RU2628596C1 - Forming system of axisymmetric parts with elongated axis - Google Patents

Forming system of axisymmetric parts with elongated axis Download PDF

Info

Publication number
RU2628596C1
RU2628596C1 RU2016143419A RU2016143419A RU2628596C1 RU 2628596 C1 RU2628596 C1 RU 2628596C1 RU 2016143419 A RU2016143419 A RU 2016143419A RU 2016143419 A RU2016143419 A RU 2016143419A RU 2628596 C1 RU2628596 C1 RU 2628596C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
punch
axis
slider
workpiece
Prior art date
Application number
RU2016143419A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Павлович Катрич
Максим Владиславович Гусев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Priority to RU2016143419A priority Critical patent/RU2628596C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628596C1 publication Critical patent/RU2628596C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02Dies or mountings therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/44Making machine elements bolts, studs, or the like
    • B21K1/46Making machine elements bolts, studs, or the like with heads

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: device contains two sliding blocks, the first of which is located on the same axis as the matrix. The second sliding block is placed perpendicular to the mentioned axis. The system contains the movable die, consisting of the outer die with the flange and the inner die. The outer sliding block has the possibility of alternating arrangement on the first sliding block opposite the matrix axis and on the second sliding block. The inner die moves in the outer die. The latter provides the cutting of the workpiece and forming of the axisymmetric part in the matrix together with the inner die. The matrix and the outer die are installed with the cavity formation between them with height not more than three diameters of the workpiece. There is the spring installed between the outer die flange end face and the matrix.
EFFECT: increase of the forming efficiency and production tooling durability.
1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке стержневых изделий с большим объемом головы в один переход.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the stamping of rod products with a large head volume in one transition.

Известны горизонтально и вертикально ковочные машины, в которых штамповку стержневых изделий с большим объемом головы производят в несколько переходов, так как возможности высадки головы на переходе ограничены 2-3 диаметрами высоты заготовки. Перекладку заготовки по переходам в машинах осуществляют либо вручную, либо с помощью автоматического перекладчика. Недостатком технологии является ее многопереходность и усложненность в связи с этим конструкции машины. (МТОМД: Горизонтально-ковочные машины. Вертикально-ковочные машины.)Known horizontally and vertically forging machines in which the stamping of rod products with a large head volume is carried out in several transitions, since the possibility of disembarking the head at the transition is limited by 2-3 diameters of the height of the workpiece. The transfer of the workpiece on the transitions in the machines is carried out either manually or using an automatic shifter. The disadvantage of the technology is its multi-transition and complexity in connection with this design of the machine. (MTOMD: Horizontal forging machines. Vertical forging machines.)

Известны прессы-автоматы для штамповки клапанов, в которых штамповку осуществляют в два перехода. На первом переходе производят выдавливание стержня клапана, на втором переходе производят штамповку головы клапана. Перекладка заготовки по переходам осуществляется с помощью автоматического перекладчика. Недостатком технологии является ее многопереходность и усложненность в связи с этим конструкции пресса. (Большая энциклопедия нефти и газа. Штамповка клапанов)Known automatic presses for stamping valves, in which stamping is carried out in two transitions. At the first transition, the valve stem is extruded; at the second transition, the valve head is stamped. The transfer of the workpiece on the transitions is carried out using an automatic shifter. The disadvantage of the technology is its multi-transition and complexity in connection with this design of the press. (Big Encyclopedia of oil and gas. Stamping valves)

Известен способ изготовления клапанов электровысадкой. Процесс электровысадки дает возможность непрерывно деформировать нагретую часть заготовки при соблюдении соотношения L<3d (где L - первоначальная длина высаживаемой части, d - начальный диаметр заготовки). При этом осаживаемая часть заготовки имеет хорошую продольную устойчивость, а суммарное утолщение (набор металла) в высаживаемой части может достигать значительных величин. Недостаток технологии электровысадки состоит в сравнительно невысокой производительности процесса. (Энциклопедия по машиностроению XXL. Электровысадка.)A known method of manufacturing valves by electric upsetting. The electric upsetting process makes it possible to continuously deform the heated part of the workpiece, subject to the ratio L <3d (where L is the initial length of the planted part, d is the initial diameter of the workpiece). At the same time, the upsetting part of the preform has good longitudinal stability, and the total thickening (set of metal) in the planted part can reach significant values. The disadvantage of electric upset technology is the relatively low productivity of the process. (Encyclopedia of Mechanical Engineering XXL. Electric landing.)

