Штамп для горячей штамповки порошковых заготовок с отверстием

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к штампам для горячей штамповки заготовок из металлического порошка.
Известен штамп для изготовления плоских деталей с отверстиями из нагретых пористых порошковых заготовок, содержащий нижнюю, среднюю и верхнюю плиты с закрепленными на них деталями и пяту в верхней части штампа с установленной на ней иглой (Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых порошковых заготовок. -М.: Металлургия, 1977. - рис. 22, с. 85-87). Средняя плита, на которой размещены матрица и ползун ориентирующего устройства, обеспечивающего гарантированное попадание заготовок в полость матрицы в процессе загрузки, опирается на нижнюю плиту через пакет тарельчатых пружин, служащих для смещения средней плиты при превышении требуемого усилия прессования, что исключает вероятность работы пресса в распор и поломки деталей штампа или пресса.
Недостатком известного устройства является неточность позиционирования нагретой заготовки в полость матрицы. Между нагретой заготовкой и полостью матрицы всегда существует зазор, вызывающий несовпадение осей иглы, находящейся в исходном верхнем положении, и заготовки при их сопряжении, что снижает стойкость иглы. Кроме того, сформованная деталь после извлечения из полости матрицы удерживается на игле до достижения пятой штампа исходного верхнего положения, что увеличивает время удаления готовой детали и контакта детали с иглой, следовательно, снижает производительность штамповки и стойкость элементов штампа.
Известен и принят за прототип штамп для горячей штамповки порошковых заготовок, содержащий нижнюю и верхнюю плиты, верхний и нижний пуансоны, подвижные в вертикальном направлении стержни и матрицу, установленную на нижней плите (А.с. №1258621, B22F 3/14, опубл. 23.09.1986 г.). Размещение стержней в направляющих с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости исключает изгиб стерней в процессе штамповки, что повышает стойкость элементов штампа.
Недостатком известного устройства является возможность запаздывания удаления изделия из полости матрицы в связи с перебегом ползуном пресса и верхним пуансоном ниже верхней мертвой точки (в.м.т.). В этом случае штампованное изделие вновь попадает в полость матрицы, что увеличивает время контакта нагретого изделия со стержнями, что снижает стойкость инструмента, а также требует повторного удаления изделия из полости матрицы, что снижает производительность штамповки.
Техническим результатом полезной модели является повышение производительности штамповки при обеспечении стойкости элементов штампа.
В предлагаемом штампе для горячей штамповки порошковых заготовок с отверстием, включающем верхнюю и нижнюю плиты, верхний и нижний пуансоны, матрицу и стержень, установленный на нижней плите, причем содержит закрепленную на нижней плите полую цилиндрическую опору, выполненную с направляющим пазом, ползун, установленный в направляющем пазу с возможностью перемещения в горизонтальном направлении, и установленную на полой цилиндрической опоре промежуточную плиту, в которой закреплена матрица с отверстием, при этом нижний пуансон размещен соосно в отверстии матрицы с возможностью вертикального перемещения вдоль стержня и с возможностью фиксации положения торца нижнего пуансона в одной плоскости с торцом матрицы посредством ползуна.
Отвод ползуна из-под нижнего пуансона (нижнее фиксированное положение) обеспечивает создание штамповой полости закрытого типа для успешного позиционирования нагретой заготовки с отверстием в матрице по стержню, а установка ползуна под нижний пуансон (верхнее фиксированное положение) позволяет расположить верхние торцы матрицы и нижнего пунсона в одной плоскости в период удаления штампованной детали из зоны штампа, чем исключается возможность перемещения нижнего пуансона вниз в результате перебега ползуна пресса ниже в.м.т., повторного попадания изделия в полость матрицы и прерывания процесса штамповки для его удаления, что повышает производительность штамповки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен штамп после загрузки нагретой заготовки и завершения процесса горячей штамповки; на фиг. 2 - штамп в положении, когда верхний пуансон находится в в.м.т. и после перебега в.м.т. на величину L.
