ЧЕТЫРЕХБОЙКОВОЕ КОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
FOUR-HAMMER FORGING DEVICE

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к четырехбойковым ковочным устройствам, и может быть использовано при ковке слитков и заготовок из различных сталей и сплавов на гидравлических ковочных прессах.
Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве изделий с удлиненной осью, например штанг, колонн, промежуточных валов, торсионных валов, валков прокатных станов и тому подобных изделий, а также при производстве кованых заготовок из слитков и проката из углеродистых, среднелегированных, инструментальных и высоколегированных сталей и сплавов, а также цветных металлов и сплавов.
Известно четырехбойковое ковочное устройство, состоящее из двух держателей верхнего и нижнего бойков с наклонными поверхностями, кинематически с помощью направляющих - звеньев связанных с ними двух держателей боковых бойков с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям верхнего и нижнего держателей и четырех бойков, прикрепленных к соответствующим держателям (японская заявка №58-12088, Кл. В21J 9/06, 9/02, 13/02, опубл. 83.03.07).
Недостатком данного четырехбойкового ковочного устройства является то, что его конструкция не обеспечивает высокую надежность и долговечность работы устройства, а также точность получаемых изделий и поковок.
Известно также четырехбойковое ковочное устройство, содержащее два держателя верхнего и нижнего бойков с наклонными плоскостями, два держателя боковых бойков с наклонными плоскостями, соответствующими наклонным плоскостям держателей верхнего и нижнего бойков, кинематически связанные с упомянутыми держателями верхнего и нижнего бойков с помощью восьми боковых разводящих направляющих, центрирующие направляющие с возможностью центрирования держателей бойков, антифрикционные пластины, установленные на наклонных плоскостях держателей бойков, и четыре бойка (патент РФ №2314175, МПК В21J 13/02, 2005 г.).
Недостатком известного ковочного устройства является то, что его конструкция не обеспечивает высокую производительность процесса изготовления заготовок или изделий, при производстве которых требуется быстрая смена инструмента с выводом четырехбойкового ковочного устройства из зоны ковки, а также, при необходимости, последующим его возвратом в рабочую зону пресса. Это связано с тем, что для работы устройства требуется жесткое крепление держателя верхнего бойка к подвижной части пресса (верхней траверсе или верхнему бойку) и жесткое крепление держателя нижнего бойка к столу пресса. Для удаления устройства из рабочей зоны пресса требуется отсоединить его от верхней подвижной части пресса, на что уходит много времени. Также много времени требуется и на установку устройства в рабочей зоне пресса.
В основу изобретения поставлена задача путем изменения конструкции ковочного устройства уменьшить время на удаление устройства из рабочей зоны пресса и время на его установку в рабочей зоне пресса и за счет этого увеличить производительность процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в четырехбойковом ковочном устройстве, содержащем два держателя верхнего и нижнего бойков с наклонными плоскостями, два держателя боковых бойков с наклонными плоскостями, соответствующими наклонным плоскостям держателей верхнего и нижнего бойков, кинематически связанные с упомянутыми держателями верхнего и нижнего бойков с помощью восьми боковых разводящих направляющих, центрирующие направляющие с возможностью центрирования держателей бойков, антифрикционные пластины, установленные на наклонных плоскостях держателей бойков и бойки, новым является то, что держатели верхнего и нижнего бойков с обратной стороны каждой своей наклонной плоскости имеют приливы с тремя отверстиями, симметрично расположенными относительно продольной плоскости симметрии устройства и совпадающих в держателях верхнего и нижнего бойков, одно из которых расположено по оси продольной плоскости симметрии устройства, а два других - симметрично с двух сторон относительно этой плоскости симметрии, в отверстиях, расположенных по оси продольной плоскости симметрии устройства, установлены пружины с возможностью вертикального перемещения держателя верхнего бойка относительно держателя нижнего бойка, а центрирующие направляющие установлены в отверстиях, расположенных симметрично с двух сторон относительно продольной плоскости симметрии устройства, участки которых запрессованы в отверстиях держателя нижнего бойка с возможностью вертикального перемещения в этих направляющих держателя верхнего бойка, антифрикционные пластины, установленные на наклонных плоскостях держателей нижнего и верхнего бойков, имеют П-образное поперечное сечение и охватывают наклонные плоскости держателей верхнего и нижнего бойков, а наклонные плоскости держателей боковых бойков ограничены прямоугольными боковыми стенками этих держателей, охватывающих антифрикционные пластины, установленные на держателях верхнего и нижнего бойков, при этом боковые разводящие направляющие неподвижно закреплены на прямоугольных боковых стенках держателей боковых бойков так, что охватывают боковые участки антифрикционных пластин с возможностью подвижного контакта на краевых участках плоскостей этих пластин, расположенных со сторон, обратных плоскостям антифрикционных пластин, по которым контактируют наклонные плоскости держателей боковых бойков.
