ШТАМП ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ СПОСОБОМ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

Штамп для изготовления изделий способом горячей штамповки
Техническое решение относится к области обработки металлов давлением, преимущественно, к области горячей штамповки металлических изделий сложной формы, и может быть использовано при изготовлении различных конструктивных элементов машиностроения.
Известен многоразъемный штамп (US, патент 3122832, 1964), содержащий подвижную верхнюю часть с размещенным в ней пуансоном и неподвижную нижнюю часть с опорной и нижней плитами, между которыми размещена матрица.
Недостатком известного штампа следует признать значительные затраты энергии, обусловленные сложностью заполнения полости штампа металлом при штамповке за счет высокого контактного трения штампуемого металла и поверхности полости формы, а также из-за односторонней обработки заготовки - только давление пуансоном.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного изделия, состоит в разработке конструкции штампа, позволяющий повысить качество обработки заготовки при уменьшении себестоимости производства за счет уменьшения контактного трения. Для получения указанного технического результата предложено использовать штамп для изготовления изделий сложной формы, содержащий неподвижную нижнюю и подвижную верхнюю плиты с установленным на нижней плите пуансоном, имеющим профиль, обеспечивающий формирование одной из поверхностей изделия,
причем он дополнительно содержит направляющие втулки и штанги механизма послеоперационного разъема, размещенные на верхней плите, а также выталкиватель готового изделия, установленный в пуансоне с возможностью независимого вертикального перемещения, а также сменную матрицу, закрепленную на верхней подвижной плите и обеспечивающую деформацию нагретой заготовки, при этом поверхность выталкивателя, обращенная в сторону верхней плиты, является частью профиля пуансона. Предпочтительно на нижней плите дополнительно устанавливают элемент, обеспечивающий при вертикальном перемещении заготовки изделия формирование боковой поверхности изделия. Обычно указанный элемент бывает выполнен в виде наборной матрицы. Для более полного затекания металла в полости формы штамп может дополнительно содержать внешний источник колебаний, расположенный на указанных верхней или нижней частях.
В дальнейшем сущность конструкции в базовом варианте будет рассмотрена с использованием чертежей, причем на фиг.1 приведен продольный разрез предложенного штампа в сборе, на фиг.2 -сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 -матрица штампа в сборе. На фиг.1 - фиг.4 использованы следующие обозначения: подвижная верхняя часть 1, неподвижная нижняя часть 2, пуансон 3, матрица 4, собранная из элементов 5 конструкции 6 и помещенная между опорной 7 и прижимной 8 плитами, полость 9, пуансонодержатель 10, направляющие втулки 11, штанги 12, замки-защелки 13, чашеобразные выборки 14, 15, их встречно конические стенки 16, 17, профильные поверхности 18, 19 закладных элементов 5, боковые стенки полостей 20, продольные выступы 21, ответные впадины 22, зазор 23, выталкиватель 24 с профильным выступом 25, изделие 26.
Работа штампа в дальнейшем будет показана на примере изготовления цельноштампованных рабочих колес турбомашин.
При изготовлении предварительно заготовке из алюминиевого сплава придают чашевидную форму и нагревают до вязкопластичного состояния с последующим помещением нагретой заготовки в полость штампа. Полость штампа с установленными в ней дополнительными элементами полностью повторяет форму цельноштампованного рабочего колеса турбомашины. Посредством пуансонодержателя опускают скрепленную с ним посредством замков - защелок прижимную плиту нижней неподвижной части штампа. При этом нагретая заготовка описается на профильный выступ и внутреннюю поверхность формы, при этом ее прижимают сверху профильной головкой пуансона. Прочно соединяют опорную и прижимную плиты. Штамп готов к работе.
В процессе штамповки пуансон перемещают вниз. Гистограмму давления, прилагаемого к пуансону, для каждого используемого металла или сплава подбирают экспериментально с учетом формы и размеров изготавливаемого изделия. Также экспериментально подбирают величину зазора между исходной заготовкой и стенками полости штампа.
После заполнения полости штампа металла с образованием требуемой формы изделия посредством пуансонодержателя поднимают прижимную плиту, предварительно отсоединив ее от опорной плиты. Выталкивателем поднимают изделие над опорной плитой и вынимают его из штампа.
Использование штампа предложенной конструкции позволяет повысить качество обработки заготовки при уменьшении себестоимости производства в среднем на 17% за счет уменьшения контактного трения.