Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно для получения горячей штамповкой заготовок-валов с шестерней на конце. Известны горячие штампы, формообразующие части матриц и пуансонов которых подвергаются значительным силовым, термическим, эрозионным и прочим нагрузкам, вследствие чего стойкость их составляет несколько тысяч съемов заготовок (см. книгу Технология металлов и конструкционные материалы. /В.А. Кузьмин и др. - М.: Машиностроение, 1989, с. 342-353). Известна охлаждаемая закрытая матрица горячего штампа (см. патент РФ 2670508 С1 от 23.10.2018), используемая с неохлаждаемым цельным пуансоном с рабочей передней, средней и присоединительной задней частями, расположенным над матрицей в верхней части обойм (см. патент РФ 2481915 от 2013 г.). Его недостатки: ограниченная стойкость (не более 4000-5000 запрессовок заготовок) его рабочих поверхностей из-за перегрева при работе и значительных давлений на них со стороны деформируемого металла и отсутствия искусственного охлаждения; при износе только этой рабочей части изготовление его из качественной стали с соответствующей трудоемкостью и стоимостью повышает стоимость получаемых заготовок. Задачей предлагаемого решения является снижение эксплуатационной стоимости такого пуансона. Технический результат от этого решения: уменьшение стоимости получаемых при использовании усовершенствованного пуансона заготовок и искусственного охлаждения его. Это достигается тем, что у пуансона для закрытой матрицы горячего штампа, выполненного цельным с передней рабочей частью, средней промежуточной частью и задней частью с большим поперечным размером, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО он - сборный в виде полого корпуса и передней рабочей части - колпачка, размещенного конической полостью на его передней конической части с зазором относительно его переднего торца; при этом с заднего торца корпуса выполнена полость под головку болта, размещенного в его полости с боковым зазором и соединенного передней резьбовой частью с резьбовой поверхностью гнезда колпачка; при сборке пуансона передний торец этой головки уперт в дно образованной задней полости под нее, а ее задний торец утоплен относительно заднего торца корпуса; болт выполнен с глухой полостью, образованной с его переднего торца, дно которой отделено стенкой от заднего торца его головки и куда открыто ее поперечное окно; при этом в кольцевой канавке, выполненной на поверхности полости корпуса перед полостью под эту головку размещен уплотнительный элемент, перед которым сформировано другое поперечное окно головки, выходящее в выше указанный боковой зазор; на резьбовой части болта образованы продольные проточки, открытые краями с его переднего торца в полость колпачка, а в кольцевой канавке, образованной на конической поверхности у переднего торца корпуса и открытой частично в полость колпачка, размещен свой уплотнительный элемент выполнением пуансона сборным в виде корпуса из конструкционной стали и передней рабочей части - колпачка из качественной стали уменьшается как минимум в 3 раза расход ее на такой пуансон со снижением трудоемкости его рабочей части - колпачка. Наличием осевого зазора между передним торцом корпуса и дном конической полости колпачка обеспечивается возможность незначительного перемещения последнего вдоль корпуса при работе штампа от усилия запрессовки заготовки в матрицу штампа. Образованием в корпусе полости под болт, головка которого расположена в полости большего диаметра, выполненной с заднего торца корпуса с контактом ее дна с передним торцом болта обеспечивается фиксация его в корпусе в конце сборки пуансона с соединением без боковых зазоров конических поверхностей корпуса и колпачка. Соединением резьб передней части болта и гнезда колпачка обеспечивается стопорение последнего на корпусе в осевом и радиальном направлениях для надежной работы такого пуансона. Контактом переднего торца головки болта с дном полости под нее и его передней резьбовой части с резьбой гнезда колпачка обеспечивается первоначальное положение колпачка на корпусе после их сборки и положение заднего торца головки болта, утопленного относительно заднего торца корпуса, перемещающегося вверх при работе пуансона. Наличием бокового зазора между поверхностями полости корпуса и болта, продольных канавок на резьбовой части последнего, открытых передними краями в полость колпачка, уплотнительного элемента в кольцевой канавке на поверхности полости корпуса перед полостью под головку болта, а также поперечного окна в задней части корпуса перед этим элементом и открытого в полость корпуса, обеспечивается подвод хладагента по боковому зазору и канавкам резьбовой части болта в полость колпачка для его охлаждения. Соединением