Штамповое устройство для изготовления деталей типа стаканов или втулок

Полезная модель относится к области обработки металлов пластическим деформированием, в частности к штамповой оснастке, предназначенной для изготовления деталей типа втулок или стаканов, и может быть использована в различных отраслях промышленности. Предлагаемое устройство содержит неподвижный трехсекционный матричный контейнер с приемной, прошивной и калибрующей секциями, а также сдвоенный пуансонный инструмент, состоящий из внутреннего прошивного пуансона и охватывающего его центрирующего наружного пуансона с рабочим нижним торцем. Прошивной пуансон имеет возможность независимого продольного перемещения внутри осевого отверстия наружного пуансона относительно его нижнего рабочего торца. При этом каждый из пуансонов закреплен на соответствующем ему ползуне используемого пресса двойного действия и оба пуансона взаимосвязаны между собой согласованным алгоритмом рабочих перемещений. Форма прошивного пуансона может выполняться цилиндрической или конической и рабочий его торец может быть заостренным или закругленным. Прошивная конусная секция выполняется с углом наклона стенки в сторону прошивки в пределах 1-7° и может иметь дополнительные средства для активизации сил трения в зоне пластических деформаций, например рифления, что позволяет обеспечить в такой секции метод комбинированного выдавливания сдвигом, обладающий сниженными усилиями деформирования. Этому же способствует исполнение в частном случае прошивного пуансона с возможностью дополнительного принудительного вращения вокруг своей оси и с рифлениями: на рабочем торце - радиальными, а на боковой рабочей поверхности - параллельными образующей этой поверхности. Калибрующая секция расположена под прошивной секцией, на ее выходе, и может иметь сменное очко, рабочий профиль которого соответствует профилю наружной поверхности готового изделия. В результате реализуется задача, направленная на расширение арсенала технических средств, предназначенных для изготовления деталей типа втулок или стаканов методом одновременного деформирования материала нескольких исходных заготовок, последовательно устанавливаемых в штампе, со сниженными усилиями деформации и получением точных по размерам изделий, разнообразных по конфигурации наружных поверхностей и внутренних отверстий.

Полезная модель относится к области обработки металлов пластическим деформированием, в частности к штамповой оснастке, предназначенной для изготовления деталей типа втулок или стаканов, и может быть использована в различных отраслях промышленности.

Из уровня техники известна штамповая оснастка для изготовления стаканов (RU 2013181 С1, 1994 г.) или втулок (RU 2356682 С2, 2009 г.).

Первый из этих аналогов представляет собой штамп, содержащий неподвижную матрицу с цилиндрической рабочей полостью и подвижный двухступенчатый пуансон с нижней (меньшей) рабочей ступенью и верхней (большей) ступенью, служащей для центрирования пуансона в матрице. Изготовление стаканов в нем осуществляется обратным выдавливанием материала сплошной цилиндрической заготовки в матрицу с вытеснением части материала в выемку рабочей ступени пуансона. Ввиду большой энергоемкости процесса и специфичности получаемых изделий этот аналог непригоден для изготовления любых втулок, а также глубоких стаканов. К тому же, поскольку матрица в этом аналоге выполнена односекционной, в нем не может быть реализован известный способ изготовления деталей, при котором в штампе деформируется одновременно две или три заготовки с получением промежуточного полуфабриката.

Часть этих недостатков устранена во втором аналоге - штамповом устройстве, предназначенном для изготовления втулок прямым холодным выдавливанием материала кольцевой заготовки в трехсекционном матричном контейнере подвижным пуансоном с рабочим плоским торцем. Цилиндрическая наружная поверхность пуансона, как и в первом аналоге, служит для центрирования пуансона относительно матрицы, а для центрирования полуфабриката и готовой детали в конструкции штампа предусмотрена переставляемая оправка. Недостаток этого аналога заключается в отсутствии прошивного пуансона, наличие которого позволило бы отказаться от специальной, предварительно изготавливаемой на отдельной позиции, кольцевой заготовки, использовать сплошную цилиндрическую заготовку и из нее получать как втулки, так и стаканы.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели определен штамп, предназначенный для получения изделий типа глубоких стаканов, но в котором, в принципе, при незначительной его модернизации можно изготавливать и втулки (SU 733841, 1980 г.), содержащий подвижный прошивной пуансон, закрепленный на верхней подвижной плите и размещенный на неподвижной нижней плите матричный многосекционный контейнер, включающий в себя, как минимум, предназначенную для получения промежуточного полуфабриката прошивную конусную секцию, выполненную с уклоном стенок в сторону прошивки, и заключительную калибрующую секцию для окончательного формообразования готовой детали.

