способ получения отверстий с фаской

Формула изобретения

1. Способ получения отверстий с фаской, включающий выдавливание углубления и образование из выдавленного материала стержня, имеющего меньший диаметр, чем диаметр пробиваемого отверстия, а также пробивание отверстия с удалением отхода и образованием цилиндрического пояска, отличающийся тем, что выдавливают цилиндрическое углубление, а затем выдавливают фаску, причем цилиндрическое углубление выдавливают такой глубины, чтобы при выдавливании фаски оставалась полость, свободная для течения выдавливаемого материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдавливают цилиндрическое углубление с диаметром, меньшим диаметра образуемого стержня.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед выдавливанием фаски производят зачистку цилиндрического углубления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для пробивки отверстия используют инструменты в виде установленных с увеличенным зазором пуансона и матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении отверстия с фаской в деталях из твердых пластичных материалов, например, сталей, имеющих достаточную толщину для формирования фаски в теле детали.

Известен способ получения отверстий с фаской в толстолистовых заготовках, включающий образование предварительного отверстия меньшего поперечного сечения, чем готовое отверстие, последующую штамповку фаски и окончательную механическую обработку отверстия (а. с. N 454953, B 21 D 35/00, заявл. 11.07.72 г. опубл. 30.12.74 бюл. N 48).

Недостатком такого способа получения отверстий с фаской является высокая трудоемкость технологического процесса и соответственно высокая стоимость изготовления деталей ввиду наличия механической обработки металлорежующим инструментом.

Известен способ получения отверстий с фаской в толстолистовых заготовках, включающий образование предварительного отверстия меньшего поперечного сечения, чем готовое отверстие, последующую штамповку фаски прямым выдавливанием, при котором с противоположной стороны отверстия формируют полый цилиндрический выступ с наружным диаметром, равным диаметру готового отверстия, и внутренним диаметром, равным диаметру предварительного отверстия, и окончательную пробивку отверстия требуемого диаметра с удалением выдавленного выступа путем сдвига в осевом направлении, при этом удаляемый материал подвергают в процессе сдвига сжатию в радиальном направлении (а.с. N 1017422, B 21 J 5/06, B 21 D 28/16, заявл. 10.04.81 г. опубл. 15.05.83 г. бюлл. N 18).

Недостатком такого способа получения отверстий с фаской является высокая трудоемкость и соответственно высокая стоимость изготовления деталей, особенно изготавливаемых из твердых пластичных материалов, например, сталей, так как образование фаски осуществляется при всестороннем сжатии. В этом случае для сохранения ровной нижней поверхности обрабатываемой заготовки необходимо прижимать ее к матрице с силой, превышающей силу необходимую для формирования фаски. Это требует применения прессов с усилием по крайней мере в два раза более мощных, чем усилие непосредственно требуемого для формирования фаски, а также усложняет оснастку, снижает ее стойкость, особенно при изготовлении деталей из легированных сталей. Кроме того, при таком способе получения отверстий с фасками требуется вручную снимать с пуансона отход, возникающий после окончательной пробивке отверстия, который фактически оказывается запрессован на хвостовике пуансона.

Усовершенствование этого способа получения отверстий с фаской, включающего дополнительно то, что от начала сдвига полого цилиндрического стержня и до окончания сдвига ограничивают его перемещение со стороны торца по кольцевой поверхности (а.с. N 1634351, B 21 D 28/16, B 21 J 5/06, заявл. 13.02.89 г. опубл. 15.03.91 г. бюл. N 10) обеспечивает удержание отхода, образующегося при окончательной пробивке отверстия, в матрице. Однако такой способ получения отверстий с фаской также требует удаления этого отхода из матрицы при снятой детали, что также не позволяет использовать этот способ получения отверстий с фаской в автоматических штампах и соответственно является очень трудоемким.

Наиболее близким к заявляемому прототипом является способ получения отверстий с фаской, включающий выдавливание конического углубления и образование из выдавленного материала стержня, имеющего меньший диаметр, чем диаметр пробиваемого отверстия, а также пробивание отверстия с удалением отхода и образованием цилиндрического пояска (а.с. N 332897, B 21 D 28/16, B 21 D 19/00, B 21 D 35/00, заявл. 22.08.67 г. опубл. 21.03.72 г. бюл. N 11).

