RU2742753C1

RU2742753C1 - Stamping beater

Info

Publication number: RU2742753C1
Application number: RU2020125171A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Лобусов
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2021-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in processing metal parts of machines by surface plastic deformation methods, in particular, by coining. Embossing head comprises striker and stock installed on axis with possibility of rotation. Hammer is spring-loaded relative to rod by four plate springs, each of which rests against pin installed on hammer, and on it symmetrically to rod first and second sleeves are fixed. In first sleeve first pusher from below is connected with first hold-down spring, and from above with adjusting screw installed in end of first sleeve. In the second case, the second pusher is connected to the second pressure spring from above. First and second pushers have length equal to half length of rod.

EFFECT: uniform deformation of metal grains, reduced surface roughness.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и применяется при обработке металлических деталей машин методами поверхностного пластического деформирования, а именно, при обработке чеканкой. Изобретение может быть использовано при обработке металлов давлением.The invention relates to mechanical engineering and is used in the processing of metal parts of machines by methods of surface plastic deformation, namely, in the processing of chasing. The invention can be used in the processing of metals by pressure.

Известны конструкции бойков, применяемых в чеканочных устройствах [Елизаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности машин. - М: Машиностроение, 1969, с. 270, рис. 111], [Елизаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности машин.- М: Машиностроение, 1969, с. 271, рис. 112]. Недостатком данных конструкций бойков является получение недостаточно мелкозернистой структуры упрочняемого металла, что снижает механические характеристики металлических поверхностей.Known designs of strikers used in chasing devices [Elizavetin MA, Satel EA. Technological ways to increase the durability of machines. - M: Mechanical Engineering, 1969, p. 270, fig. 111], [Elizavetin M.A., Satel E.A. Technological methods of increasing the durability of machines.- M: Mechanical Engineering, 1969, p. 271, fig. 112]. The disadvantage of these designs of strikers is to obtain an insufficiently fine-grained structure of the hardened metal, which reduces the mechanical characteristics of metal surfaces.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция бойка устройства для чеканки [патент RU№2100176], которая содержит установленный на оси с возможностью поворота ударник, выполненный с инерционным элементом, расположенным эксцентрично оси. Ось закреплена на штоке, совершающем возвратно поступательное движение. К штоку при помощи пружины возврата поджимается ограничитель возврата, жестко связанный с ударником. При ударе ударника об упрочняемую поверхность сила инерции инерционного элемента стремится повернуть ударник на оси. Это приводит к возникновению касательного усилия на упрочняемой поверхности (одновременно с нормальным усилием). После удара пружина возврата повернет ударник в исходное положение (до упора ограничителя в шток).Closest to the claimed invention is the design of the striker device for embossing [patent RU No. 2100176], which contains a striker mounted on an axis with the possibility of rotation, made with an inertial element located eccentrically to the axis. The axle is fixed on a reciprocating rod. With the help of a return spring, a return stop is pressed against the rod, rigidly connected to the striker. When the striker strikes the surface to be hardened, the inertial force of the inertial element tends to rotate the striker on the axis. This leads to the appearance of a tangential force on the surface to be hardened (simultaneously with the normal force). After the impact, the return spring will turn the striker to its original position (up to the stop of the stopper in the rod).

Недостатком конструкции этого бойка является создание однонаправленного касательного усилия во время ударного контакта на упрочняемой поверхности, вследствие чего возникает неравномерная деформация зерен металла и повышенная шероховатость обработанной поверхности.The disadvantage of the design of this striker is the creation of a unidirectional tangential force during impact contact on the surface to be hardened, as a result of which uneven deformation of the metal grains and increased roughness of the processed surface occur.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции чеканочного бойка, позволяющее получить более высокое качество упрочняющей обработки металлической поверхности.The objective of the invention is to improve the design of the stamping striker, which makes it possible to obtain a higher quality of the hardening treatment of the metal surface.

Техническим результатом является повышение равномерности деформации зерен металла, снижение шероховатости поверхности.The technical result is an increase in the uniformity of deformation of metal grains, a decrease in surface roughness.