Матричный контейнер в прототипе помимо перечисленных секций содержит еще несколько протяжных секций, установленных в отдельных, подвижных относительно прошивной секции, плитах. Прошивная секция представляет собой также отдельный узел и выполнена в виде разъемной матрицы, а калибрующая секция размещена в неподвижном основании с отдалением от прошивной и протяжных секций на величину, значительно превышающую высоту получаемого изделия. Такое построение контейнера обуславливает в прототипе необходимость в соответствующих многочисленных средствах: приводных и для взаимосвязи этих узлов.

Недостатком прототипа является его конструктивная усложненность, негативно отражающаяся на точности деформирования и сроке службы штампа, и отсутствие в нем функционально и конструктивно выделенной секции для приема исходных заготовок, что, во-первых, заставляет подгонять профиль исходной заготовки под профиль прошивной конусной секции, удорожая, тем самым, заготовительную стадию процесса, а, во-вторых, не позволяет реализовать в прототипе известный способ получения изделий одновременным деформированием материала нескольких заготовок.

Задача и технический результат, реализуемые предлагаемой полезной моделью, направлены на расширение арсенала технических средств, предназначенных для изготовления деталей типа втулок и стаканов, эффективным методом одновременного деформирования материала нескольких заготовок, последовательно устанавливаемых в приемной секции матричного контейнера устройства, с воздействием торцем последующей заготовки на торец предыдущей.

Сущность полезной модели состоит в том, что в штамповом устройстве для изготовления деталей типа стаканов или втулок, содержащем подвижный прошивной пуансон и матричный многосекционный контейнер, включающий в себя, как минимум, предназначенную для получения промежуточного полуфабриката прошивную конусную секцию, выполненную с уклоном стенок в сторону прошивки, и заключительную калибрующую секцию для окончательного формообразования готовой детали, в отличие от прототипа имеется дополнительный пуансон с нижним рабочим торцем и внутренним осевым отверстием, матричный контейнер снабжен предназначенной для размещения исходных заготовок приемной секцией, расположенной непосредственно над прошивной секцией, прошивная секция выполнена с высотой, обеспечивающей получение промежуточного конусного полуфабриката с высотой, соответствующей высоте готовой детали, имеет уклон стенок в пределах 1-7° и на выходе переходит в калибрующую секцию, дополнительный пуансон выполнен с наружной цилиндрической поверхностью, обеспечивающей при работе устройства центрирование пуансонов по внутренней поверхности приемной секции, прошивной пуансон размещен во внутреннем отверстии дополнительного пуансона с возможностью независимого продольного перемещения в нем относительно его рабочего торца, при этом оба пуансона взаимосвязаны между собой согласованным алгоритмом рабочих перемещений.

Дополнительные отличия полезной модели заключаются:

- в выполнении прошивного пуансона коническим с остроконечным или закругленным рабочим торцем;

- в выполнении прошивного пуансона цилиндрическим с остроконечным или закругленным рабочим торцем;

- в наличие на внутренней стенке прошивной секции средств активизации сил трения в зоне пластической деформации материала, например, рифлений;

- в выполнении прошивного пуансона с возможностью дополнительного принудительного вращения вокруг своей оси и с рифлениями: на рабочем торце - радиальными, а на боковой рабочей поверхности - параллельными образующей этой поверхности;

- в размещении каждого пуансона с креплением на соответствующем ему ползуне используемого пресса двойного действия;

- в выполнении калибрующей секции со сменным очком, имеющим рабочий профиль, соответствующий профилю наружной поверхности готового изделия.

Выполнение матричного контейнера в виде единого трехсекционного узла, первая секция которого служит приемной для исходных сплошных цилиндрических заготовок, и снабжение устройства сдвоенными пуансонами: наружным - центрирующим - с рабочим нижним торцем, и внутренним - прошивным, имеющим возможность - независимого осевого перемещения относительно его рабочего торца, обеспечивает возможность реализации известного способа получения в одном штамповом устройстве изделий типа втулок или стаканов, в т.ч. длинных, путем пластического деформирования материала одновременно нескольких последовательно устанавливаемых в нем исходных заготовок, и воздействием при этом торцем последующей заготовки на торец полуфабриката.

Вариантное исполнение формы прошивного пуансона и формы очка калибрующей секции позволяет разнообразить конфигурации наружных поверхностей и внутренних отверстий получаемых в устройстве изделий.

Выполнение стенок прошивной конусной секции с углом наклона 1-7° и/или с дополнительными средствами активизации сил трения в зоне пластической деформации материала, например, рифлениями, позволяет вести процесс путем выдавливания материала с обеспечением в нем сдвиговых деформаций под прошивным пуансоном, что способствует снижению энергоемкости процесса, повышению точности получаемых изделий. Усилению такого эффекта способствует выполнение прошивного пуансона с рифлениями на рабочей боковой поверхности и на рабочем торце и с возможностью дополнительного принудительного вращения вокруг своей оси.

Размещение прошивного пуансона внутри наружного, снабженного функцией центрирования, позволяет исключить или, как минимум в разы, снизить вероятность перекоса его при работе, что особенно важно при изготовлении точных высоких деталей.

