RU2167736C2

RU2167736C2 - Method for forging axially symmetrical blanks and apparatus for its embodiment

Info

Publication number: RU2167736C2
Application number: RU99105833A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Мишин; Э.Б. Кригман; Л.С. Темянко
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, possibly in machine engineering for making axially symmetrical blanks by hot forging. SUBSTANCE: method comprises step of transporting blank along circular path by means of transporting member. Blank is moved from transporting member to die by means of punch, and blank is preliminarily clamped between punch and knocking out member. Then blank, punch and knocking out member are moved in common to die while simultaneously releasing transporting member and forging blank. After that forged blank is moved in reverse direction from die to transporting member remained in released state. Apparatus for performing the method includes upper plate with punch, lower plate with dies and knocking out members, walking disc with transporting members in the form of pair of spring-loaded jaws with fixing opening, and fixing members. Axis of fixing member is shifted relative to fixing opening at drawing jaws together. EFFECT: enlarged manufacturing possibilities. 3 cl, 11 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением и может быть использована, например, при горячей многопереходной штамповке осесимметричных заготовок. The group of inventions relates to the processing of metals by pressure and can be used, for example, in hot multi-jaw stamping of axisymmetric billets.

Известен способ штамповки осесимметричных заготовок, включающий шаговую транспортировку заготовок по круговой траектории совместно с матрицами (Патент РФ N 2098215). Недостатком способа является сложность его осуществления при увеличении габаритов штампуемой заготовки из-за подвижности матриц. A known method of stamping axisymmetric blanks, including stepwise transportation of blanks in a circular path along with the matrices (RF Patent N 2098215). The disadvantage of this method is the difficulty of its implementation with an increase in the size of the stamped workpiece due to the mobility of the matrices.

Известен способ штамповки осесимметричных заготовок, включающий шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом, перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу с помощью пуансона, формообразование и перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент с помощью выталкивателя. A known method of stamping axisymmetric workpieces, including the stepwise transportation of the workpiece in a circular path by the transport element, moving the workpiece from the transport element to the matrix using a punch, shaping and moving the stamped workpiece from the matrix to the transport element using the ejector.

Известно также устройство для осуществления этого способа, включающее верхнюю плиту с пуансоном, нижнюю плиту с матрицей и выталкивателем и поворотный шагающий диск с транспортными элементами (А.Ф. Романченко и др. Полугорячая штамповка корпуса шарнира на автоматических линиях // Кузнечно-штамповочное производство. 1989, N 3, стр. 15 - 16). Недостатком способа является возможность штамповки только в условиях равенства диаметров заготовок до и после формообразования, необходимого для центрирования заготовки в матрице. Это сужает технологические возможности. A device for implementing this method is also known, including an upper plate with a punch, a lower plate with a die and an ejector, and a rotary walking disk with transport elements (A.F. Romanchenko and others. Half-hot stamping of the hinge body on automatic lines // Forging and stamping. 1989, N 3, pp. 15-16). The disadvantage of this method is the possibility of stamping only in conditions of equality of the diameters of the workpieces before and after the shaping necessary to center the workpiece in the matrix. This limits the technological possibilities.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей за счет возможности штамповки в условиях неравенства диаметров заготовок до и после формообразования. The objective of the invention is the expansion of technological capabilities due to the possibility of stamping in the conditions of unequal diameters of the workpieces before and after shaping.

Задача достигается тем, что в способе штамповки, включающем шаговую транспортировку заготовки по круговой траектории транспортным элементом, перемещение заготовки из транспортного элемента в матрицу с помощью пуансона, формообразование и обратное перемещение штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент с помощью выталкивателя, при перемещении заготовки из транспортного элемента в матрицу последовательно производят зажим заготовки между пуансоном и выталкивателем, совместное перемещение пуансона, заготовки и выталкивателя и раскрытие транспортного элемента, которое сохраняют при обратном перемещении штампованной заготовки из матрицы в транспортный элемент и ее последующих перемещениях. The problem is achieved in that in the stamping method, which includes the stepwise transportation of the workpiece in a circular path by the transport element, moving the workpiece from the transport element to the matrix using a punch, shaping and reverse movement of the stamped workpiece from the matrix into the transport element using the ejector, when moving the workpiece from the transport element in the matrix sequentially clamp the workpiece between the punch and the ejector, the joint movement of the punch, workpiece and eject the carrier and the opening of the transport element, which is stored during the reverse movement of the stamped workpiece from the matrix into the transport element and its subsequent movements.