полости колпачка с глухой полостью болта, выполненной с его переднего торца, осуществляется отвод нагретого теплом колпачка хладагента из его полости к дну полости болта и через поперечное окно головки болта удаление нагретого хладагента за пределы такого пуансона. Наличием в образованной кольцевой канавке у переднего торца корпуса уплотнительного элемента обеспечивается герметизации полости колпачка с циркулирующим в ней хладагентом. Выполнением этой канавки, частично открытой в полость колпачка, создается омывание и охлаждение ее уплотнительного элемента циркулирующим хладагентом, гарантирующие его стойкость от воздействия нагретого теплом деформируемой заготовки колпачка.The invention relates to metallurgical production and is suitable for hot stamping blanks-shafts with gears at the end. Hot stamps are known, the forming parts of the dies and punches of which are subjected to significant power, thermal, erosion and other loads, as a result of which their resistance is several thousand removals of blanks (see the book Metal Technology and Construction Materials. / V.A. Kuzmin and others. - M .: Engineering, 1989, p. 342-353). Known cooled closed matrix of a hot stamp (see RF patent 2670508 C1 dated 10.23.2018) used with an uncooled whole punch with a working front, middle and connecting rear parts located above the matrix in the upper part of the cages (see RF patent 2481915 from 2013 .). Its disadvantages: limited durability (no more than 4000-5000 pressing in blanks) of its working surfaces due to overheating during operation and significant pressures on them from the side of the deformable metal and the absence of artificial cooling; when only this working part is worn out, its manufacture from high-quality steel with the corresponding labor input and cost increases the cost of the obtained billets. The objective of the proposed solution is to reduce the operational cost of such a punch. The technical result from this solution: reducing the cost obtained by using the improved punch blanks and its artificial cooling. This is achieved by the fact that the punch for a closed matrix of a hot stamp, made integral with the front working part, the middle intermediate part and the rear part with a large transverse size, IS NEW THAT it is prefabricated in the form of a hollow body and the front working part is a cap, placed a conical cavity on its front conical part with a gap relative to its front end; at the same time, a cavity under the head of a bolt located in its cavity with a lateral gap and connected by the front threaded part to the threaded surface of the cap socket is made from the rear end of the housing; when assembling the punch, the front end of this head is abutted in the bottom of the formed back cavity under it, and its rear end is recessed relative to the rear end of the body; the bolt is made with a blind cavity formed from its front end, the bottom of which is separated by a wall from the rear end of its head and where its transverse window is open; while in the annular groove made on the surface of the cavity of the housing in front of the cavity under this head there is a sealing element in front of which another transverse window of the head is formed, which extends into the above-mentioned lateral gap; longitudinal grooves are formed on the threaded part of the bolt, opened by the edges from its front end to the cap cavity, and in the annular groove formed on the conical surface at the front end of the body and partially open into the cap cavity, its sealing element is placed by making a punch prefabricated in the form of a body made of structural steel and the front working part - the cap made of high-quality steel decreases at least 3 times its consumption for such a punch with a decrease in the complexity of its working part - the cap. The presence of an axial clearance between the front end of the body and the bottom of the conical cavity of the cap makes it possible to slightly move the latter along the body during the operation of the die from the force of pressing the workpiece into the die matrix. The formation in the body of a cavity for a bolt, the head of which is located in a cavity of a larger diameter, made from the rear end of the body with the contact of its bottom with the front end of the bolt, ensures its fixation in the body at the end of the punch assembly with connection without side gaps of the conical surfaces of the body and cap. The connection of the threads of the front of the bolt and the socket of the cap provides locking of the latter on the housing in axial and radial directions for reliable operation of such a punch. The contact of the front end of