Технический результат достигается тем, что чеканочный боек, содержащий установленный на оси с возможностью поворота ударник и шток, отличается тем, что ударник подпружинен относительно штока четырьмя пластинчатыми пружинами, каждая из которых упирается в штифт, установленный на ударнике, и на нем симметрично штока закреплены первая и вторая гильзы, в первой гильзе первый толкатель, сообщен снизу с первой прижимной пружиной, а сверху с регулировочным винтом, установленным в торец первой гильзы, во второй гильзе второй толкатель сверху сообщен со второй прижимной пружиной, при этом длина первого и второго толкателя равна половине длины штока.The technical result is achieved in that the embossing firing pin, containing the striker and the rod mounted on the axis with the possibility of rotation, differs in that the striker is spring-loaded relative to the rod by four leaf springs, each of which abuts against the pin mounted on the striker, and the first one is fixed on it symmetrically to the rod. and the second sleeve, in the first sleeve the first pusher, communicated from below with the first pressure spring, and from above with an adjusting screw installed at the end of the first sleeve, in the second sleeve, the second pusher from above is communicated with the second pressure spring, while the length of the first and second pushers is equal to half stem length.

Повышение равномерности деформации зерен металла, снижение шероховатости поверхности происходит за счет того, что один из толкателей прижимается к ударнику, а другой находится на расстоянии зазора Z от него. Поэтому при ударе чеканочного бойка по упрочняемой поверхности сначала давление на ударник будет оказывать второй толкатель, прижимаемый к ударнику. При этом первый толкатель будет двигаться к ударнику. Когда произойдет отскок второго толкателя от ударника первый толкатель, пройдя расстояние Z, вступит в контакт с ударником и начнет оказывать давление на него. За счет того, что гильзы с толкателями закреплены симметрично относительно штока, вращающий момент, вызывающий поворот ударника на оси (которая закреплена на штоке) изменит направление на противоположное. Это вызывает изменение направления тангенциального усилия на поверхности упрочняемой детали на противоположное, что приводит к повышению равномерности деформации зерен, снижению шероховатости, то есть к повышению качества упрочняющей обработки металлической поверхности детали.An increase in the uniformity of deformation of metal grains, a decrease in surface roughness occurs due to the fact that one of the pushers is pressed against the striker, and the other is at a distance of the gap Z from it. Therefore, when the chasing striker strikes the surface to be hardened, first, the pressure on the striker will be exerted by the second pusher pressed against the striker. In this case, the first pusher will move towards the striker. When the second pusher rebounds from the striker, the first pusher, having passed the distance Z, will come into contact with the striker and begin to exert pressure on it. Due to the fact that the sleeves with pushers are fixed symmetrically relative to the rod, the torque that causes the striker to rotate on the axis (which is fixed on the rod) will change direction to the opposite. This causes a change in the direction of the tangential force on the surface of the part to be hardened to the opposite, which leads to an increase in the uniformity of deformation of the grains, a decrease in roughness, that is, to an increase in the quality of the hardening treatment of the metal surface of the part.

На фиг. 1 изображен фронтальный вид чеканочного бойка, а на фиг. 2 его вид сверху. Чеканочный боек состоит из ударника 1, установленного с возможностью поворота на оси 2, закрепленной на штоке 3. На ударнике 1 симметрично относительно штока 3 закреплены первая гильза 4 и вторая гильза 5. Ударник 1 подпружинен относительно штока 3 пластинчатыми пружинами 6, 7, 8, 9, которые упираются в штифты 10, 11, 12, 13, установленные в ударнике 1. Пластинчатые пружины 6, 7, 8, 9 фиксируют положение ударника 1 относительно штока 3 при движении бойка до и после удара, практически не оказывая сопротивления силам, действующим при ударе. Внутри первой гильзы 4 находится первый толкатель 14, который поджимается первой прижимной пружиной 16 к расположенному в торце первой гильзы 4 регулировочному винту 18, образуя при этом зазор 19 между первым толкателем 14 и ударником 1. Величина Z зазора 19 может изменяться при помощи регулировочного винта 18, и равна времени пробега упругой волны сжатия по штоку 3, умноженному на скорость удара бойка по упрочняемой поверхности.FIG. 1 shows a front view of a stamping striker, and FIG. 2 its top view. The embossing firing pin consists of a striker 1, mounted with the possibility of rotation on an axis 2, fixed on a rod 3. On the striker 1 symmetrically relative to the rod 3, the first sleeve 4 and the second sleeve 5. The striker 1 is spring-loaded relative to the rod 3 by leaf springs 6, 7, 8, 9, which abut the pins 10, 11, 12, 13, installed in the striker 1. Leaf springs 6, 7, 8, 9 fix the position of the striker 1 relative to the rod 3 during the movement of the striker before and after the impact, practically without resisting the forces acting upon impact. Inside the first sleeve 4 is the first pusher 14, which is pressed by the first pressure spring 16 to the adjusting screw 18 located at the end of the first sleeve 4, thereby forming a gap 19 between the first pusher 14 and the striker 1. The value Z of the gap 19 can be changed using the adjusting screw 18 , and is equal to the travel time of the elastic compression wave along the rod 3, multiplied by the impact speed of the striker on the surface to be hardened.