Указанная задача также достигается тем, что в устройстве для штамповки, включающем верхнюю плиту с пуансоном, нижнюю плиту с матрицей и выталкивателем и поворотный шагающий диск с транспортными элементами, транспортный элемент выполнен в виде пары подпружиненных клещевин, имеющих фиксирующее отверстие, ограничителя смыкания клещевин и фиксаторов, выполненных с возможностью взаимодействия с верхней плитой и имеющих участок, выполненный с возможностью совмещения с фиксирующим отверстием, заужение, выполненное с возможностью исключения контактирования с фиксирующим отверстием при смыкании клещевин, и соединяющий их конический участок, при этом ось фиксатора смещена относительно оси фиксирующего отверстия при смыкании клещевин, а на нижней плите установлен механизм возврата фиксаторов в исходное положение. This task is also achieved by the fact that in the stamping device, comprising an upper plate with a punch, a lower plate with a die and an ejector and a rotary walking disk with transport elements, the transport element is made in the form of a pair of spring-loaded castor beetles having a fixing hole, a clamp stopper for castor oil and clamps made with the possibility of interaction with the upper plate and having a section made with the possibility of combining with the fixing hole, narrowing made with the possibility of exclusion contacting the fixing hole when closing the castor, and a tapered portion connecting them, wherein the retainer axis offset relative to an axis of the fixing hole when closing castor, and mounted on the bottom plate mechanism for returning to the original position of clamps.

При этом шаг размещения матриц на нижней плите составляет половину шага размещения транспортных элементов на диске. The step of placing the matrices on the bottom plate is half the step of placing transport elements on the disk.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в плане без верхней плиты; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез Б-Б при зажиме исходной заготовки между пуансоном и выталкивателем; на фиг. 4 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 5 - разрез Б-Б при формировании штампованной заготовки на первом переходе штамповки; на фиг. 6 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 7 - разрез Б-Б при выталкивании штампованной заготовки после первого перехода штамповки; на фиг. 8 - разрез В-В для того же положения; на фиг. 9 - разрез Г-Г при формообразовании штампованной заготовки на втором переходе штамповки; на фиг. 10 - разрез Д-Д; на фиг. 11 - разрез Е-Е. In FIG. 1 shows a general view of the device in plan without a top plate; in FIG. 2 - section aa; in FIG. 3 - section BB when clamping the original workpiece between the punch and the ejector; in FIG. 4 - section bb for the same position; in FIG. 5 - section BB when forming a stamped billet at the first transition stamping; in FIG. 6 - section bb for the same position; in FIG. 7 - section BB when pushing the stamped workpiece after the first transition stamping; in FIG. 8 is a section bb for the same position; in FIG. 9 - section GG during the formation of the stamped billet at the second transition stamping; in FIG. 10 - section DD; in FIG. 11 - section EE.