the bolt head with the bottom of the cavity under it and its front threaded part with the thread of the cap socket ensures the initial position of the cap on the housing after their assembly and the position of the rear end of the bolt head, recessed relative to the rear end of the housing, moving upwards during the operation of the punch. The presence of a lateral gap between the surfaces of the cavity of the housing and the bolt, longitudinal grooves on the threaded part of the latter, open front edges into the cavity of the cap, a sealing element in the annular groove on the surface of the cavity of the housing in front of the cavity under the bolt head, as well as a transverse window in the rear of the housing in front of this element and open into the body cavity, the refrigerant is supplied through the lateral gap and grooves of the threaded part of the bolt into the cavity of the cap for its cooling. By connecting the cavity of the cap with the blind cavity of the bolt made from its front end, the heat-heated cap of the refrigerant is removed from its cavity to the bottom of the cavity of the bolt and, through the transverse window of the head of the bolt, the heated refrigerant is removed outside the punch. The presence in the formed annular groove at the front end of the housing of the sealing element provides sealing of the cavity of the cap with the refrigerant circulating in it. By performing this groove, partially open into the cavity of the cap, a washing and cooling of its sealing element by circulating refrigerant is created, guaranteeing its resistance to the action of a warmed deformable blank of the cap.
Сравнение предлагаемого с известными показывает его новизну, существенные отличия, пригодность в производстве и соответствие критериям Изобретение. Этот пуансон представлен на чертеже фигурой 1 по п. 1 формулы (левая часть ее) и по п. 2 (правая часть ее); он по п. 1 содержит полый корпус 1, с передней конической частью, на которой поверхностью конической полости 2 размещена с осевым зазором рабочая часть пуансона- колпачок 3; в дне полости 2 образовано резьбовое гнездо 4 под переднюю резьбовую часть 5 болта 6, размещенного с боковым зазором 7 в полости корпуса 1, переходящую в выполненную с его заднего торца полость 8 под головку 9 болта 6; у собранного пуансона передний торец его головки 9 упирается в дно полости 8, а ее задний торец утоплен относительно заднего торца корпуса 1; эта головка выполнена под трубчатый ключ; при вворачивании резьбовой части 5 болта 6 в резьбу гнезда 4 колпачка 3 с упором переднего торца головки 9 в дно полости 8 корпуса 1 выбираются осевые и боковые зазоры между коническими поверхностями колпачка 3 и передней части корпуса 1, чем обеспечивается перемещение и центрирование первого на последнем с прочностью их совместного соединения. Правая часть фиг. 1, кроме выше указанных позиций, не показанных на ней, содержит болт 6, с переднего торца которого выполнена глухая полость 10, заканчивающаяся в его головке 9 с поперечным окном 11, открытым в нее и в окно 11' корпуса 1; перед задней полостью 8 его на поверхности полости 7 образована кольцевая канавка под уплотнительный элемент 12, герметизирующий боковой зазор 7, и выполнено перед ним в задней части корпуса поперечное окно 13, открытое в боковой зазор 7; у его переднего торца на конической поверхности сформирована кольцевая канавка с уплотнительным элементом 14, открытая частично в полость 2 колпачка 3; на поверхности резьбовой части 5 болта 6 сформированы продольные проточки 15, открытые передними краями в полость 2 колпачка 3, охлаждаемого так: по поперечному окну 13 корпуса 1 хладагент поступает в боковой зазор 7 и по нему устремляется к проточкам 15 резьбовой части болта 6; по ним он поступает в полость 2 колпачка 3, охлаждая ее поверхности и дно резьбового гнезда и, в итоге, сам колпачок; нагретый его теплом хладагент по полости болта к ее дну и через поперечные окна 11 и 11' головки 9 болта 6 и корпуса 1 отводится за пределы последнего. Эффективность охлаждения колпачка определяется площадью его охлаждаемой поверхности, скоростью циркуляции хладагента вдоль нее, схемой циркуляции хладагента относительно этой поверхности и т.