as well as during bending, are laid on the lower power clamping elements 15, 17 and, when the slider is pressed down before being deformed, are gripped by the upper clamping elements 16, 18, forming closed annular cavities around the knee necks 19, 20, 21, 22 not allowing radial flow of metal. The material of the workpieces located between the knee necks is deformed by the tool inserts 9, 10, 11, 12, filling the cavity of the stream and forming the remaining elements of the forging of the crankshaft. After lifting the press slider, the ejectors 26, 27, 28 raise the forging to the mirror level of the die inserts. The clamping force of the force clamping elements 13, 14, 15, 16, 17, 18 is determined by the force of the supporting elastic force elements, above which in the operations of the technological deformation force, the supporting elastic force elements 23, 24, 25 sag within the deformation path, not allowing force clamping elements both open and deform the material of the knee necks.

Таким образом, заявляемый штамп обеспечивает силовое замыкание полученных методом прокатки и другими методами заготовок коленчатых валов за счет удержания их за коленные шейки в инструменте, не допускает произвольного направления поверхностных волокон коленных шеек при формообразовании других участков коленчатого вала и тем самым обеспечивает повышенную прочность и долговечность коленчатого вала.Thus, the inventive stamp provides power closure obtained by rolling and other methods of billet crankshafts by holding them by the knee necks in the tool, does not allow arbitrary direction of the surface fibers of the knee necks during the formation of other sections of the crankshaft and thereby provides increased strength and durability of the crankshaft shaft.

Claims

1. A stamp for hot stamping of the crankshaft, containing the upper and lower stamp plates articulated by means of guide elements, and tool inserts with engravings made thereon, mounted on stamp plates, characterized in that it is equipped with power clamping elements located in the tool inserts, forming closed holding surfaces around the knee necks of the shaft during the shaping of its remaining elements.

2. The stamp according to claim 1, characterized in that the power clamping elements are made detachable with an annular circuit along the knee necks of the shaft.

3. The stamp according to claim 1, characterized in that the power clamping elements are mounted on elastic supports.