Недостатком такого способа получения отверстий с фаской является высокая стоимость изготовления деталей при низком качестве получаемых деталей. Высокая стоимость изготовления деталей обуславливается необходимостью прижимать заготовку к матрице с усилием, соизмеримым с усилием, прилагаемым для выдавливания конического углубления, особенно при изготовлении деталей из твердых пластичных материалов, например, легированных сталей, что требует применения специальных прессов, имеющих более высокую стоимость, и менее производительных по сравнению с обычными прессами. Кроме того, высокое усилие прижима снижает стойкость штампов. При этом, так как диаметр пуансона, формирующего коническое углубление, превышает диаметр пробиваемого отверстия, то даже при очень сильном прижиме практически невозможно избежать вспучивания поверхностей заготовки вокруг изготавливаемого отверстия с фаской.

Изобретение обеспечивает изготовление отверстий с фаской в деталях из твердого пластичного материала на обычных прессах без вздутия поверхности вокруг изготовленного отверстия с фаской.

Цель достигается тем, что в способе получения отверстий с фаской, включающем выдавливание углубления и образование из выдавленного материала стержня, имеющего меньший диаметр, чем диаметр пробиваемого отверстия, а также пробивание отверстия с удалением отхода и образованием цилиндрического пояска, выдавливают цилиндрическое углубление с диаметром не превышающим диаметр образуемого стержня, а затем выдавливают фаску, причем цилиндрическое углубление выдавливают такой глубины, чтобы при выдавливании фаски оставалась полость, свободная для течения выдавливаемого материала.

Сущность изобретения заключается в исключении перемещения материала вдоль поверхности обрабатываемой заготовки.

Наличие указанной совокупности признаков заявленного изобретения обеспечивает получение отверстий с фаской в деталях из твердого пластичного материала за счет создания в теле детали полости в которую при формировании фаски перемещается лишний материал. Это исключает вздутие поверхности вокруг изготовленного отверстия с фаской.

На фиг. 1 показан технологический процесс получения отверстия с фаской по заявленному способу: а I переход выдавливание цилиндрического углубления, б II переход выдавливание фаски, в III переход пробивка отверстия; на фиг. 2 изготовленное в детали отверстие с фаской; на фиг. 3 дополнительный переход зачистка цилиндрического углубления.

Способ получения отверстия с фаской осуществляется следующим образом (фиг. 1). Заготовку 1 устанавливают на матрице 2, в которой выполнено отверстие 3 диаметром d_пред, большим или равным диаметру пуансона 4, но меньшим d_ном, где d_ном диаметр отверстия в матрице для пробивки отверстия номинального диаметра. Отверстие 3 сопряжено с пуансоном 4, например, так же как при стандартной пробивке отверстия, и прижимают прижимом 5 (фиг. 1а). Пуансон 4 внедряют в материал заготовки 1 на глубину h, превышающую заданную глубину фаски, выдавливая таким образом цилиндрическое углубление 6 глубиной h. При этом из выдавленного материала формируют стержень 7 диаметром d_пред. Затем заготовку 8 с выдавленным цилиндрическим углублением 6 устанавливают на матрицу 9, имеющую отверстие 10, диаметр которого больше d_пред, например, равен d_ном, и прижимают прижимом 11 (фиг. 1б). Так как диаметр отверстия 10 больше диаметра стержня 7, то стержень 7 легко входит в отверстие 10. Пуансоном 12, имеющим коническую форму, производят формирование фаски 13. При этом лишний материал перемещается в остающуюся свободной полость 14, образуя облой 15, связанный со стержнем 7. Наличие в крайнем нижнем положении пуансона 12 свободной полости 14 обеспечивается согласованием глубины h цилиндрического углубления 6, формируемого на первом переходе, с размерами формируемой на втором переходе фаски 13 и длиной пуансона 12. Затем заготовку 16 со сформированной фаской 13 устанавливают на матрицу 17, имеющую отверстие 18 диаметром d_ном, и прижимают прижимом 19. Так как диаметр отверстия 18 больше диаметра стержня 7, то стержень 7 легко входит в отверстие 18. Пуансоном 20, сопряженным с отверстием 18, например, как при стандартной вырубке, пробивают отверстие 21 в заготовке 16 диаметром d_ном, формируя цилиндрический поясок 22. Облой 15 удаляется вместе со стержнем 7. В результате получается деталь 23 с отверстием 21, имеющим цилиндрический поясок 22 диаметром d_ном и фаску 13 (фиг. 2).