д. и при оптимальных величинах этих параметров обеспечивается максимальный отвод тепла от колпачка и его увеличенную как минимум в 2 раза стойкость. Стоимость такого пуансона выше, чем пуансона- прототипа из-за наличия у корпуса 2-х разных полостей, конической передней части, уплотнительных элементов в передней и задней частях его и болта цельного или полого с поперечными окнами или без них и продольными проточками на резьбовой части, а у его колпачка - конической полости с резьбовым гнездом в ее дне под переднюю часть болта. После предельного износа рабочих поверхностей колпачок заменяется новым, стоимость которого как минимум в 3 раза меньше стоимости прототипа-пуансона; к тому же уменьшается как минимум» в два раза расход качественной стали, например, марки 3Х3М3Ф ГОСТ 5950-00 на изготовление колпачка. Данным решением снижается также и стоимость получаемой заготовки примерно на 15%Comparison of the proposed with the known shows its novelty, significant differences, suitability in production and compliance with the criteria of the Invention. This punch is represented in the drawing by figure 1 according to claim 1 of the formula (its left side) and according to claim 2 (its right side); according to claim 1, it comprises a hollow body 1, with a front conical part, on which the working part of the punch-cap 3 is placed with an axial clearance by the surface of the conical cavity 2; a threaded socket 4 is formed in the bottom of the cavity 2 under the front threaded portion 5 of the bolt 6, which is located with a lateral gap 7 in the cavity of the housing 1, passing into the cavity 8 made from its rear end face under the head 9 of the bolt 6; in the assembled punch, the front end of its head 9 abuts against the bottom of the cavity 8, and its rear end is recessed relative to the rear end of the housing 1; this head is made under a tubular key; when screwing the threaded part 5 of the bolt 6 into the thread of the socket 4 of the cap 3 with the stop of the front end of the head 9 in the bottom of the cavity 8 of the housing 1, axial and lateral gaps between the conical surfaces of the cap 3 and the front of the housing 1 are selected, which ensures the movement and centering of the first on the last the strength of their joint connection. The right side of FIG. 1, in addition to the above indicated positions, not shown on it, contains a bolt 6, from the front end of which a blind cavity 10 is made, ending in its head 9 with a transverse window 11 open into it and into the window 11 'of the housing 1; in front of its rear cavity 8, an annular groove for the sealing element 12 is formed on the surface of the cavity 7, which seals the lateral gap 7, and a transverse window 13 is made in front of it in the rear part of the housing, open in the lateral gap 7; at its front end on the conical surface an annular groove with a sealing element 14 is formed, partially open in the cavity 2 of the cap 3; longitudinal grooves 15 are formed on the surface of the threaded part 5 of the bolt 6, opened by front edges into the cavity 2 of the cap 3, which is cooled as follows: through the transverse window 13 of the housing 1, the refrigerant enters the lateral gap 7 and rushes to the grooves 15 of the threaded part of the bolt 6; through them he enters the cavity 2 of the cap 3, cooling its surfaces and the bottom of the threaded socket and, as a result, the cap itself; the refrigerant heated by its heat along the bolt cavity to its bottom and through the transverse windows 11 and 11 'of the head 9 of the bolt 6 and the housing 1 is discharged outside the latter. The cooling efficiency of the cap is determined by the area of its cooled surface, the rate of circulation of the refrigerant along it, the scheme of circulation of the refrigerant relative to this surface, etc. and with optimal values of these parameters, the maximum heat removal from the cap and its increased resistance by at least 2 times are ensured. The cost of such a punch is higher than the prototype punch due to the presence of 2 different cavities, a conical front part, sealing elements in the front and rear parts of it and a solid or hollow bolt with or without transverse windows and longitudinal grooves on the threaded part , and at its cap - a conical cavity with a threaded socket in its bottom under the front of the bolt. After the maximum wear of the working surfaces, the cap is replaced with a new one, the cost of which is at least 3 times less than the cost of the prototype punch; moreover, the consumption of at least ”is reduced by a factor of two — quality steel, for example, grade 3X3M3F GOST 5950-00 for the manufacture of a cap. This decision also reduces the cost of the resulting workpiece by about 15%
Таким образом, предлагаемым решением уменьшаются в два и более раз расход дорогостоящей стали на пуансон-колпачок, его охлаждением повышается стойкость как минимум в 2 раза, чем стоимость получаемой заготовки снижается на 15%.Thus, the proposed solution reduces the cost of expensive steel per punch-cap by two or more times, its cooling increases the resistance by at least 2 times, than the cost of the resulting billet is reduced by 15%.
