способ изготовления полупустотелых стержневых ступенчатых деталей

Формула изобретения

Способ изготовления полупустотелых стержневых ступенчатых деталей, включающий отрезку заготовки мерной длины и последовательно осуществляемые калибровку заготовки с выдавливанием наметки, прямое выдавливание заготовки с получением на одном конце ее стержня глухой полости, получение ступенчатого полуфабриката путем редуцирования заготовки в матрице с обжимом стенки глухой полости и калибровкой глухой полости на калибрующей оправке, а также окончательное формирование головки на другом торце стержня, отличающийся тем, что обжим стенки глухой полости осуществляют на калибрующей оправке, которую располагают плавающей в очаге деформации обжима из условия обеспечения при последующей калибровке сил трения между оправкой и стенкой глухой полости, удерживающих увлекаемую заготовкой оправку и не препятствующих осевому течению металла стенки глухой полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы типа заклепок, корпусов шипа, валов, осей и пальцев на холодновысадочных автоматах.

Известен способ изготовления полупустотелых заклепок, в котором отрезают стержневую заготовку мерной длины и производят ее деформирование в несколько переходов с образованием головки на одном конце стержня и глухой осевой полости на другом, при этом в процессе деформирования заготовки последовательно осуществляют ее калибровку с выдавливанием наметки, прямое выдавливание с получением глухой полости на одном конце стержня заготовки, редуцирование в матрице с конической деформирующей частью с получением ступенчатого полуфабриката с конической переходной поверхностью между ступенями и расположенной на торце меньшей ступени глухой полостью, диаметр, глубина и толщина стенки которой равны соответствующим параметрам готовой детали, и окончательное оформление головки заклепки (см. патент РФ 2107574, кл. В 21 К 1/60).

Недостатком известного способа является невысокая стойкость инструмента на операциях прямого выдавливания глухой полости, редуцирования в матрице и на операции окончательного формирования головки, обусловленная неоптимальными истинными деформациями при прямом выдавливании глухой полости. Данный способ не обеспечивает также формирование глухой полости со стабильными геометрическими параметрами на операции редуцирования за счет свободного обжима стенки полости в конической деформирующей части матрицы. Кроме того, производственные испытания показали, что при окончательном оформлении головки детали имеет место незаполнение угла головы со стороны меньшей ступени, из-за высокой конусной части заготовки, формируемой при редуцировании ее на предыдущем переходе. Уменьшение высоты конусной части заготовки за счет увеличение угла редуцирования и обжима для улучшения качества заполнения головы при ее осадке дает увеличение неравномерности по толщине стенки и образование складок из-за сжимающих меридиальных и тангенциальных напряжений и изгиба при выходе из конической деформирующей части в цилиндрическую калибрующую.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и достигаемому результату является способ изготовления полупустотелых заклепок, в котором отрезают заготовку мерной длины и последовательно осуществляют ее калибровку с выдавливанием наметки, прямое выдавливание с получением глухой полости на одном конце ее стержня, редуцирование в матрице с конической деформирующей и выходной калибрующей частями с получением ступенчатого полуфабриката с расположенной на торце меньшей ступени глухой полостью и окончательное оформление головки на другом торце. Редуцирование в матрице совмещают с обжимом стенки глухой полости и производят на калибрующей оправке, расположенной со стороны торца меньшей ступени вне конической деформирующей части матрицы. Осевое течение металла стенки глухой полости и ее форму задают за счет изменения контактного трения или конфигурации выходной части матрицы при следующем соотношении размеров глухой полости: S/D_дет>0,2, где S - толщина стенки глухой полости детали; D_дет - наружный диаметр стенки глухой полости детали (см. патент РФ 2175277, кл. В 21 К 1/60, В 21 J 5/06).