Штамп для горячей штамповки порошковых заготовок содержит верхнюю плиту 1 (фиг. 1), на которой соосно оси штампа закреплен верхний пуансон 2, нижнюю плиту 3, на которой с помощью болтов 4 закреплена полая цилиндрическая опора 5 с установленной на ней промежуточной плитой 6 с соосно закрепленной в ней матрицей 7. В отверстии матрицы 7 соосно размещен нижний пуансон 8, имеющий возможность вертикального перемещения от толкателя 9 и пружины 10 вдоль стержня 11, соединенного прихватом 12 с нижней плитой 3. Матрица 7, стержень 11 и торец А нижнего пуансона 8 при его нижнем положении (фиг. 1, слева) образуют штамповую полость закрытого типа.
В полой цилиндрической опоре 5 выполнен направляющий паз, в котором соосно установлены на стойке 13 ползун 14, горизонтально отводимый из-под нижнего пуансона 8 (фиг. 1, слева) пневмоцилиндром (не показано) перед загрузкой и штамповкой нагретой порошковой заготовки, а также пружина 15, горизонтально перемещающая ползун 14 под нижний пуансон 8 до ограничителя 16 (фиг. 2, слева) для фиксации положения нижнего пуансона в период выталкивания изделия из матрицы.
Штамп работает следующим образом.
Перед началом работы осуществляется наладка хода ползуна пресса таким образом, чтобы в исходном положении верхняя плита 1 с верхним пуансоном 2 находились ниже в.м.т. на величину L (фиг. 2, справа), которая должна соответствовать высоте полости штампа. Матрица 7, стержень 11 и торец А нижнего пуансона 8 образуют штамповую полость закрытого типа. При значениях L менее высоты полости штампа возникнет задержка процесса штамповки при позиционировании нагретой заготовки, в противоположном случае - задержка процесса штамповки в связи с извлечением штампованной заготовки из матрицы.
Нагретую порошковую заготовку позиционируют в штамповую полость по матрице 7 и стержню 11, соединенному прихватом 12 с нижней плитой 3, затем включают пуск. Верхний пуансон 2 совершает ход и в нижней мертвой точке (н.м.т.) штампует заготовку (фиг. 1 справа), затем перемещается в в.м.т., а толкатель 9 воздействует на нижний пуансон 8, который с отштампованной деталью перемещается вертикально вверх по стержню 11. Одновременно ползун 14 под действием усилия пружины 15 горизонтально перемещается до ограничителя 16 под нижний пуансон 8 (фиг. 2, слева). Далее в соответствии с заданным наладочным циклом верхний пуансон 2 осуществляет перебег на величину L, толкатель 9 занимает нижнее положение, а нижний пуансон 8 под действием усилия пружины 10 перемещается по стержню 11 вертикально вниз и устанавливается на ползун 14. Штампованная деталь снимается со стержня 11, свободно удаляется из зоны штампа и цикл завершается (фиг 2, справа).
Перед началом нового цикла ползун 14 принудительно выводится в горизонтальном направлении пневмоцилиндром (не показано) из-под нижнего пунсона 8, который пружиной 10 по стержню 11 перемещается вертикально вниз и устанавливается на прихват 12, соединенный с нижней плитой 3 (фиг. 1, слева).
Далее цикл повторяется.
Возможность горизонтального перемещения ползуна 14 в направляющем пазу полой цилиндрической опоры 5 под нижний пуансон 8 пружиной 15 позволяет зафиксировать положение торца А нижнего пуансона 8 в одной плоскости с торцом матрицы 7 в период удаления штампованной детали из зоны штампа, чем исключается возможность попадания изделия в полость матрицы и прерывания процесса штамповки для его удаления, что повышает производительность штамповки. При этом обеспечивается стойкость элементов штампа в связи с уменьшением времени контакта с ними нагретого изделия.
Применение предлагаемого штампа для изготовления из порошковых заготовок втулки стрелочного перевода для железнодорожных путей показало, что производительность штамповки составляет 4 шт./мин, в то время как производительность известного штампа составляет 2 шт./мин. При этом обеспечивается стойкость элементов штампа.