Поставленная задача достигается также тем, что устройство снабжено системой подачи смазки на антифрикционные пластины.
Поставленная задача достигается также тем, что устройство снабжено водяной системой охлаждения бойков и держателей бойков.
Патентуемое четырехбойковое ковочное устройство поясняется чертежами (фиг.1-6).
На фиг.1 показано четырехбойковое ковочное устройство в статическом состоянии, вид спереди (в сомкнутом положении - левая часть фигуры и в разомкнутом положении - правая часть фигуры); на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 - четырехбойковое ковочное устройство в аксонометрии; на фиг.6 - четырехбойковое ковочное устройство при обжатии заготовки (заштриховано поперечное сечение заготовки в момент обжатия).
Четырехбойковое ковочное устройство состоит из держателя верхнего бойка 1, держателя нижнего бойка 2, установленного на столе пресса (не показан), двух держателей боковых бойков 3, 4, восьми боковых разводящих направляющих 5-8, с помощью которых обеспечивается кинематическая связь держателей боковых бойков с держателями верхнего и нижнего бойков, верхнего бойка 9, нижнего бойка 10, боковых бойков 11, 12, четырех центрирующих направляющих 13-16 (фиг.1-5). Держатели верхнего и нижнего бойков 1, 2 имеют наклонные плоскости, соответствующие наклонным плоскостям держателей боковых бойков 3, 4. Держатели верхнего и нижнего бойков 1, 2 с обратной стороны каждой своей наклонной плоскости имеют приливы 17-20 с тремя отверстиями 21-23, 24-26, симметрично расположенными относительно продольной плоскости симметрии устройства «0-0» и совпадающими в держателях верхнего и нижнего бойков. Одно из отверстий (22 или 25) с каждой стороны устройства расположено по оси продольной плоскости симметрии устройства, а два других (21, 23 или 24, 26) - симметрично с двух сторон относительно этой плоскости симметрии. В отверстиях 22 и 25, расположенных по оси продольной плоскости симметрии устройства «0-0», установлены пружины 27 с возможностью вертикального перемещения держателя верхнего бойка 1 относительно держателя нижнего бойка 2. Центрирующие направляющие 13-16, выполненные в виде колонок, установлены в отверстиях 21, 23, 24, 26, расположенных симметрично с двух сторон относительно продольной плоскости симметрии устройства « 0-0 ». При этом участки этих направляющих колонок 13-16 запрессованы в отверстиях 21, 23, 24 и 26 держателя нижнего бойка 2 с возможностью вертикального перемещения в этих направляющих держателя верхнего бойка 1. На наклонных плоскостях держателей верхнего и нижнего бойков 1, 2 установлены антифрикционные пластины 28, имеющие П-образное поперечное сечение (фиг.1, 4, 5). Антифрикционные пластины 28, изготовленные обычно из бронзы и охватывают наклонные плоскости держателей верхнего и нижнего бойков 1, 2. Наклонные плоскости держателей боковых бойков 3, 4 ограничены прямоугольными боковыми стенками этих держателей, охватывающих антифрикционные пластины 28. Боковые разводящие направляющие 5-8 неподвижно закреплены на прямоугольных боковых стенках держателей боковых бойков 3, 4 так, что охватывают боковые участки антифрикционных пластин 28 с возможностью подвижного контакта на краевых участках плоскостей этих антифрикционных пластин, по которым контактируют наклонные плоскости держателей боковых бойков 3, 4.