Устройство для штамповки, например двухпереходной, осесимметричных заготовок (фиг. 1, 2) включает верхнюю плиту 1 и нижнюю плиту 2. На верхней плите 1 установлены пуансон 3 для первого перехода штамповки и пуансон 4 для второго перехода штамповки. На нижней плите (фиг. 3, 5, 7, 9) установлены матрица 5 и выталкиватель 6 для первого перехода штамповки и матрица 7 и выталкиватель 8 для второго перехода штамповки. В нижней плите 2 также установлен подпружиненный толкатель 9, выполненный с возможностью воздействия на выталкиватели 6 и 8 под воздействием жесткого выталкивателя пресса (на фиг. не показан). На нижней плите 2 на поворотной оси 10 установлен поворотный шагающий диск 11 (привод шагового поворота диска 11 на фиг. не показан). Диск 11 содержит, например, три транспортных элемента 12. Транспортный элемент 12 (фиг. 4, 6, 8, 10, 11) выполнен в виде пары подпружиненных клещевин 13, установленных на общей поверхности оси 14 и имеющих фиксирующее отверстие 15, ограничителя 16 смыкания клещевин 13 и фиксаторов 17, выполненных с возможностью взаимодействия с верхней плитой 1 и посредством нажимателей 18, расположенных над матрицей 5. Фиксатор 17 имеет участок 19, выполненный с возможностью совмещения с фиксирующим отверстием 15, заужение 20, выполненное с возможностью исключения контактирования с фиксирующим отверстием 15 при смыкании клещевин 13, и соединяющий их конический участок 21. Ось 22 фиксатора 17 смещена относительно оси 23 фиксирующего отверстия 15 при смыкании клещевин 13. На нижней плите 2 также установлен механизм 24 установки фиксаторов 17 в исходное положение, выполненный в виде приводного, например пневматического, цилиндра 25 с толкающим элементом 26. На нижней плите 2 также с помощью кронштейнов 27 установлены направляющие 28, 29 и 30. Верхние горизонтальные поверхности направляющих 28, 29 и 30, матриц 5 и 7 и выталкивателей 6 и 8 в их верхнем положении составляют единую плоскость. A device for stamping, for example, a double junction, axisymmetric blanks (Fig. 1, 2) includes an upper plate 1 and a lower plate 2. On the upper plate 1, a punch 3 for the first stamping transition and a punch 4 for the second stamping transition are installed. On the bottom plate (Fig. 3, 5, 7, 9), a matrix 5 and an ejector 6 for a first stamping transition are installed and a matrix 7 and an ejector 8 for a second stamping transition. In the bottom plate 2, a spring-loaded pusher 9 is also installed, made with the possibility of acting on the ejectors 6 and 8 under the influence of a rigid ejector press (not shown in Fig.). On the lower plate 2, on the rotary axis 10, a rotary walking disk 11 is installed (the drive for stepping the rotation of the disk 11 is not shown in Fig.). The disk 11 contains, for example, three transport elements 12. The transport element 12 (Fig. 4, 6, 8, 10, 11) is made in the form of a pair of spring-loaded castor oil 13 installed on the common surface of the axis 14 and having a fixing hole 15, the closure limiter 16 castor oil 13 and the latches 17, made with the possibility of interaction with the upper plate 1 and by means of the pushers 18 located above the matrix 5. The latch 17 has a section 19 made with the possibility of combining with the fixing hole 15, narrowing 20, made with the possibility of eliminating contact with a fixing hole 15 when closing castor oil 13, and the conical section 21 connecting them. The axis 22 of the retainer 17 is offset relative to the axis 23 of the fixing hole 15 when closing the castor oil 13. On the bottom plate 2 also has a mechanism 24 for setting the clamps 17 to its original position, made in in the form of a driving, for example pneumatic, cylinder 25 with a pushing member 26. On the lower plate 2, guides 28, 29 and 30 are also installed using brackets 27. The upper horizontal surfaces of the guides 28, 29 and 30, the matrices 5 and 7 and the ejectors 6 and 8 in their top position make up a single plane.

Шаг α размещения матриц 5 и 7 на нижней плите 2 составляет половину шага размещения транспортных элементов 12 на диске 11. The step α of placing the matrices 5 and 7 on the bottom plate 2 is half the step of placing the transport elements 12 on the disk 11.