Общим недостатком названных технологий является неоднородность структуры стержневой части изделия и головы.A common disadvantage of these technologies is the heterogeneity of the structure of the core part of the product and the head.

Известно устройство для штамповки осесимметричных деталей с удлиненной осью, содержащее смонтированные на станине пресса верхний и нижний инструменты, первый из которых выполнен в виде пуансона а второй в виде матрицы (а.с. СССР № 651875, В21D 37/12 1979 г.). Указанное устройство принимается за прототип. К недостаткам устройства и технологии, используемой для изготовления подобных изделий, относятся следующие признаки:A device for stamping axisymmetric parts with an elongated axis, containing mounted on the press frame upper and lower tools, the first of which is made in the form of a punch and the second in the form of a matrix (AS USSR No. 651875, B21D 37/12 1979). The specified device is taken as a prototype. The disadvantages of the device and technology used for the manufacture of such products include the following features:

1. Заготовка для раскатки головы изделия изготовлена прямым выдавливанием из прутка, что представляет первую операцию техпроцесса. Этим переходом получается стержень изделия.1. The blank for rolling the head of the product is made by direct extrusion from the bar, which represents the first operation of the process. This transition is the core of the product.

2. Перенос действующего усилия с нижнего торца матрицы на поперечные пальцы матрицы снижает допустимое на матрицу усилие, усложняет конструкцию штампа.2. The transfer of the current force from the lower end of the matrix to the transverse fingers of the matrix reduces the force allowed on the matrix, complicates the design of the stamp.

3. Поворот матрицы для выталкивания готового изделия повышает время изготовления изделия, что также повышает трудоемкость изготовления.3. The rotation of the matrix to push the finished product increases the manufacturing time of the product, which also increases the complexity of manufacturing.

Технической задачей изобретения является повышение производительности, повышение стойкости инструмента, качества продукции, снижение энергозатрат и трудоемкости при изготовлении изделий.An object of the invention is to increase productivity, increase tool life, product quality, reduce energy consumption and complexity in the manufacture of products.

Поставленную задачу достигают путем сокращения числа переходов при изготовлении стержневых изделий с утолщением до одного, изменением схемы напряженного состояния и получения в объеме деформируемой заготовки сдвиговых деформаций, за счет чего уменьшается усилие деформации и повышаются механические свойства металла изделия.The task is achieved by reducing the number of transitions in the manufacture of core products with a thickening to one, by changing the stress state scheme and obtaining shear deformations in the volume of the wrought billet, due to which the deformation force is reduced and the mechanical properties of the product metal are increased.

При одновременном выдавливании металла заготовки в боковом и осевом направлениях меняется схема напряженно-деформированного состояния по объему заготовки, увеличивается число плоскостей сдвига, в результате чего происходит интенсивное дробление зерен, повышение температуры и пластичности металла, снижение усилия деформирования по сравнению с раздельным традиционным прямым выдавливанием с последующей осадкой головы изделия. Мелкозернистая структура, полученная в результате применения предложенного устройства изготовления стержневых изделий, обеспечивает значительное повышение прочностных и эксплуатационных свойств изделий. В предлагаемом устройстве за счет одновременной деформации стержня и головы изделия достигается однородность структуры изделия.With simultaneous extrusion of the workpiece metal in the lateral and axial directions, the stress-strain state diagram changes over the volume of the workpiece, the number of shear planes increases, as a result of which the grains are intensively crushed, the temperature and ductility of the metal increase, and the strain force decreases compared to separate traditional direct extrusion subsequent upsetting of the head of the product. The fine-grained structure obtained as a result of the application of the proposed device for the manufacture of core products, provides a significant increase in the strength and operational properties of the products. In the proposed device due to the simultaneous deformation of the rod and the head of the product, a uniform structure of the product is achieved.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство содержит два ползуна, причем первый ползун расположен на одной оси с матрицей (например, горизонтально), а второй ползун перпендикулярно этой оси, пуансон выполнен составным, состоящим из наружного пуансона с фланцем, выполненного с возможностью попеременно находитЬся на первом ползуне напротив оси матрицы и на втором ползуне и внутреннего пуансона, выполненного с возможностью перемещения в наружном ползуне, при этом наружный пуансон выполнен с возможностью осуществления функции отрезки заготовки и штамповки изделия в матрице совместно с внутренним пуансоном, причем между матрицей и наружным пуансоном имеется полость, высота h которой составляет от одного до двух-трех диаметров заготовки, при этом между торцом фланца наружного пуансона и матрицей установлена пружина, а второй ползун снабжен упором для удержания наружного пуансона.This object is achieved in that the proposed device contains two sliders, the first slider being located on the same axis with the matrix (for example, horizontally), and the second slider perpendicular to this axis, the punch is made integral, consisting of an outer punch with a flange made with the possibility of alternately on the first slider opposite the axis of the matrix and on the second slider and the inner punch, made with the possibility of movement in the outer slider, while the outer punch is made with the possibility of functions are the pieces of the workpiece and stamping of the product in the matrix together with the inner punch, and there is a cavity between the die and the outer punch whose height h is from one to two to three diameters of the workpiece, while a spring is installed between the end face of the outer punch flange and the die, and the second slider equipped with a stop for holding the outer punch.