где V - скорость, с которой боек наносит удар по упрочняемой поверхности, м/с; Н - длина штока, м; С - скорость распространения звука в материале штока, м/с. (С - определяется по справочным данным, которые выбираются в зависимости от материала штока).where V is the speed with which the striker strikes the surface to be hardened, m / s; Н - rod length, m; C is the speed of sound propagation in the rod material, m / s. (C - determined by reference data, which are selected depending on the stock material).

Внутри второй гильзы 5 находится второй толкатель 15, который поджимается второй прижимной пружиной 17 к ударнику 1. Длина каждого толкателя 14 и 15 равна половине длины штока 3.Inside the second sleeve 5 is the second pusher 15, which is pressed by the second pressure spring 17 to the striker 1. The length of each pusher 14 and 15 is equal to half the length of the rod 3.

Чеканочный боек работает следующим образом. При ударе ударника 1 по упрочняемой поверхности в деталях бойка возникает волна сжатия, которая распространяется вверх по всем деталям бойка (фиг. 1) за исключением первого толкателя 14. (С небольшой погрешностью будем считать, что расстояние, на которое распространяется эта волна по ударнику 1, оси 2 и штоку 3, равно длине штока). После того как волна сжатия охватит всю длину штока начнется постепенная разгрузка сечений штока. Разгрузка завершается отскоком штока [Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Изд. 3-е, доп.и перераб. Л., «Машиностроение», 1976, с. 314], а вместе с ним и всех деталей бойка от упрочняемой поверхности. Общая продолжительность удара вдвое больше времени, необходимого для того, чтобы волна сжатия прошла всю длину штока, так как при разгрузке упругая волна распространяется с такой же скоростью, что и при сжатии штока. (Эта скорость равна скорости звука в материале штока).The striker works as follows. When striker 1 strikes the surface to be hardened, a compression wave arises in the striker parts, which propagates upward along all striker parts (Fig. 1), except for the first pusher 14. (With a small error, we will assume that the distance over which this wave propagates along striker 1 , axis 2 and rod 3, is equal to the length of the rod). After the compression wave covers the entire length of the stem, a gradual unloading of the stem sections will begin. Unloading ends with a rebound of the rod [Panovko Ya.G. Foundations of the applied theory of vibrations and impact. Ed. 3rd, additional and revised L., "Mechanical Engineering", 1976, p. 314], and with it all parts of the striker from the surface to be hardened. The total duration of the impact is twice as long as the time required for the compression wave to travel through the entire length of the rod, since during unloading the elastic wave propagates at the same speed as when the rod is compressed. (This speed is equal to the speed of sound in the rod material).

Ударное взаимодействие можно разделить на две половины. В первой половине ударного процесса (когда волна сжатия распространяется вверх по штоку) второй толкатель 15 находится в контакте с ударником 1, и его сила инерции создает вращающий момент относительно оси 2, стремящийся повернуть ударник по часовой стрелке. При этом первый толкатель 14 движется к ударнику 1, сжимая первую прижимную пружину 16. (Сила упругости этой пружины гораздо меньше возникающей при ударе силы инерциивторого толкателя 15. Поэтому первый толкатель 14 в первой половине ударного процесса не оказывает практически никакого влияния на ударник).Impact interaction can be divided into two halves. In the first half of the shock process (when the compression wave propagates up the rod), the second pusher 15 is in contact with the striker 1, and its inertial force creates a torque about the axis 2, tending to rotate the striker clockwise. In this case, the first pusher 14 moves to the striker 1, compressing the first clamping spring 16. (The elastic force of this spring is much less than the inertia force of the second pusher 15 arising upon impact. Therefore, the first pusher 14 in the first half of the impact process has practically no effect on the striker).