Недостатком данного способа является низкая стойкость калибрующей оправки, расположенной вне конической деформирующей части матрицы, вследствии действующей на ее торец нагрузки от присутствующей разнотолщинности стенки, возникающей при обжиме полуфабриката. Так как калибрующая оправка расположена вне конической деформирующей части матрицы, она не участвует в процессе обжима заготовки и при калибровке заготовки возникают сдвиговые деформации в осевом и радиальном направлениях и нагрузка, воздействующая на торец оправки со стороны деформируемого полуфабриката, имеющего разнотолщинность стенки, приводит к возникновению изгибающих моментов на оправке, что снижает ее стойкость. Кроме того, способ не решает задачу заполнения головы во внешнем углу со стороны торца меньшей ступени на оконательном переходе ее формирования, так как увеличение угла редуцирования на предыдущей позиции приводит к резкому падению стойкости калибрующей оправки и ухудшению качества детали за счет присутствия и усиления сдвиговых деформаций.

Задачей изобретения является повышение стойкости инструмента и улучшение качества полупустотелых стержневых ступенчатых деталей, у которых относительная толщина стенки глухой полости S/D_дет>0,2 и относительная глубина полости h_дет/d_дет>2,5.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления полупустотелых стержневых ступенчатых деталей, включающем отрезку заготовки мерной длины и последовательно осуществляемые калибровку заготовки с выдавливанием наметки, прямое выдавливание заготовки с получением на одном конце ее стержня глухой полости, редуцирование в матрице с обжимом стенки глухой полости, калибровкой отверстия на оправке и получением ступенчатого полуфабриката, а также окончательное формирование головки на другом торце полуфабриката, в отличие от прототипа калибрующую оправку располагают "плавающей" в очаге деформации обжима т.е. непосредственно в конической части матрицы, а затем она, удерживаемая силами трения и увлекаемая заготовкой, осуществляет калибровку глухой полости, при этом осевому течению металла стенки глухой полости не препятствует сила трения, создаваемая оправкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 показана технологическая схема процесса пластического деформирования заготовки при многооперационной штамповке на холодновысадочных автоматах полупустотелых стержневых деталей с относительной толщиной стенки 0,2;

- на фиг.2 - положение инструмента и заготовки в момент соприкосновения заготовки и оправки при обжиме - "а", и в момент формоизменения полуфабриката на оправке - "б".

При обжиме стенки глухой полости полуфабриката на "плавающей" калибрующей оправке исключается воздействие нагрузки и осевых напряжений на ее торец, снижается усилие деформирования и обеспечивается процесс равномерного осевого течения металла, что позволяет увеличить общий угол конусной части матрицы до 60^o, снизив его высоту, устранить незаполнение головки на последующей позиции. Способ позволяет увеличить глубину калиброванной полости, величина которой может превышать 2,5 ее диаметра, уменьшить относительную толщину стенки полости до величины S/D_дет=2, при этом величину истинной деформации на данной операции назначая в пределах 0,36...0,51, обеспечивая максимальную стойкость "плавающей" оправки, устойчивость процесса и высокое качество полуфабриката по геометрическим размерам. На операции окончательного формирования головки детали осадкой достигается заполнение угла за счет снижения высоты конусной части заготовки на предыдущем переходе.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество полуфабриката на операции обжима с "плавающей" оправкой за счет исключения сдвиговых неравномерных деформаций в радиальном и осевом направлениях предварительно выдавленной стенки глухой полости и увеличить стойкость оправки.

Способ осуществляют следующим образом от прутка или бунта стали 10 с пределом прочности 400 МПа отрезают заготовку мерной длины и последовательно осуществляют калибровку заготовки осадкой до наружного диаметра 6,65 мм с выравниванием торцев и выдавливанием наметки, прямое выдавливание глухой полости внутренним диаметром стенки 4,22 мм, наружным диаметром стенки 6,8 мм, глубиной 4,7 мм с истинной деформацией 0,482, редуцирование в матрице с обжимом стенки глухой полости на плавающей калибрующей оправке с истинной деформацией 0,51, с внутренним диаметром стенки глухой полости 2,5 мм, наружным диаметром стенки 4,82 мм, соответствующим параметрам готовой детали, затем калибруют заготовку с одновременным окончательным формированием головки и фасок на размеры готовой детали.

Итак, заявленное изобретение позволяет повысить стойкость инструмента и качество полупустотелых стержневых деталей ступенчатой формы при изготовлении на холодновысадочных автоматах.