четырехбойковое ковочное устройство

Формула изобретения

1. Четырехбойковое ковочное устройство, содержащее два держателя верхнего и нижнего бойков с наклонными поверхностями, кинематически связанные с ними два держателя боковых бойков с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям держателей верхнего и нижнего бойков, с помощью восьми направляющих П-образного поперечного сечения, установленные на боковых поверхностях держателей верхнего и нижнего бойков, и четыре бойка, прикрепленные к держателям бойков, отличающееся тем, что к держателю нижнего бойка симметрично с двух его сторон прикреплены две направляющие держателей верхнего и нижнего бойков П-образного поперечного сечения, охватывающие устройство с боковых и фронтальных сторон и находящиеся в подвижном контакте с направляющими держателей боковых бойков, при этом на боковых поверхностях направляющих держателей верхнего и нижнего бойков напротив держателей боковых бойков выполнены окна, обеспечивающие проход этих держателей при раскрытии устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в средней части держателей верхнего и нижнего бойков с каждой их стороны выполнены вырезы, в которые заходят держатели боковых бойков, охватывая при этом держатели верхнего и нижнего бойков, а в каждом держателе боковых бойков выполнено по два П-образных выреза шириной, равной ширине средней части держателей верхнего и нижнего бойков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к четырехбойковым ковочным устройствам, и может быть использовано при ковке слитков и заготовок из различных сталей и сплавов на гидравлических ковочных прессах.

Оно может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве изделий с удлиненной осью, например штанг, колонн, промежуточных валов, торсионных валов, валков прокатных станов и тому подобных изделий, а также при производстве кованых заготовок для последующей обработки давлением, например, поковок из конструкционных, инструментальных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов.

Известно четырехбойковое ковочное устройство, состоящее из двух держателей верхнего и нижнего бойков с наклонными поверхностями, кинематически, с помощью направляющих звеньев, связанных с ними двух держателей боковых бойков с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям верхнего и нижнего держателей и четырех бойков, прикрепленных к соответствующим держателям (см., например, Японскую заявку №58-12088, Кл. В 21 J 9/06, 9/02, 13/02, опубл.83.03.07).

Недостатком данного четырехбойкового ковочного устройства является то, что конструкция его направляющих звеньев не обеспечивает высокую надежность и долговечность работы устройства, а также точность получаемых изделий.

Известно также четырехбойковое ковочное устройство, состоящее из двух держателей верхнего и нижнего бойков с наклонными поверхностями, кинематически связанных с ними двух держателей боковых бойков с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям держателей верхнего и нижнего бойков, с помощью восьми направляющих П-образного поперечного сечения держателей боковых бойков, установленных на боковых поверхностях держателей верхнего и нижнего бойков и имеющих наклонные плоскости, расположенные под углом 0-75° к наклонным поверхностям держателей бойков, и четырех бойков, прикрепленных к держателям бойков (Патент Российской Федерации №2242322, МПК 7 B 21 J 13/02, 7/16, 2003).

Недостатком известного четырехбойкового устройства является то, что его конструкция не обеспечивает длительный срок эксплуатации без ремонтов и поломок. Недостаточная жесткость конструкции устройства приводит к перекосу держателей бойков и, как следствие, к повышенному износу наклонных плоскостей скольжения держателей бойков, а также к задирам и контактной сварке, приводящей к вырывам металла на плоскостях скольжения. В основу предлагаемого изобретения поставлена задача - путем изменения конструкции устройства устранить контактную сварку плоскостей скольжения и задиры, а также уменьшить износ плоскостей скольжения держателей бойков.

Поставленная задача достигается тем, что в четырехбойковом ковочном устройстве, состоящем из двух держателей верхнего и нижнего бойков с наклонными поверхностями, кинематически связанных с ними двух держателей боковых бойков с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям держателей верхнего и нижнего бойков, с помощью восьми направляющих П-образного поперечного сечения держатели боковых бойков установлены на боковых поверхностях держателей верхнего и нижнего бойков, и четырех бойков, прикрепленных к держателям бойков, новым является то, что к держателю нижнего бойка, симметрично, с двух его сторон, прикреплены две направляющие держателей верхнего и нижнего бойков П-образного поперечного сечения, охватывающие устройство с боковых и фронтальных сторон, и находящиеся в подвижных контактах с направляющими держателей боковых бойков, при этом на боковых поверхностях направляющих держателей верхнего и нижнего бойков, напротив держателей боковых бойков, выполнены окна, обеспечивающие проход этих держателей при раскрытии устройства.

Поставленная задача достигается также тем, что в средней части держателей верхнего и нижнего бойков, с каждой их стороны, выполнены вырезы, в которые заходят держатели боковых бойков, охватывая при этом держатели верхнего и нижнего бойков, а в каждом держателе боковых бойков выполнено по два П-образных выреза шириной, равной ширине средней части держателей верхнего и нижнего бойков.

Патентуемое четырехбойковое ковочное устройство поясняется схемами (фиг.1-8).

На фиг.1 изображено четырехбойковое ковочное устройство в статическом состоянии, общий вид; на фиг.2 - сечение О-О на фиг.1; на фиг.3 - вид спереди четырехбойкового ковочного устройства, у которого держатели боковых бойков охватывают держатели верхнего и нижнего бойков; на фиг.4 - четырехбойковое ковочное устройство в процессе обжатия заготовки; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.6 - вид спереди держателя верхнего бойка; на фиг.7 - вид по стрелке В на фиг.6; на фиг.8 - составной боек.