На фигурах также показаны исходная заготовка 31, штампованная заготовка 32 после штамповки первого перехода, штампованная заготовка 33 после штамповки второго перехода, поверхность 34, например цилиндрическая, для центрирования исходной заготовки 31 в клещевинах 13, поверхности 35, например призматические, для центрирования штампованных заготовок 32 и 33 в клещевинах 13, позиция "а" загрузки и позиция "б" разгрузки. The figures also show the initial blank 31, the stamped blank 32 after stamping the first transition, the stamped blank 33 after stamping the second transition, surface 34, for example cylindrical, for centering the original blank 31 in castor brushes 13, surfaces 35, for example prismatic, for centering stamped blanks 32 and 33 in castor-oil plants 13, position “a” of loading and position “b” of unloading.

Осуществление способа и работа устройства происходят следующим образом. На позиции загрузки "а" осуществляют загрузку исходной, например цилиндрической, нагретой до температуры штамповки заготовки 31 в клещевины 13 (средства загрузки на фиг. не показаны). The implementation of the method and the operation of the device are as follows. At the loading position "a", the initial, for example, cylindrical, stamped workpiece 31 heated to a temperature of stamping is loaded into castor oil 13 (loading means are not shown in FIG.).

При этом на позиции загрузки клещевины 13 сомкнуты и опираются на ограничители 16, а фиксаторы 17 находятся в исходном положении, при котором заужение 20 размещается в фиксирующем отверстии 15 и не препятствует смыканию клещевин 13 до ограничителя 16. При этом заготовка 31 центрируется поверхностями 34. Далее осуществляются два поворота диска 11 на величину шага, который равен шагу α размещения матриц 5 и 7 на плите 2. При этом заготовка 31 перемещается по направляющей 28 и устанавливается центрированно по отношению к матрице 5. Далее осуществляется опускание верхней плиты 1. При этом первоначально происходит зажим заготовки 31 между пуансоном 3 и выталкивателем 6 (фиг. 3 и 4), при котором фиксируется центрированное положение заготовки 31 относительно матрицы 5. Далее осуществляется совместное перемещение пуансона 3, заготовки 31 и выталкивателя 6 из транспортного элемента 12 в матрицу 5, сопровождающееся утапливанием подпружиненного толкателя 9. Параллельно с этим начинается опускание фиксаторов 17 под воздействием нажимателей 18. При этом за счет смещения осей 22, 23 конический участок 21 воздействует на фиксирующее отверстие 15, происходит раскрытие клещевин 13 и в конце раскрытия совмещение участка 19 с фиксирующим отверстием 15. In this case, castor oil 13 is closed at the loading position and rests on the stops 16, and the latches 17 are in the initial position, in which the narrowing 20 is placed in the fixing hole 15 and does not prevent the castor 13 from closing to the limiter 16. In this case, the workpiece 31 is centered by the surfaces 34. Further there are two rotations of the disk 11 by the step size, which is equal to the step α of the placement of the matrices 5 and 7 on the plate 2. In this case, the workpiece 31 moves along the guide 28 and is installed centered in relation to the matrix 5. Next, kicking of the top plate 1. At the same time, the workpiece 31 is clamped between the punch 3 and the ejector 6 (Fig. 3 and 4), in which the centered position of the workpiece 31 is fixed relative to the matrix 5. Next, the punch 3, the workpiece 31 and the ejector 6 are jointly moved of the transport element 12 into the matrix 5, accompanied by the recession of the spring-loaded pusher 9. In parallel with this, the lowering of the latches 17 under the influence of the push-buttons 18. In this case, due to the displacement of the axes 22, 23, the conical section 21 of the impact clicks on the fixing hole 15, castor oil 13 opens and at the end of the opening, the section 19 is combined with the fixing hole 15.

