способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления
Классы МПК: | B21K1/56 резьбовых деталей B21D22/10 штамповка с помощью гибких или упругих элементов |
Автор(ы): | Сизов Е.С., Бабурин М.А., Алавердов В.Р., Богуславский Б.З., Елисеев О.В. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-08-10 публикация патента:
20.07.1998 |
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано во всех отраслях машиностроения при изготовлении резьбовых втулок. Технический результат, достигаемый при использовании предложенного тенического решения, заключается в обеспечении изготовления фланцевых втулок с двусторонней резьбой прямым выдавливанием вместо изготовления их мехобработкой, что позволяет повысить КИМ, снизить трудоемкость производства втулок и повысить их качество. При изготовлении полых изделий преимущество цилиндрических втулок с двусторонней резьбой кольцевую заготовку, охватываемую эластичным кольцом, посредством одновременной осадки выдавливают в щелевую полость между пуансоном и матрицей, при этом используют матрицу с резьбовой поверхностью, профиль которой идентичен резьбовой поверхности пуансона и отстоит от нее на расстоянии, равном толщине резьбовой стенки полого изделия в радиальном направлении. Сборку кольцевой заготовки и эластичного кольца с инструментом для выдавливания, а также разборку и удаление полученного изделия осуществляют вне рабочей зоны. Способ осуществляют в устройстве, имеющем матрицу, соосно с ней размещенные пуансон с резьбовой поверхностью, прижим-контейнер, эластичное кольцо. Матрица выполнена с резьбовой поверхностью и связана резьбовым соединением с пуансоном, имеющим три ступени. Резьба нанесена на двух ступенях пуансона с непрерывным и одинаковым шагом, а третья ступень выполнена в виде цилиндрического ловителя с возможностью размещения в отверстии прижима-контейнера. На ловителе выполнен выступ, а на первой ступени пуансона-выемка. 2 с.и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Способ изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двусторонней резьбой, включающий получение полого изделия и нанесение резьбы посредством пуансона с резьбой и матрицы, отличающийся тем, что кольцевую заготовку, охватываемую эластичным кольцом, посредством одновременной осадки выдавливают в щелевую полость между пуансоном и матрицей, при этом используют матрицу с резьбовой поверхностью, профиль которой идентичен резьбовой поверхности пуансона и отстоит от нее на расстоянии, равном толщине резьбовой стенки полого изделия в радиальном направлении. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сборку кольцевой заготовки и эластичного кольца с инструментом для выдавливания, имеющего полость для формообразования резьбы, а также разборку последнего и удаление полученного изделия осуществляют вне рабочей зоны. 3. Устройство для изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двусторонней резьбой, содержащее матрицу и размещенный соосно с ней пуансон с резьбовой поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено эластичным кольцом, прижимом-контейнером, матрица выполнена с резьбовой поверхностью и связана резьбовым соединением с пуансоном, имеющим три ступени, резьба нанесена на двух смежных ступенях с непрерывным и одинаковым шагом, а третья ступень выполнена в виде цилиндрического ловителя с возможностью размещения в соответствующем отверстии прижима-контейнера, на ловителе выполнен выступ, а на первой ступени пуансона - выемка.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прямому выдавливанию кольцевых заготовок, и может быть использовано во всех отраслях машиностроения, особенно в автомобилестроении, при изготовлении резьбовых втулок, например для свечей зажигания. Известны способ прямого выдавливания втулочных деталей, согласно которому осуществляют осадку фланца заготовки с одновременным воздействием радиального давления подпора, обеспечивающих истечение материала заготовки в цилиндрическую полость между матрицей и пуансоном, а также устройство для осуществления этого способа, содержащее контейнер с матрицей и размещенные соосно с ними прижим, эластичный элемент и узел центрирования заготовки с прижимом относительно матрицы с пуансоном [1]. Недостаток этого технического решения заключается в том, что его использование не обеспечивает изготовления резьбовых фланцевых втулок, а потому для нанесения резьбы требуются операции механообработки. Из американского патента US, N 1382827, кл. B 21 K 1/56, 1975 известны способ и устройство для формовки винтовой линии на внутренней поверхности полой заготовки. Предварительно отштампованную заготовку укладывают в матрицу и посредством пуансона получают винтовую линию, шлицы. Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость изготовления, необходимость в наличии дополнительного комплекта штампов для получения заготовки и невозможность получения двухсторонней резьбы на втулке. Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является способ изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двусторонней резьбой, включающий получение полого изделия и нанесение резьбы посредством пуансона с резьбой и матрицы [2]. Из источника [2] известно и устройство для изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двухсторонней резьбой, содержащее матрицу и размещенный соосно с ней пуансон с резьбовой поверхностью. Однако эти технические решения не реализуют задачу высокопроизводительного изготовления фланцевых втулок с двусторонней резьбой и извлечения их из формообразующего инструмента. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в обеспечении высокопроизводительного изготовления фланцевых втулок с двусторонней резьбой прямым выдавливанием, что позволяет повысить коэффициент использования материала, снизить трудоемкость изготовления и повысить их качество. Это достигается тем, что в способе изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двусторонней резьбой, включающем получение полого изделия и нанесение резьбы посредством пуансона с резьбой и матрицы, кольцевую заготовку, охватываемую эластичным кольцом, посредством одновременной осадки выдавливают в щелевую полость между пуансоном и матрицей, при этом используют матрицу с резьбовой поверхностью, профиль которой идентичен резьбовой поверхности пуансона и отстоит от нее на расстоянии, равном толщине резьбовой стенки полого изделия в радиальном направлении. Кроме того, сборку кольцевой заготовки и эластичного кольца с инструментом для выдавливания, имеющего полость для формообразования резьбы, а также разборку последнего и удаление полученного изделия осуществляют вне рабочей зоны. Устройство для изготовления полых изделий, преимущественно цилиндрических втулок с двусторонней резьбой, содержащее матрицу и размещенный соосно с ней пуансон с резьбовой поверхностью, снабжено эластичным кольцом, прижимом - контейнером, матрица выполнена с резьбовой поверхностью и связана резьбовым соединением с пуансоном, имеющим три ступени, резьба нанесена на двух смежных ступенях с непрерывным и одинаковым шагом, а третья ступень выполнена в виде цилиндрического ловителя с возможностью размещения в соответствующем отверстии прижима-контейнера, на ловителе выполнен выступ, а на первой ступени пуансона - выемка. На фиг. 1 показан общий вид устройства для выдавливания в исходном положении; на фиг. 2 - сечение А-А в момент смыкания верхней части устройства с нижней частью; на фиг. 3 - сечение А-А в момент окончания выдавливания втулки с двусторонней частью; на фиг. 4 - сечение по А-А в момент размыкания устройства (после выдавливания изделия); на фиг. 5 - узел I (после заполнения резьбовой полости между матрицей и пуансоном выдавливаемым металлом). Устройство содержит матрицу 1 со сквозным резьбовым отверстием 2 и ввернутым в него пуансоном 3, причем матрица 1 с пуансоном 3 в сборе установлены на подвижном основании 4, перемещаемым в направляющих 5 при помощи установленного на столе пресса 6 пневмо- или гидропривода, состоящего из цилиндра 7, крышек 8 и 9, штока 10 и поршня 11. Пуансон 3 выполнен трехступенчатым:первая ступень 12 - резьбовая служит для свинчивания пуансона 3 с матрицей 1 по резьбе 2;
вторая ступень 13 меньшего диаметра предназначена для создания щелевой резьбовой полости 14, образуемой винтовыми поверхностями 15 и 16 на матрице 1 и пуансоне 3;
третья ступень является ловителем 17 и предназначена для центрирования нижней части устройства с прижимом-контейнером 20. Концевые участки пуансона 3 снабжены соответственно выступом 21 и впадиной 22, предназначенными для ввинчивания пуансона 3 с матрицы 1 и из выдавленного изделия. Прижим-контейнер 20 прикреплен к подвижному вдоль оси устройства столу гидропресса 24. Выдавливание кольцевой заготовки 18 в изделие в виде резьбовой втулки 23 осуществляют следующим образом. Кольцевую заготовку 18 с охватывающим ее резиновым кольцом 19, которые имеют толщину Sо и выполнены соответственно диаметрами Dо
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115110/963.gif)
S0 = Sт +
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115020/916.gif)
где
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115020/916.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-2t.gif)
При Sт = 3 мм имеем S0 = Sт +
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115020/916.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115046/960.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115046/960.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115046/960.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
или
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-3t.gif)
откуда (при Dт = 18 мм, Sи = 1 мм и Hвт = 20 мм) получают
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-4t.gif)
Следовательно, кольцевая заготовка для выдавливания имеет размеры Dо
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
во-первых, при вполне определенных давлениях выдавливания q, устанавливаемых, например, по формуле Губкина С.И. (см. Малов А.Н. "Технология холодной штамповки" Из-во "Машиностроение" М, 1969, с. 348).
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-5t.gif)
где
F - начальная площадь поперечного сечения заготовки;
f - конечная площадь поперечного сечения заготовки на выходе из деформирующего участка матрицы и пуансона;
K1 = 1,1 - 1,2 - коэффициент неравномерности распределения напряжений;
во-вторых, формообразование резьбовой цилиндрической стенки по предложенному способу осуществляется с поворотом (вращением) выдавленного участка изделия в резьбовой полости вплоть до получения требуемой высоты изделия Hвт = 20 мм,
в-третьих, с учетом того, что
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-6t.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115504/2115504-7t.gif)
Это при
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115110/963.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115110/963.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115110/963.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115021/183.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115498/247.gif)
![способ изготовления полых изделий и устройство для его осуществления, патент № 2115504](/images/patents/356/2115110/963.gif)
Класс B21K1/56 резьбовых деталей
Класс B21D22/10 штамповка с помощью гибких или упругих элементов