Краткое описание позиций на фиг.1:A brief description of the positions in figure 1:

1 - матрица;1 - matrix;

2 - внутренний пуансон;2 - inner punch;

3 - наружный пуансон с фланцем;3 - outer punch with a flange;

4 - ось матрицы;4 - matrix axis;

5 - второй ползун;5 - second slider;

6 - заготовка;6 - workpiece;

7 - пружина;7 - spring;

8 - толкатель наружного пуансона;8 - pusher outer punch;

9 - готовое изделие;9 - finished product;

10 - упор-включатель;10 - emphasis switch;

11 - выталкиватель;11 - ejector;

12 - держатель;12 - holder;

h - высота полости между матрицей и наружным пуансоном.h is the height of the cavity between the matrix and the outer punch.

Описание устройства в статикеDescription of the device in statics

Устройство для штамповки осесимметричных деталей с удлиненной осью содержит смонтированные на станине (не показана на чертеже) соосно матрицу 1, составной пуансон, который содержит внутренний пуансон 2, выполненный с возможностью перемещения в наружном пуансоне 3, снабженном фланцем, два ползуна, один из которых - первый ползун (не показан) расположен на одной оси 4 с матрицей 1, а второй ползун 5 перпендикулярно этой оси. Наружный пуансон 3 с фланцем выполнен с возможностью попеременно находиться на первом ползуне напротив оси 4 матрицы 1 и на втором ползуне 5 с возможностью осуществления функции отрезки заготовки 6 при движении его на ось 4 матрицы 1 и функции штамповки изделия 9 при выходе на ось 4 матрицы 1 совместно с внутренним пуансоном 2. Между матрицей 1 и наружным пуансоном 3 образована полость, высота h которой составляет от не более трех диаметров заготовки 6. Пружина 7 установлена между торцом фланца наружного пуансона 3 и матрицей 1. Для включения в движение второго ползуна 5 в станине установлен упор-включатель 10. В матрице 1 расположен выталкиватель 11 готового изделия 9. Второй ползун 5 снабжен держателем 12 для удержания наружного пуансона 3.A device for stamping axisymmetric parts with an elongated axis contains mounted on a bed (not shown in the drawing) coaxially matrix 1, a composite punch that contains an inner punch 2, made with the possibility of movement in the outer punch 3, equipped with a flange, two sliders, one of which is the first slider (not shown) is located on the same axis 4 with the matrix 1, and the second slider 5 is perpendicular to this axis. The outer punch 3 with a flange is arranged to alternately be located on the first slider opposite the axis 4 of the matrix 1 and on the second slider 5 with the possibility of the function of cutting off the workpiece 6 when moving it to the axis 4 of the matrix 1 and the function of stamping the product 9 upon reaching the axis 4 of the matrix 1 together with the inner punch 2. Between the matrix 1 and the outer punch 3 a cavity is formed, the height of which is from no more than three diameters of the workpiece 6. A spring 7 is installed between the end face of the flange of the outer punch 3 and the matrix 1. For inclusion in the movement stop of the second slider 5 in the bed is installed stop-switch 10. In the matrix 1 is the ejector 11 of the finished product 9. The second slider 5 is equipped with a holder 12 to hold the outer punch 3.

Работа устройстваDevice operation

Заготовку 6 подают до упора-включателя 10 через неподвижный нож в наружный пуансон с фланцем 3, и упор включает механизм резки заготовки 6.The workpiece 6 is fed to the stop-switch 10 through a fixed knife into the outer punch with a flange 3, and the stop includes a cutting mechanism for the workpiece 6.

