МАТРИЦА ДЛЯ ШТАМПОВКИ СТЕРЖНЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ С ГОЛОВКАМИ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована в метизном и машиностроительном производствах для изготовления стержневых изделий с головками.
Известна матрица для штамповки стержневых изделий с головками содержащая корпус, в который запрессована твердосплавная вставка, причем наружная поверхность твердосплавной вставки выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями. В рабочем канале на наружном торце вставки выполнено отверстие, в котором формируется головка штампуемого изделия. Твердосплавную вставку фиксируют в корпусе с помощью обоймы и крышки посредством винтов. При этом конические поверхности корпуса, твердосплавной вставки, обоймы и крышки выполняют со строго регламентированной конусностью (см. а.с. СССР №967654, B21J 13/02).
Недостатком известной матрицы является низкий срок службы. Это обусловлено тем, что возникающие в процессе штамповки радиальные усилия со стороны штампуемого металла головки на стенки верхнего отверстия твердосплавной вставки, приводят к возникновению растягивающих напряжений, которые способствуют преждевременному разрушению вставки.
Кроме того, недостатками известного устройства являются сложность конструкции из-за наличия большого количества деталей с коническими поверхностями и ступенчатым отверстием, и большие затраты на изготовление устройства.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является матрица для холодной высадки стержневых изделий, содержащая корпус, с размещенными в нем твердосплавной вставкой, упорной втулкой с торцевыми выступами и зажимной гайкой. Причем на рабочем торце твердосплавной вставки выполнено отверстие для штамповки головки изделия, диаметр которого равен диаметру штампуемой головки (см. а.с. СССР №1301541, B21J 5/08).
Недостатком известной конструкции является низкий срок службы матрицы в связи с выкрашиванием твердосплавной вставки в процессе работы. Это обусловлено тем, что при штамповке головки на боковые стенки отверстия под головку изделия вставки со стороны деформируемого металла действуют значительные радиальные давления, которые вызывают возникновение растягивающих окружных напряжений в зонах, примыкающих к отверстию под головку изделия. А так как твердый сплав плохо работает на растяжение, то возникающие растягивающие окружные напряжения приводят к разрушению твердосплавной вставки в зонах, примыкающих к отверстию под головку. Кроме того, выполнение отверстия под головку требует значительных затрат, так как твердый сплав трудно обрабатывается.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении срока службы матрицы для штамповки стержневых изделий с головками при одновременном снижении затрат на ее изготовление.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в перераспределении возникающих в матрице при штамповке растягивающих окружных напряжений между твердосплавной вставкой и отверстием обоймы, выполненной из инструментальной стали.
Поставленная задача решается тем, что в известной матрице для штамповки стержневых изделий с головками, содержащей корпус, внутри которого соосно размещены твердосплавная вставка, запрессованная в отверстие обоймы, упорная втулка и зажимная гайка, причем на рабочем торце матрицы выполнено отверстие под штампуемую головку изделия, согласно изменению, отверстие под штампуемую головку изделия образовано торцевой плоской поверхностью твердосплавной вставки и боковой поверхностью отверстия обоймы, выполненной из инструментальной стали, при этом твердосплавная вставка имеет плоские торцы, отверстие обоймы выполнено ступенчатым, а диаметр отверстия на рабочем торце под штампуемую головку изделия равен диаметру указанной головки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез заявляемой матрицы.
Матрица для штамповки стержневых изделий с головками содержит корпус 1, в котором установлена обойма 2 из инструментальной стали с запрессованной в нее твердосплавной вставкой 3, упорная втулка 4 и зажимная гайка 5. На рабочем торце обоймы 2 выполнено отверстие 6 под штампуемую головку изделия. При этом отверстие 6 образовано торцевой плоской поверхностью твердосплавной вставки 3 и боковой поверхностью отверстия 6 обоймы 2. Торцы твердосплавной вставки 3 выполнены плоскими, а отверстие обоймы 2 - ступенчатым, причем диаметр D отверстия 6 на рабочем торце матрицы равен диаметру штампуемой головки изделия.
Матрица работает следующим образом. Заготовка (на фиг. не показана) помещается в отверстие твердосплавной вставки 3 матрицы таким образом, что участок заготовки под штамповку головки выступает за рабочий торец матрицы. При движении ползуна пресса, укрепленный на нем пуансон (на фиг. не показаны), деформирует свободный участок заготовки, формируя головку в отверстии 6, расположенном на рабочем торце обоймы 2. На конечном этапе штамповки головки боковая поверхность штампуемой заготовки входит в контакт с боковой поверхностью отверстия 6. При этом течению металла в радиальном направлении препятствуют боковые стенки отверстия 6, которые воспринимают радиальное давление штампуемого металла. Так как обойма 2 выполняется из инструментальных сталей, которые одинаково хорошо работают на сжатие и растяжение, то растягивающие окружные напряжения, возникающие при формировании головки, перераспределяются в зонах, примыкающих к боковой поверхности отверстия 6 и твердосплавной вставкой 3 обоймы 2, что предотвращает разрушение матрицы, повышая срок ее службы. Кроме того, заявляемая твердосплавная вставка 3 имеет плоские торцевые поверхности и отверстие постоянного диаметра, близкого к диаметру стержня изделия, что снижает трудоемкость изготовления разработанной матрицы по сравнения с матрицей известной конструкции, у которой отверстие выполнено ступенчатым.
Разработанная конструкция матрицы использовалась при изготовлении болтов М16×50 по ГОСТ 7798-79 по технологии, включающей на втором переходе операцию полузакрытой высадки, когда окончательно высаживаемая головка частично формировалась в гнезде на торце матрицы. Штамповка болтов осуществлялась в условиях кузнечно-прессовом цехе ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» с использованием автомата-комбайна А-104. При этом твердосплавная вставка 3 изготавливалась из сплава ВК20К, а обойма 2 - из инструментальной стали Х12М. У используемой матрицы второго перехода диаметр D отверстия 6 под штампуемую головку составлял - 27,0 мм, а его высота - 5,0 мм. Применение разработанной конструкции матрицы позволило повысить срок ее службы в 1,8÷2 раза и снизить затраты на изготовление инструмента на 30÷40%.