В то же самое время волна сжатия распространяется вверх по второму толкателю 15, а так как его длина в два раза меньше длины штока, то к моменту окончания первой половины ударного процесса (когда волна сжатия охватит всю длину штока) второй толкатель 15 сначала будет полностью охвачен волной сжатия, а затем полностью разгрузится, что приведет к его отскоку от поверхности ударника [Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Изд. 3-е, доп.и перераб. Л., «Машиностроение», 1976, с. 314]. При этом первый толкатель 14, преодолев расстояние Z зазора 19, войдет в ударное взаимодействие с ударником 1, что приведет к возникновению вращающего момента, стремящегося повернуть ударник 1 на оси 2 против часовой стрелки. (Так как длина толкателя 14 в два раза меньше длины штока 3, отскок первого толкателя 14 от ударника 1 произойдет одновременно с полной разгрузкой штока 3, то есть к моменту окончания второй половины процесса удара чеканочного бойка по упрочняемой поверхности).At the same time, the compression wave propagates up the second pusher 15, and since its length is half the length of the rod, by the time the first half of the shock process ends (when the compression wave will cover the entire length of the rod), the second pusher 15 will first be completely covered compression wave, and then completely unload, which will lead to its rebound from the surface of the striker [Panovko Ya.G. Foundations of the applied theory of vibrations and impact. Ed. 3rd, additional and revised L., "Mechanical Engineering", 1976, p. 314]. In this case, the first pusher 14, having overcome the distance Z of the gap 19, will enter into impact interaction with the striker 1, which will lead to the appearance of a torque tending to rotate the striker 1 on the axis 2 counterclockwise. (Since the length of the pusher 14 is two times less than the length of the rod 3, the rebound of the first pusher 14 from the striker 1 will occur simultaneously with the complete unloading of the rod 3, that is, by the time the second half of the process of hitting the stamping striker on the hardened surface ends).

Во время отвода чеканочного бойка от обрабатываемой поверхности (которое осуществляется устройством для нанесения ударов) и последующим движением его к упрочняемой поверхности толкатели 14 и 15 под действием прижимных пружин 16 и 17, а также ударник 1 под действием пластинчатых пружин 6, 7, 8, 9 займут положения, показанные на фиг. 1, то есть чеканочный боек будет готов к нанесению следующего удара.During the retraction of the stamping striker from the treated surface (which is carried out by a device for striking) and its subsequent movement to the hardened surface, the pushers 14 and 15 under the action of the pressure springs 16 and 17, as well as the striker 1 under the action of the leaf springs 6, 7, 8, 9 take the positions shown in FIG. 1, that is, the embossing firing pin will be ready for the next strike.

Величину зазора 19 рассчитывают по формуле (1) и устанавливают при помощи регулировочного винта 12. Например, для бойка со штоком длинной 50 см, изготовленным из стали и имеющим скорость при ударе 6 м/с, величина Z зазора 19 равна 0,6 мм.The size of the gap 19 is calculated by the formula (1) and is set using the adjusting screw 12. For example, for a striker with a rod 50 cm long, made of steel and having an impact velocity of 6 m / s, the value Z of the gap 19 is 0.6 mm.

Claims

An embossing firing pin containing a firing pin mounted on an axis with the ability to rotate and a rod, characterized in that the firing pin is spring-loaded relative to the rod by four leaf springs, each of which rests on a pin mounted on the firing pin, on which the first and second sleeves are fixed symmetrically relative to the rod, and in In the first sleeve, the first pusher is connected from the bottom with the first pressure spring, and from the top - with an adjusting screw installed at the end of the first sleeve, and in the second sleeve, the second pusher is connected from above with the second pressure spring, while the length of each pusher is equal to half the length of the rod.