способ штамповки крупногабаритных коленчатых валов

Формула изобретения

СПОСОБ ШТАМПОВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ путем формирования щек и шейки колена одновременным приложением к заготовке усилия гибки перпендикулярно к ее оси и усилия высадки вдоль ее оси, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения качества коленчатых валов путем предотвращения утяжки металла на торцах щек, перед штамповкой на заготовках протачивают бочки, имеющие форму усеченных конусов, наибольшие диаметры оснований которых больше номинальных расчетных на величину утяжки, а меньшие диаметры соответствуют номинальному расчетному для образования щеки, при этом формообразование колена производят так, чтобы наибольшие диаметры оснований одной пары усеченных конусов были обращены к гибочному пуансону.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления заготовок крупногабаритных коленчатых валов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении заготовок крупногабаритных коленчатых валов на гидравлических и кривошипных прессах в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных предприятий.

Известен способ штамповки крупногабаритных коленчатых валов методом гибки с высадкой из заготовок, проточенных на отдельные цилиндрические бочки (Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства. Москва: Машиностроение, 1976, с. 483, рис. 321).

Недостаток известного способа состоит в том, что при оформлении колена на его щеках со стороны воздействия гибочного пуансона образуется утяжка металла на затылках щек, в местах перехода их толщины на внутреннюю поверхность, что недопустимо при изготовлении коленвалов с плоскими затылками щек для механического крепления к ним противовесов.

Известен также способ изготовления коленчатых валов и устройство для его осуществления (авт. свид. N 1230739, кл. B 21 K 1/08, 1984), который заключается в том, что при штамповке коленчатых валов методом гибки с высадкой участки заготовки под щеки протачивают на отдельные цилиндрические бочки, объем которых выбирают с учетом объема утяжки металла, щеки формируют высотой, превышающей номинальную их высоту на величину, равную объему утяжки, а по окончании гибки и высадки производят осадку щек по высоте до номинального их размера.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления коленчатых валов и устройство для его осуществления, принятый в качестве прототипа изобретения [1] .

Известный способ (прототип) заключается в том, что производят гибку шейки и высадку щек, после совершения этих этапов деформирования гибку прекращают, осуществляя окончательное формирование щек высадкой. Устройство имеет формообразующие секции матриц, пуансон для гибки и механизм снятия рабочего усилия с пуансона в виде приводной и неподвижной гребенок, размещенных с возможностью взаимодействия между собой. На заключительной стадии обработки заготовки за счет перемещения приводной гребенки с пуансона снимается рабочее усилие, в результате чего гибка колена не производится, а происходит доштамповка высадкой щек колена.

Недостатками известного способа являются сложность конструкции устройства для осуществления способа, ввиду наличия механизма снятия рабочего усилия с пуансона в виде приводной и неподвижной гребенок и механизма перемещения приводной гребенки; повышенная трудоемкость штамповки колена за счет остановки пресса в процессе деформирования колена для включения в работу механизма снятия рабочего усилия с пуансона.

Целью изобретения является повышение качества коленчатых валов путем предотвращения образования утяжки металла на торцах щек; снижение трудоемкости при изготовлении коленчатых валов гибкой с высадкой за счет обеспечения непрерывности процесса штамповки.

Сущность изобретения заключается в том, что для осуществления указанной цели в способе штамповки крупногабаритных коленчатых валов путем формирования щек и шейки колена одновременным приложением к заготовке усилия гибки перпендикулярно ее оси и усилия высадки вдоль ее оси, перед штамповкой на заготовках протачивают бочки, имеющие форму усеченных конусов, наибольшие диаметры основания которых больше номинальных расчетных на величину утяжки, а меньшие диаметры соответствуют номинальному расчетному для образования щек. Формообразование колена производят таким образом, чтобы наибольшие диаметры оснований одной пары усеченных конусов были обращены к гибочному пуансону.

На фиг. 1 представлена исходная заготовка, общий вид; на фиг. 2 - процесс гибки с высадкой колена в начальный момент; на фиг. 3 - готовое колено вала; на фиг. 4 - процесс штамповки колена в конечном положении.

Предлагаемый согласно изобретению способ штамповки коленчатых валов осуществляется в следующей последовательности.

На заготовке 1 перед штамповкой протачивают бочки, имеющие форму усеченных конусов высотой l₁. Наибольший диаметр основания бочки конуса D₁ больше номинального расчетного диаметра для образования щеки на величину утяжки (устанавливается экспериментально), меньший диаметр D₂ соответствует номинальному расчетному для образования щеки. Проточка d длиной l₂ выполняется по номинальным размерам шеек вала. Нагретую заготовку 1 укладывают проточенными шейками d с бочками высотой l₁ на нижние секции матриц 2 и 3 так, чтобы одна пара бочек, имеющих форму усеченных конусов, располагалась по центру штампа, при этом наибольшие диаметры D₁ были обращены к гибочному пуансону. Другие пары бочек, не участвующие в деформировании, располагаются в нижних вкладышах 4 и 5, которые установлены в ползушках 6 и 7. При ходе траверсы пресса вниз верхние секции полуматриц 8 и 9 к верхние вкладыши 10 и 11, расположенные в верхних крышках 12 и 13, смыкаются с нижними, образуя блоки высадочных полуматриц.

Гибочный пуансон 14 охватывает проточку диаметром d. Осуществляют операцию гибки с высадкой элемента заготовки, предназначенного для изготовления одного колена, при которой к заготовке прикладывают с помощью гибочного пуансона усилие перпендикулярно оси заготовки и одновременно с помощью блоков высадочных полуматриц, перемещаемых в горизонтальном направлении, производят высадку щек.

При этом неизбежно образующаяся утяжка в местах перехода толщины щеки на внутреннюю поверхность щеки со стороны воздействия изгибающего усилия компенсируется за счет избытка металла, заложенного в конусную часть заготовки. Щеки вала приобретают на торцах требуемую форму без применения дополнительных операций, связанных с остановкой пресса в процессе формирования колена.

П р и м е р. Изготавливали колено вала, которое имело размеры:

A = 330 мм, а₁ = а₂ = 110 мм, В = 540 мм, b = 160 мм, d = 310 мм. Использовали заготовку с бочками, имеющими форму усеченных конусов с размерами: l₁ = 168 мм, l₂ = 110 мм, d = 310 мм, D₁ = 400 мм, D₂ = 375 мм.

Материал заготовки - сталь 38ХН3МА по ГОСТ 4543-71. Часть исходной заготовки длиной L нагревали до ковочной температуры 1180^оС на электронагревательной установке ТПЧ.

Нагретую часть заготовки подвергли гибке и высадке. Штамповку осуществляли на ковочном гидравлическом прессе усилием 4000 тс. Процесс штамповки колена осуществлялся непрерывно без остановки пресса, при этом размеры щеки коленвала по окончании операции штамповки получили в пределах номинальных размеров готового изделия (поковки).

Использование предлагаемого способа в сравнении с прототипом обеспечивает следующие преимущества:

значительно снижается трудоемкость штамповки заготовок коленчатых валов с высокими качественными характеристиками;

возможность использования штампа-установки для изготовления заготовок коленчатых валов с различной формой щек (с плоскими или скошенными затылками). (56) Авторское свидетельство СССР N 1348053, кл. B 21 K 1/08, 1987.