Четырехбойковое ковочное устройство состоит из держателя верхнего бойка 1, держателя нижнего бойка 2, держателей боковых бойков 3, 4, бойков 5-8, направляющих П-образного поперечного сечения держателей боковых бойков 9-12, двух направляющих держателей верхнего и нижнего бойков П-образного поперечного сечения 13,14, крепежных элементов (например, шпилек и гаек) 15 (фиг.1, 2). Направляющие 13, 14 охватывают устройство с боковых и фронтальных сторон и находятся в подвижных контактах с направляющими держателей боковых бойков 9-12, обеспечивая за счет этого повышенную жесткость устройства (фиг.2). За счет повышенной жесткости ковочного устройства достигается более полное прилегание наклонных плоскостей скольжения держателей бойков при внецентренном приложении нагрузки к бойкам устройства, что приводит к меньшему износу плоскостей скольжения, а также устраняет вероятность появления контактной сварки на них и задиров. Бойки 5-8 крепятся к держателям бойков 1-4 с помощью прижимов 16 и шпилек 17 (фиг.1, 2).

Жесткость патентуемого четырехбойкового ковочного устройства может быть дополнительно усилена. Для этого в средней части держателя 18 верхнего бойка и держателя 19 нижнего бойка с каждой их стороны выполнены вырезы, в которые заходят держатели боковых 20, 21 бойков, охватывая при этом держатели верхнего и нижнего бойков 18, 19 (фиг.3). За счет того, что держатели боковых бойков 20, 21 имеют П-образные вырезы шириной, равной ширине средней части держателей верхнего и нижнего бойков 18, 19, обеспечивается дополнительное центрирование держателей боковых бойков 20, 21 даже при больших раскрытиях устройства в процессе деформации заготовки 22 (заштрихована на фиг.4)(фиг.4, 5). Боковые поверхности держателей верхнего 18 и нижнего 19 бойков служат направляющими для держателей боковых бойков 20, 21 по поверхностям, находящимся в подвижных контактах (фиг.5), что обеспечивает еще меньший износ плоскостей скольжения.

Возможно исполнение держателей верхнего и нижнего бойков составными из пластин 31, стянутых между собой крепежными деталями, например с помощью шпилек 32 и гаек (фиг.7).

Держатели верхнего и нижнего бойков испытывают значительные усилия на разрыв и сдвиг. Изготовление держателей верхнего и нижнего бойков составными из набора пластин позволяет существенно повысить прочность держателей бойков, т.к. каждую относительно небольшую по размерам пластину значительно проще получить с высоким качеством, чем целиком держатель бойка. Каждую пластину получают ковкой с большим уковом, обеспечивая этим интенсивную деформационную проработку литой структуры металла, и за счет этого, высокое качество металла.

Возможно также исполнение бойков составными из двух частей, имеющих рабочую часть 33 и основание 34 (фиг.8). При этом рабочие части бойков изготавливают их жаропрочного сплава, а основания - из инструментальной или конструкционной стали. Бойки своими основаниями крепятся к держателям бойков с помощью прижимов и крепежных деталей, например шпилек.

Составные бойки, у которых рабочие части изготовлены из жаропрочного сплава, обеспечивают их длительную работу без разгарных трещин и пластических деформаций.

Четырехбойковое ковочное устройство работает следующим образом. При подъеме подвижной траверсы пресса вверх держатель верхнего бойка 18 вместе с верхним бойком 23 также перемещается вверх и, одновременно, с помощью направляющих держателей боковых бойков 27-30 разводит в стороны держатели боковых бойков 20, 21, открывая рабочее пространство устройства (фиг.4). Затем заготовку 22 с помощью манипулятора подают в рабочую зону устройства. После этого включают рабочий ход пресса, при котором его подвижная траверса перемещается вниз вместе с держателем верхнего бойка 18, который передает движение на держатели боковых бойков 20, 21. Держатели боковых бойков 20, 21 перемешаются в направлении к заготовке 22 вместе с боковыми бойками 24, 26, обжимая ее одновременно с верхним бойком 23 и нижним бойком 25 (фиг.4). После окончания обжатия заготовки 22 бойками 23-26 подвижная траверса пресса перемещается вверх, раскрывая устройство, а заготовку в это время перемещают на шаг подачи с помощью манипулятора и, при необходимости, поворачивают на определенный угол. Затем цикл обжатия заготовки повторяется.

Использование в конструкции четырехбойкового ковочного устройства дополнительных направляющих держателей верхнего и нижнего бойков П-образного поперечного сечения позволяет существенно уменьшить износ плоскостей скольжения держателей бойков, а также устраняет вероятность появления контактной сварки на них и задиров.

Износ плоскостей скольжения уменьшается вследствие более полного контакта плоскостей скольжения при ковке, особенно при первых подачах заготовки в устройство.

Более полный контакт плоскостей скольжения и уменьшение их износа обеспечивается также за счет дополнительных направляющих держателей верхнего и нижнего бойков, а также за счет специальной конструкции держателей бойков.

Промышленные испытания заявляемого четырехбойкового ковочного устройства на прессе усилием 20 МН показали его значительные преимущества при ковке слитков больших поперечных сечений (диаметром 860-900 мм) с максимальными удельными нагрузками. Износ плоскостей скольжения уменьшился в 3 раза по сравнению с прототипом, принятым за базовый объект. На поверхностях скольжения отсутствовали задиры и контактная сварка.