Ползун 5 подает отрезанную заготовку в пуансоне 3 на ось 4 механизма штамповки. Внутренний пуансон 2 вводят в отверстие наружного пуансона 3, например, на полтора - два диаметра прутка, при этом держатель 12 наружного пуансона 3 убирают. Ползун 5 возвращают в исходное до начала отрезки положение. Толкатель 8 и внутренний пуансон 2 подают заготовку в матрицу 1 и производят штамповку изделия. При этом сначала подают наружный пуансон 3 до упора в пружину 7, затем внутренний пуансон 2 производит штамповку до упора торца внутреннего пуансона 2 в торец толкателя 8, а затем наружный пуансон 3 и внутренний пуансон 2 производят совместно окончательную штамповку головки изделия, сжимая при этом пружину 7.The slider 5 delivers the cut blank in the punch 3 to the axis 4 of the stamping mechanism. The inner punch 2 is inserted into the hole of the outer punch 3, for example, one and a half to two diameters of the rod, while the holder 12 of the outer punch 3 is removed. Slider 5 is returned to its original position before the start of the segments. The pusher 8 and the inner punch 2 feed the workpiece into the matrix 1 and stamp the product. In this case, first the outer punch 3 is fed fully to the spring 7, then the inner punch 2 punchs the end of the inner punch 2 against the end of the pusher 8, and then the outer punch 3 and the inner punch 2 jointly stamp the product head, compressing the spring 7.

Далее совместным обратным ходом наружного пуансона 3, внутреннего пуансона 2, выталкивателя 11 и пружины 7 изделие 9 удаляют из матрицы 1. Наружный пуансон 3 при этом выводят на внутреннем пуансоне 2 в исходное до начала деформации положение. Готовое изделие 9 падает в тару, ползун 5 охватывает наружный пуансон 3, при этом держатель 12 фиксирует его в ползуне 5. Внутренний пуансон 2 и толкатель 8 выводят из наружного пуансона 3 в исходное положение. Ползун 5 возвращают в исходное положение. Исходное положение наружного пуансона 3, внутреннего пуансона 2, толкателя 8, ползуна 5 показано условной линией. Далее процесс повторяют.Then, by joint reverse stroke of the outer punch 3, the inner punch 2, the ejector 11 and the spring 7, the product 9 is removed from the matrix 1. The outer punch 3 is then brought out of the inner punch 2 to the initial position before deformation. The finished product 9 falls into the container, the slider 5 covers the outer punch 3, while the holder 12 fixes it in the slider 5. The inner punch 2 and the pusher 8 are removed from the outer punch 3 to its original position. Slider 5 is returned to its original position. The initial position of the outer punch 3, the inner punch 2, the pusher 8, the slider 5 is shown by a conditional line. Next, the process is repeated.

Изготовление изделия может быть осуществлено с использованием как холодной заготовкой изделия, так с нагретой заготовкой изделия.The manufacture of the product can be carried out using both a cold blank of the product and a heated blank of the product.

В лаборатории МФТИ на разрывной машине с усилием 1000 кН на экспериментальной установке опробована штамповка клапана двигателя внутреннего сгорания из свинцовой заготовки диаметром 20 мм и длиной 30,5 мм. Усилие штамповки составило 250 кН. После выдавливания части стержня заготовки произвели окончательное выдавливание стержня заготовки с одновременным поперечным выдавливанием тарелки клапана.At the MIPT laboratory on a tensile testing machine with a force of 1000 kN, the stamping of the valve of an internal combustion engine from a lead billet with a diameter of 20 mm and a length of 30.5 mm was tested in an experimental setup. The stamping force was 250 kN. After extruding a part of the preform rod, the extruding rod was finally extruded with simultaneous transverse extrusion of the valve disc.

Устройство может применяться для штамповки болтов, цапф и многих других изделий машиностроения.The device can be used for stamping bolts, trunnions and many other engineering products.

Claims (1)