После этого пуансон 3 беспрепятственно проходит между клещевинами 13, заготовка 31 центрированно размещается в матрице 5 и происходит формообразование на первом переходе штамповки, например осадка, сопровождающаяся увеличением диаметра заготовки. При этом также продолжается опускание фиксаторов 17 и сохраняются совмещение участка 19 и фиксирующего отверстия 15 и раскрытие клещевин 13 (фиг. 3, 4, 10 и 11). Далее осуществляется подъем плиты 1, при котором штампованная заготовка 32 под воздействием жесткого выталкивателя пресса, толкателя 9 и выталкивателя 6 из матрицы 5 перемещается в клещевины 13, раскрытие которых сохраняется, так как фиксатор 17 остается в положении совмещения участка 19 и фиксирующего отверстия 15. При этом штампованная заготовка 32 центрируется поверхностями 35 (фиг. 7, 8 и 11). Далее осуществляется очередной поворот диска 11 на величину шага α, при котором штампованная заготовка 32 перемещается по направляющей 29 и устанавливается центрированно по отношению к матрице 7. Далее осуществляются очередные опускания и подъем верхней плиты 1, при которых последовательно происходят перемещения штампованной заготовки 32 из клещевин 13 в матрицу 7 с помощью пуансона 4, сопровождающееся утапливанием выталкивателя 8 и подпружиненного толкателя 9, формообразование на втором переходе штамповки, например обратное выдавливание (фиг. 9), и перемещение штампованной заготовки 33 в клещевины 13 под воздействием жесткого выталкивателя пресса, толкателя 9 и выталкивателя 8. При этом раскрытие клещевин 13 сохраняется, штампованная заготовка 33 центрируется поверхностями 35. Одновременно со штамповкой второго перехода происходят охлаждение и смазка пуансона 3, матрицы 5 и выталкивателя 6, в зоне которых транспортный элемент 12 при этом отсутствует (средства охлаждения и смазки на фиг. не показаны). Далее осуществляется очередной поворот диска 11 на величину шага, при котором штампованная заготовка 33 перемещается по направляющей 30 на позицию разгрузки "б". При этом раскрытие клещевин 13 сохраняется и на позиции разгрузки штампованная заготовка 33 удаляется на разгрузочный склиз (на фиг. не показан). На этой же позиции под воздействием пневмоцилиндра 25 и толкающего элемента 26 фиксаторы устанавливаются в исходное положение и клещевины 13 смыкаются до соприкосновения с ограничителями 16. Параллельно с этим осуществляется загрузка очередной заготовки на позиции "а", штамповка первого перехода и охлаждение и смазка пуансона 4, матрицы 7 и выталкивателя 8. Далее циклы повторяются. After that, the punch 3 freely passes between castor oil 13, the workpiece 31 is centered in the matrix 5 and shaping occurs at the first stamping transition, for example, sediment, accompanied by an increase in the diameter of the workpiece. At the same time, the lowering of the latches 17 continues and the combination of the portion 19 and the fixing hole 15 and the opening of castor oil 13 are preserved (Figs. 3, 4, 10 and 11). Next, the plate 1 is lifted, in which the pressed blank 32 under the influence of a rigid ejector press, pusher 9 and ejector 6 from the matrix 5 is moved to castor oil 13, the disclosure of which is preserved, since the latch 17 remains in the position of alignment of the section 19 and the fixing hole 15. When this stamped blank 32 is centered on the surfaces 35 (Fig. 7, 8 and 11). Next, the next rotation of the disk 11 is carried out by the value of step α, at which the stamped blank 32 moves along the guide 29 and is set centered in relation to the matrix 7. Next, the next lowering and lifting of the upper plate 1 are carried out, in which the stamped blank 32 is subsequently moved from the castor oil 13 into the matrix 7 using a punch 4, accompanied by the recession of the ejector 8 and the spring-loaded pusher 9, shaping at the second stamping transition, for example, back extrusion (f d. 9), and the movement of the stamped blank 33 into the castor bean 13 under the influence of a hard ejector press, the pusher 9 and the ejector 8. At the same time, the opening of the castor bead 13 is preserved, the stamped blank 33 is centered on the surfaces 35. Simultaneously with the stamping of the second transition, the punch 3 is cooled and lubricated , matrix 5 and ejector 6, in the area of which the transport element 12 is absent (cooling and lubricating means in FIG. not shown). Next, the next rotation of the disk 11 is carried out by the step size at which the stamped blank 33 moves along the guide 30 to the unloading position “b”. In this case, the opening of castor oil 13 is preserved and at the unloading position, the stamped blank 33 is removed to the unloading shear (not shown in Fig.). At the same position, under the influence of the pneumatic cylinder 25 and the pushing element 26, the latches are set to their initial position and castor oil 13 are closed until they contact the stops 16. In parallel with this, the next workpiece is loaded at position “a”, the first transition is stamped and the punch 4 is cooled and lubricated, matrix 7 and ejector 8. Next, the cycles are repeated.