На представленных чертежах показан штамп и положение заготовки, полуфабриката, готового изделия в штампе для изготовления:

на фиг.1 - втулки с цилиндрическим внутренним отверстием;

на фиг.2 - втулки с конусным внутренним отверстием;

на фиг.3 - стакана с цилиндрической полостью;

на фиг.4 - стакана с конической полостью;

на фиг.5 показан пример выполнения на пуансоне и на прошивной секции контейнера рифлений для мобилизации сдвиговых деформаций в виде выступов наружу для получения более тонкостенных изделий.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на конкретном примере исполнения штампа, предназначенного для изготовления втулки с цилиндрическим отверстием.

Штамп содержит матричный контейнер 1, закрепленный на столе 2 с провальным окном используемого пресса двойного действия. Матричный контейнер состоит из приемной секции 3, прошивной конусной секции 4, калибрующей секции 5. Возможно выполнение матричного контейнера состоящего из отдельных секций размещенных в блоке. На наружном ползуне 6 пресса закреплен наружный пуансон 7, в осевом отверстии которого расположен остроконечный прошивной пуансон 8, закрепленный на внутреннем ползуне 9 пресса. Прутковая заготовка 10 устанавливается в приемной секции 3 контейнера 1 (фиг.1 слева - штамп показан в раскрытом состоянии).

На фиг.2 слева показан штамп для изготовления втулки с конусным внутренним отверстием - пуансон 8 в нем выполнен цилиндрическим с остроконечным торцом.

На фиг.3 слева показан штамп для изготовления стакана с цилиндрическим внутренним отверстием - пуансон 8 в нем выполнен коническим со скругленным торцом.

На фиг.4 слева показан штамп для изготовления стакана с коническим внутренним отверстием - пуансон 8 в нем выполнен цилиндрическим со скругленным торцом.

На фиг.1, 2, 3, 4 справа показаны полуфабрикаты 11 и 12 в прошивной 4 и калибрующей 5 секциях штампа, полученные работой двух пуансонов, и удаляемые из штампа готовые изделия 13: втулки или стаканы.

Штамп работает таким образом, что за каждый согласованный ход вниз ползунов пресса двойного действия наружный 7 и внутренний 8 пуансоны совместным ходом оформляют из прутковой заготовки 10 полуфабрикат 11, который своим нижним торцем воздействует на верхний торец полуфабриката 12 и выталкивает готовое изделие 13 в отверстие стола 2 пресса (фиг.1 справа). Прошивка полуфабриката 11 пуансоном 8 осуществляется в конце хода пресса при неподвижном наружном пуансоне 7. При обратном ходе ползунов пресса вверх сначала внутренний пуансон 8 при неподвижном наружном 7 пуансоне выходит из прошитого полуфабриката, а затем оба пуансона выводятся ползуном пресса в верхнее положение. Штамп открыт для приема очередной заготовки.

1. Штамповое устройство для изготовления деталей типа стаканов или втулок, содержащее подвижный прошивной пуансон и матричный многосекционный контейнер, включающий в себя, как минимум, предназначенную для получения промежуточного полуфабриката прошивную конусную секцию, выполненную с уклоном стенок в сторону прошивки, и заключительную калибрующую секцию для окончательного формообразования готовой детали, отличающееся тем, что в нем имеется дополнительный пуансон с нижним рабочим торцем и внутренним осевым отверстием, матричный контейнер снабжен предназначенной для размещения исходных заготовок приемной секцией, расположенной непосредственно над прошивной секцией, прошивная секция выполнена с высотой, обеспечивающей получение промежуточного конусного полуфабриката с высотой, соответствующей высоте готовой детали, имеет уклон стенок в пределах 1-7° и на выходе переходит в калибрующую секцию, дополнительный пуансон выполнен с наружной цилиндрической поверхностью, обеспечивающей при работе устройства центрирование пуансонов по внутренней поверхности приемной секции, прошивной пуансон размещен во внутреннем отверстии дополнительного пуансона с возможностью независимого продольного перемещения в нем относительно его рабочего торца, при этом оба пуансона взаимосвязаны между собой согласованным алгоритмом рабочих перемещений.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из пуансонов закреплен на соответствующем ему ползуне используемого пресса двойного действия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прошивной пуансон выполнен коническим с остроконечным или закругленным рабочим торцем.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прошивной пуансон выполнен цилиндрическим с остроконечным или закругленным рабочим торцем.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней стенке прошивной секции имеются средства для активизации сил трения в зоне пластической деформации материала, например, рифления, выполненные параллельно образующей стенки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прошивной пуансон выполнен с возможностью дополнительного принудительного вращения вокруг своей оси и с рифлениями: на рабочем торце - радиальными, а на боковой рабочей поверхности - параллельными образующей этой поверхности.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что калибрующая секция выполнена со сменным очком, имеющим рабочий профиль, соответствующий профилю наружной поверхности готового изделия.