Устройство для штамповки осесимметричных деталей с удлиненной осью, содержащее соосно смонтированные на станине матрицу и пуансон, отличающееся тем, что оно снабжено двумя ползунами, первый из которых расположен на одной оси с матрицей, а второй - перпендикулярно упомянутой оси, при этом пуансон выполнен составным из наружного пуансона с фланцем, имеющего возможность попеременного расположения на первом ползуне напротив оси матрицы и на втором ползуне, и внутреннего пуансона, выполненного с возможностью перемещения в наружном пуансоне, который выполнен с возможностью осуществления отрезки заготовки и штамповки осесимметричной детали с удлиненной осью в матрице совместно с внутренним пуансоном, причем матрица и наружный пуансон установлены с образованием между ними полости, высота которой составляет не более трех диаметров заготовки, между торцом фланца наружного пуансона и матрицей установлена пружина, а второй ползун снабжен держателем для удержания наружного пуансона.A device for stamping axisymmetric parts with an elongated axis, comprising a matrix and a punch coaxially mounted on the bed, characterized in that it is provided with two sliders, the first of which is located on the same axis with the matrix, and the second is perpendicular to the axis, while the punch is made of composite an outer punch with a flange having the possibility of alternating location on the first slider opposite the axis of the matrix and on the second slider, and an inner punch made to move in the outer punch, which is made with the possibility of making pieces of blanks and stamping of an axisymmetric part with an elongated axis in the matrix together with the inner punch, the matrix and the outer punch being installed with the formation of a cavity between them, the height of which is no more than three diameters of the workpiece, between the end face of the outer punch flange and the matrix spring, and the second slider is equipped with a holder to hold the outer punch.
RU2016143419A 2016-11-03 2016-11-03 Forming system of axisymmetric parts with elongated axis RU2628596C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143419A RU2628596C1 (en) 2016-11-03 2016-11-03 Forming system of axisymmetric parts with elongated axis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143419A RU2628596C1 (en) 2016-11-03 2016-11-03 Forming system of axisymmetric parts with elongated axis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2628596C1 true RU2628596C1 (en) 2017-08-21

Family

ID=59744757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143419A RU2628596C1 (en) 2016-11-03 2016-11-03 Forming system of axisymmetric parts with elongated axis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628596C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU110940A1 (en) * 1957-03-16 1957-11-30 Б.М. Беккер Single shot cold heading machine
JP2003211252A (en) * 2002-01-22 2003-07-29 Minebea Co Ltd Forging device
RU2240198C2 (en) * 2002-03-26 2004-11-20 Танаев Сергей Павлович Shaping tool for making parts such as rods with head
RU2596511C1 (en) * 2015-05-22 2016-09-10 Виталий Вениаминович Девятов Method of producing rod with bulge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU110940A1 (en) * 1957-03-16 1957-11-30 Б.М. Беккер Single shot cold heading machine
JP2003211252A (en) * 2002-01-22 2003-07-29 Minebea Co Ltd Forging device
RU2240198C2 (en) * 2002-03-26 2004-11-20 Танаев Сергей Павлович Shaping tool for making parts such as rods with head
RU2596511C1 (en) * 2015-05-22 2016-09-10 Виталий Вениаминович Девятов Method of producing rod with bulge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100022448A (en) Method and device for manufacturing fastenings and fasteners with radial outer contours, especially screws or threaded bolts
CN104139145A (en) Method for forging guide horn mouth forge pieces applied to internal components of nuclear reactor
CN104858254A (en) 35CrMo steel thick-walled tube vertical backward extrusion method, and extrusion die thereof
CN108568471A (en) The set group of method and punch and mould for manufacturing and being formed cartridge clip housing blank
RU2491147C2 (en) Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part
RU2628596C1 (en) Forming system of axisymmetric parts with elongated axis
CN101614628A (en) Be used to detect the stretching punching reaming composite die of sheet material reaming performance
RU2501626C2 (en) Method and device for blade forging
CN104785693B (en) Complicated I shape connector forging and forming technology
Yang et al. The Cold Forming Analysis of Eccentric Parts
RU2539799C2 (en) Production of thin-wall pipes of higher precision from alloyed copper-based strain-hardened alloys
CN114367795A (en) Machining method of automobile gear shifting hydraulic piston rod
CN113319238A (en) Multidirectional forging forming method for complex aluminum alloy transmission shaft forge piece
CN102641982B (en) Die for multi-stage automatic cold die forging of armor-piercing steel nails and forging process of die
JP6605006B2 (en) Forging method
CN105903871A (en) Arietinous piece forging method
JPS6284849A (en) Manufacture of ring
JPH01233035A (en) Method and device for closed forging
EP3028787B1 (en) A forging apparatus and method
RU2707456C1 (en) Method and device for production of shell with variable wall thickness in height
RU2259897C1 (en) Method for making forgings by hot extrusion in extruding press having movable container
RU2791720C1 (en) Method for manufacturing of piercer plug
KR101276631B1 (en) Apparatus and method for severe plastic deformation
RU2729520C1 (en) Hollow articles stamping method with external flange
RU2721340C1 (en) Device for stamping hollow articles with external flange