Инструмент для обрезки головок клеммных болтов
Инструмент для обрезки головок клеммных болтов содержит матрицу с торцевой рабочей плоскостью и сквозным круглым отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, пуансон со сквозным отверстием в виде прямоугольника, боковые стенки которого в местах пересечения с торцевой поверхностью, обращенной к матрице, образуют режущие кромки, и выталкиватель, размещенный в отверстии матрицы с возможностью осевого перемещения. У матрицы переход от отверстия к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол а наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°. Применение разработанного инструмента позволяет повысить качество изделий, за счет устранения причин образования сколов и заусенцев на опорной поверхности головки болтов, и повысить стойкость пуансона и выталкивателя, за счет снижения усилий на инструмент.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к метизному и машиностроительному производствам, и может быть использовано при изготовлении клеммных болтов для рельсовых скреплений железнодорожного пути.
Известен инструментальный узел для обрезки многогранных головок стержневых крепежных изделий, содержащий соосно установленные пуансон и матрицу. Пуансон выполнен со сквозным многогранным отверстием с режущими кромками, профиль которого соответствует профилю обрезанной головки, причем режущие кромки в местах пересечения граней отверстия смещены одна относительно другой по высоте. Матрица имеет сквозное круглое отверстие, в которое устанавливается стержень обрезаемой заготовки, а на рабочей торцевой поверхности выполнен выступ в виде многогранника, у которого расстояние между противоположными гранями равно 0,95-0,98 расстояния между противоположными гранями отверстия пуансона, а высота не менее удвоенной высоты головки изделия (см. а.с. СССР №1013076, МПК7 В 21 К 1/50).
В известном инструменте рабочий торец матрицы выполнен плоским. Поэтому при обрезке головок клеммных болтов в режущей зоне опорная поверхность заготовки не опирается на матрицу, что приводит к образованию сколов и заусенцев на опорной поверхности болтов.
Наиболее близким является инструмент для обрезки головок стержневых изделий на многогранник, содержащий пуансон со сквозным отверстием, профиль которого соответствует профилю обрезаемой головки, матрицу с плоским рабочим торцом и сквозным отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, и выталкиватель, размещенный внутри отверстия матрицы с возможностью осевого перемещения. При обрезке головки вначале срезаемый
пуансоном металл зажимается между рабочими торцами пуансона и матрицы, образуя облой, который затем отделяется от головки при проталкивании заготовки через отверстие пуансона с помощью выталкивателя (см. книгу Мисожников В.М., Гринберг М.Я. Технология холодной высадки металлов - М.: Маш-гиз, 1951, с. 251, фиг.267).
При использовании инструмента известной конструкции для обрезки клеммных болтов, имеющих головку прямоугольного сечения и сферическую опорную поверхность, на опорной поверхности образуются заусенцы и сколы, так как опорная поверхность заготовки в зоне резания не опирается на матрицу и срезаемый металл не зажимается между рабочими торцами пуансона и матрицы. Наличие сколов и заусенцев снижает качество изделий.
Задачей изобретения является повышение качества изделий за счет устранения образования сколов и заусенцев на опорной поверхности головки.
Технический эффект, получаемый при использовании предлагаемой полезной модели, выражается в том, что при обрезке головок с криволинейной опорной поверхностью обеспечивается контактирование заготовки в зоне обрезки, срезаемый металл вначале зажимается между рабочими торцами матрицы и пуансона, а затем окончательно отделяется от заготовки при ее выталкивании. Это предотвращает образование сколов и заусенцев на опорной поверхности и повышает качество изделий.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном инструменте для обрезки клеммных болтов, содержащем матрицу с торцевой рабочей плоскостью и сквозным круглым отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, пуансон со сквозным отверстием в виде прямоугольника, боковые стенки которого в местах пересечения с торцевой поверхностью, обращенной к матрице, образуют режущие кромки, и выталкиватель, размещенный в отверстии матрицы с возможностью осевого перемещения, переход от
отверстия матрицы к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол а наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°.
На фиг.1 показана головка клеммного болта до обрезки (левая часть) и после обрезки (правая часть); на фиг.2 - разрез пуансона и матрицы по плоскости А-А на начальном этапе процесса внедрения пуансона в заготовку (левая часть) и на конечном этапе внедрения пуансона (правая часть).
Инструмент для обрезки головок 1 клеммных болтов (фиг.1, 2) содержит матрицу 2 и пуансон 3 (фиг.2). У матрицы 2 выполнено сквозное отверстие 4, в которое помещается стержень болта и выталкиватель (на фиг.1, 2 не показан). На рабочем торце матрицы 2 выполнена плоскость 5, перпендикулярная оси отверстия 4. У матрицы 2 переход от отверстия 4 к рабочей торцевой плоскости 5 выполнен в виде усеченного конуса 6, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол а наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°.
Инструмент работает следующим образом. Отштампованная заготовка клеммного болта в виде стержня с головкой 1, имеющей форму шарового сегмента с цилиндрическим участком, помещается в сквозное отверстие 4 матрицы 2 таким образом, что опорная поверхность головки болта входит в контакт с конической поверхностью 6 зоны перехода от отверстия 4 к рабочей торцевой плоскости 5 матрицы 2. При движении пуансона 3 режущие кромки 7, внедряясь в заготовку и не доходя до матрицы на 0,05-0,1 высоты головки, предварительно обрезают грани 8 головки 1. При этом срезаемый металл зажимается между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона, образуя облой 9. Окончательная обрезка заготовки осуществляется при движении выталкивателя в сторону пунсона 3. При проталкивании заготовки через отверстие пуансона 3 облой 9 отделяется от головки.