Пример применения способа. An example of the application of the method.

Производили штамповку заготовки поршня тормозной системы автомобиля из стальной заготовки после индукционного нагрева до температуры 1000...1050^oC. Штамповку производили на двухстоечном прессе усилием 400 кН с применением предлагаемого устройства. На первом переходе осуществляли осадку заготовки, на втором - обратное выдавливание. Основные параметры процесса указаны в таблице.Produced stamping the piston of the brake system of the car from a steel billet after induction heating to a temperature of 1000 ... 1050 ^o C. Stamping was performed on a two-post press with a force of 400 kN using the proposed device. At the first transition, the workpiece was sedimented, and at the second, reverse extrusion was performed. The main process parameters are indicated in the table.

Качество штампованных заготовок соответствовало техническим требованиям. Радиальное биение поверхности полости относительно наружной поверхности не превышало 0,7 мм. The quality of the stamped blanks met the technical requirements. The radial runout of the cavity surface relative to the outer surface did not exceed 0.7 mm.

Предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют производить центрирование осесимметричной заготовки в матрице, несмотря на то, что диаметр заготовки меньше диаметра полости матрицы. Это обеспечивает получение качественной штампованной заготовки и создает возможности штамповки в условиях неравенства диаметров заготовок до и после формообразования, что расширяет технологические возможности. The proposed method and device for its implementation allows the centering of an axisymmetric workpiece in the matrix, despite the fact that the diameter of the workpiece is less than the diameter of the cavity of the matrix. This ensures the production of high-quality stamped billets and creates the possibility of stamping in conditions of unequal diameters of the blanks before and after shaping, which expands the technological capabilities.

Благодаря тому, что шаг размещения матриц на нижней плите составляет половину шага размещения транспортных элементов на диске, создаются условия для доступа к матрицам без разборки устройства, а также для охлаждения и смазки штампового инструмента. Due to the fact that the step of placing the matrices on the bottom plate is half the step of placing transport elements on the disk, conditions are created for access to the matrices without disassembling the device, as well as for cooling and lubrication of the stamping tool.

Claims

1. A method of stamping axisymmetric workpieces, including stepwise transportation of the workpiece in a circular path by the transport element, moving the workpiece from the transport element to the matrix using a punch, shaping and backward movement of the stamped workpiece from the matrix into the transport element using the ejector, characterized in that when moving the workpiece from the transport element to the matrix, the workpiece is clamped sequentially between the punch and the ejector, the joint movement of the punch, s cooking and ejector opening and conveying element, which is stored at the return movement diecut blank from the die to the transport element and its subsequent displacements.

2. A device for stamping axisymmetric billets, comprising a top plate with punches mounted on it and a bottom plate on which dies, pushers and a rotating walking disk with transport elements are installed, characterized in that the transport element is made in the form of a pair of spring-loaded castor oil and clamps made with the possibility of interaction with the upper plate and having a section made with the possibility of combining with the fixing hole, the narrowing made with the possibility of exclusion is in contact I with a fixing hole at the closing of the castor, and a tapered portion connecting them, wherein the retainer axis offset relative to an axis of the fixing hole when closing castor, and mounted on the bottom plate mechanism for returning to the original position of clamps.

3. The device according to claim 2, characterized in that the step of placing the matrices on the bottom plate is half the step of placing transport elements on the disk.