Четырехбойковое ковочное устройство может быть также снабжено системой подачи смазки на антифрикционные пластины и водяной системой охлаждения бойков и держателей бойков (не показаны).
Четырехбойковое ковочное устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают в рабочую зону гидравлического ковочного пресса под его верхний плоский боек (не показано). При этом держатель верхнего бойка 1 не имеет крепления на подвижных частях пресса. В тоже время, держатель нижнего бойка 2 жестко закрепляют на подвижном столе пресса (не показано). При ходе верхнего бойка пресса вверх (не показан) под действием пружин 27, держатель верхнего бойка 1 вместе с верхним бойком 9 перемещается вверх и одновременно с помощью боковых разводящих направляющих 5-8 разводит держатели боковых бойков 3, 4 вместе с боковыми бойками 11, 12, открывая рабочее пространство устройства (фиг.1, 5).
Процесс разведения бойков 9, 11, 12 осуществляется следующим образом. Движение держателей боковых бойков 3, 4 по антифрикционным пластинам 28 вверх и в стороны обеспечивается за счет охвата боковыми разводящими направляющими 5-8 антифрикционных пластин, имеющих П-образное поперечное сечение. Боковые разводящие направляющие 5-8 закреплены на прямоугольных боковых стенках держателей боковых бойков 3,4 с помощью болтов и заведены под краевые участки антифрикционных пластин 28. Во время приложения к держателям боковых бойков 3, 4 вертикальной силы (от пружин 27), стремящейся поднять эти держатели, через боковые разводящие направляющие 5-8 эта сила передается на краевые участки плоскостей антифрикционных пластин 28, расположенных со сторон, обратных плоскостям антифрикционных пластин, по которым контактируют наклонные плоскости держателей боковых бойков 3, 4. За счет расположения антифрикционных пластин под углом преимущественно 45° к вертикальной плоскости симметрии устройства «С-С» силы, действующие со стороны боковых разводящих направляющих 5-8, обеспечивают перемещение держателей боковых бойков 3, 4 по антифрикционным пластинам вверх и в стороны.
После того как бойки разведены, манипулятором (не показан) подают заготовку в рабочее пространство. Затем включают рабочий ход пресса, при котором его подвижная траверса через верхний плоский боек (не показан) перемещает держатель верхнего бойка 1 вместе с верхним бойком 9 по направлению к заготовке. Одновременно держатели боковых бойков 3, 4 вместе с боковыми бойками 11,12 также движутся по направлению к заготовке. Все три подвижных бойка (9, 11, 12) и нижний неподвижный боек 10 начинают одновременно обжимать заготовку (фиг.6). После окончания обжатия заготовки подвижная траверса пресса с верхним плоским бойком пресса перемещается вверх, держатель верхнего бойка 1 под действием пружин 27 также поднимается вверх, открывая рабочее пространство устройства для продольного перемещения и/или поворота заготовки вокруг оси, после чего цикл обжатия повторяется. Для вывода устройства из рабочей зоны пресса требуется только поднять верхнюю траверсу пресса, создав тем самым небольшой зазор (10-200 мм) между рабочей поверхностью верхнего плоского бойка пресса и держателем верхнего бойка, а затем вывести все устройство из рабочей зоны пресса. Устройство может находиться на инструментальном столе пресса рядом с рабочей зоной, а в это же время в рабочую зону пресса можно установить другой инструмент и продолжить работу на прессе с использованием этого нового инструмента. При необходимости также быстро можно завести четырехбойковое ковочное устройство в рабочую зону пресса. Время на вывод устройства из рабочей зоны пресса составляет 1-3 минуты. Столько же времени требуется для установки устройства в рабочей зоне пресса. При использовании устройства по патенту, принятому в качестве прототипа, время на удаление устройства из рабочей зоны пресса составляет 20-30 мин, а на его установку - 15-20 минут.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства обеспечивает существенное уменьшение времени на удаление устройства из рабочей зоны пресса и на его установку в рабочую зону пресса, за счет чего повышается производительность процесса.