Обрезка головки клеммного болта осуществляется по двум граням головки, что снижает усилия, действующие на пуансон, и повышает его стойкость. Зажим срезаемого металла между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона исключает образование сколов и заусенцев на опорной поверхности головки, что повышает качество изделий. Площадь срезаемого на окончательном этапе обрезки металла головки сравнительно мала, что снижает усилия, действующие на выталкиватель, и повышает его стойкость.
Для определения рациональных режимов обрезки головок клеммных болтов была проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились на испытательной машине EU-100 с использованием специального центрирующего приспособления в виде стакана, обеспечивающего соосность матрицы и пуансона. В качестве исходных заготовок использовались отштампованные на многопозиционном автомате КА-74 заготовки из стали 10 кп в виде стержня с диаметром d=22 мм и головки, имеющей форму шарового сегмента (радиус сферы R=30 мм) с цилиндрическим участком диаметром 47 мм. Высота головки Н=15 мм. Обрезка головки осуществлялась следующим образом. Матрица размещалась в отверстии центрирующего приспособления. Заготовка изделия стержневой частью устанавливалась в отверстие матрицы, причем опорная поверхность головки упиралась в рабочий торец матрицы. В отверстие центрирующего приспособления устанавливался пуансон, который приводился в движение от ползуна испытательной машины и осуществлял первый этап обрезки. При этом обрезались две грани головки, расстояние между которыми b=28 мм. Движение прекращалось при зазоре между рабочими торцами матрицы и пуансона 1 мм. Центрирующее приспособление вместе с матрицей, пуансоном и надрезанной головкой переворачивалось и окончательная обрезка головки осуществлялась с помощью выталкивателя, которому сообщалось движение от ползуна испытательной машины. При этом фиксировались усилия, прикладываемые к выталкивателю на конечном этапе обрезки. В экспериментах использовались матрицы с различными высотой h и углом усеченного конуса,
выполненного в месте перехода от отверстия матрицы к торцевой рабочей плоскости. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Анализ результатов экспериментов показал, что при h меньше и при а меньше 25° при обрезке образуется заусенец на опорной поверхности. При h больше и при а больше 30° возрастают усилия обрезки на конечном этапе, так как увеличивается высота срезаемого слоя.
Таблица. | ||||
Результаты экспериментов по обрезке головок клеммных болтов | ||||
h мм | Коэффициент | , град. | Усилие окончательной обрезки, кН | Примечание |
b-d | ||||
1,0 | 0,33 | 20 | 27,3 | Заусенец на опорной поверхности |
35 | 46,1 | |||
1,5 | 0,5 | 20 | 31,3 | Заусенец на опорной поверхности |
25 | 34,7 | |||
30 | 36,2 | |||
35 | 48,2 | |||
1,75 | 0,58 | 20 | 33,1 | Заусенец на опорной поверхности |
25 | 35,5 | |||
30 | 37,8 | |||
35 | 50,9 | |||
2,0 | 0,67 | 20 | 41,4 | Заусенец на опорной поверхности |
35 | 52,8 |
Разработанный инструмент использовался при изготовлении клеммных болтов М22х75 по ОСТ 32.162-2000. Головка болтов имеет опорную поверхность в виде сферы, радиус которой R=30 мм, а высота Н=15 мм, и четыре грани, две из которых плоские, а две скругленные. Расстояние между плоскими гранями b=28 мм, а радиус скругленных граней - 23,5 мм. Болты изготавливались на многопозиционном автомате-комбайне КА-74 (фирма «Мальмеди», Германия) за четыре перехода. На первом переходе высаживалась головка в виде двух конусов с цилиндрическим переходным участком. На втором переходе штамповалась головка в виде шарового сегмента (радиус сферы R=30 мм) с цилиндрическим участком (радиус цилиндра 23,5 мм). На третьем переходе редуцировался участок стержня под накатку резьбы. На четвертом переходе обрезались плоские грани головки. При этом вначале заготовка пуансоном заталкивалась в отверстие матрицы до упора головки в матрицу. Затем режущие кромки пунсона предварительно обрезали плоские грани, зажимая срезаемый облой между рабочими торцами матрицы и пуансона. После чего при проталкивании заготовки через отверстие пуансона окончательно обрезались плоские грани головки болта с отделением облоя. У обрезной матрицы переход от отверстия к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого h=1,5 мм, а угол» наклона образующей к торцевой рабочей плоскости - 30°. Процесс изготовления болтов протекал стабильно, качество изделий соответствовало требованиям нормативно-технической документации.
Инструмент для обрезки головок клеммных болтов, содержащий матрицу с торцевой рабочей плоскостью и сквозным круглым отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, пуансон со сквозным отверстием в виде прямоугольника, боковые стенки которого в местах пересечения с торцевой поверхностью, обращенной к матрице, образуют режущие кромки, и выталкиватель, размещенный в отверстии матрицы с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что переход от отверстия матрицы к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°.