Из сказанного выше видно, что на первом и третьем переходах материал перемещается только в вертикальном направлении в зоне пробиваемого отверстия 21. На втором переходе при выдавливании фаски 13 происходит перемещение материала в продольном направлении. Однако наличие свободной полости 14 в теле заготовки 8 обеспечивает неподвижность материала на глубине, превышающей глубину h выдавленного цилиндрического углубления 6, так как лишний материал перемещается в эту свободную полость 14 и не возникает прямого давления пуансона 12 на материал, находящийся на глубине, превышающей глубину h выдавленного цилиндрического углубления 6. Таким образом, в заявленном способе получения отверстий с фаской не происходит вспучивания ни верхней, ни нижней поверхности исходной заготовки 1, т.е. заявленный способ обеспечивает изготовление отверстий с фаской в деталях из твердых пластичных материалов, например, легированных сталей, к которым предъявляются высокие требования к плоскостности поверхностей, не требуя для этого специальных прессов и высоких усилий прижима заготовки к матрице.

При необходимости формировать фаску с наружным диаметром, значительно превышающим диаметр d_ном пробиваемого отверстия, что требует перемещения большого количества материала при выдавливании фаски 13, желательно увеличить диаметр выдавливаемого цилиндрического углубления 6. С этой целью можно увеличить диаметр пуансона 4 до величины диаметра d_пред отверстия 3 в матрице 2 и даже сделать диаметр пуансона 4 больше диаметра d_пред, но меньше диаметра d_ном отверстия 18 в матрице 17. Если этого оказывается недостаточным, то перед выдавливанием фаски 13 углубление 6 может быть увеличено в диаметре за счет его дополнительной зачистки (фиг. 3). В этом случае заготовку 24 устанавливают на матрице 25, в которой выполнено отверстие 26, диаметр которого больше d_пред, например равен d_ном, и прижимают прижимом 27. Так как диаметр отверстия 26 больше диаметра стержня 7, то стержень 7 легко входит в отверстие 26. Пуансоном 28, диаметр которого превышает диаметр d_ном и соответственно диаметр пуансона 4, а также согласован с размерами пуансона 12 так, чтобы оставалось достаточно материала для формирования фаски 13, срезают со стенок углубления 6 часть материала, так же как при выполнении зачистки отверстий, и сминают срезанный со стенок углубления 6 материал в облой 29, связанный со стержнем 7. При этом образуется цилиндрическое углубление 30 глубиной h₁. Глубина h углубления 6 в этом случае задается с учетом размеров фаски 13, длины пуансона 12 и величины h_об облоя 29 так, чтобы при формировании цилиндрического углубления 30 оставалась свободная полость 31, в которую перемещается материал срезаемый со стенок углубления 6 и сминаемый в облой 29. Диаметр пуансона 28 должен быть задан так, чтобы величина облоев 29 и 15 обеспечивала формирование требуемого перехода от поверхности фаски 13 к цилиндрическому пояску 22 отверстия 21 в готовой детали 23.

При необходимости в дальнейшем технологическом процессе изготовления детали формировать вторую фаску на нижней поверхности детали пуансон 20 может быть сопряжен с отверстием 18 в матрице 17 с увеличенным зазором. В этом случае в заготовке 16 будет пробито отверстие 21 с цилиндрическим пояском 22 диаметром d_ном, на нижней кромке которого будет произведен скол материала. Таким образом, при оформлении в дальнейшем небольшой фаски на нижней поверхности детали 23 (на фиг. 2 нижняя фаска не показана) не образуется заусенец, который необходимо было бы удалять.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в возможности организации массового производства прецизионных деталей из легированной стали на последовательном автоматическом штампе с использованием обычного прессового оборудования. Соответственно способ получения отверстий с фасками обеспечивает снижение в несколько раз себестоимости изготовления таких деталей.