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. B21J 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, четырех центрирующих направляющих, расположенных симметрично с двух сторон относительно продольной плоскости симметрии устройства, вне зоны перемещения держателей боковых бойков, с возможностью вертикального перемещения в этих направляющих держателя верхнего бойка и имеющие возможность центрирования держателей бойков, пружины сжатия, установленные с возможностью обеспечения вертикального перемещения держателя верхнего бойка относительно держателя нижнего бойка, антифрикционные пластины, установленные на наклонных плоскостях держателей бойков, и бойки (патент РФ №2446906, МПК B21J 13/02, 13/04; B21K 31/00, 2010 г.).
Недостатком известного четырехбойкового ковочного устройства является то, что его конструкция не обеспечивает высокую надежность и долговечность работы устройства, особенно при ковке высоколегированных сталей и сплавов при которой требуются большие усилия в начальный период обжатия слитка или заготовки. Это связано с тем, что в начальный период обжатия заготовки, имеющей максимальные размеры в поперечном сечении, на антифрикционные пластины, расположенные на наклонных плоскостях держателей бойков, действуют максимальные сжимающие напряжения. В известной конструкции устройства, за счет размещения пружин сжатия по оси продольной плоскости симметрии устройства, уменьшены рабочие площади антифрикционных пластин. Поэтому, при максимальном раскрытии устройства, в процессе обжатия заготовок из высоколегированных сталей и сплавов, на антифрикционные пластины, у которых в этот момент будут минимальные площади контакта, могут действовать напряжения, превышающие допустимые. Это приведет к быстрому выходу из строя антифрикционных пластин.
Кроме того, известная конструкция устройства отличается сложностью, так как кроме направляющих колонок отдельно расположены пружины сжатия.
В основу изобретения поставлена задача путем изменения конструкции ковочного устройства обеспечить повышение надежности и долговечности работы устройства и упростить его конструкцию.
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, четырех центрирующих направляющих, расположенных симметрично с двух сторон относительно продольной плоскости симметрии устройства, вне зоны перемещения держателей боковых бойков, с возможностью вертикального перемещения в этих направляющих держателя верхнего бойка и имеющие возможность центрирования держателей бойков, пружины сжатия, установленные с возможностью обеспечения вертикального перемещения держателя верхнего бойка относительно держателя нижнего бойка, антифрикционные пластины, установленные на наклонных плоскостях держателей бойков, и бойки, новым является то, что центрирующие направляющие имеют осевые полости, а пружины сжатия установлены в эти полости с возможностью вертикального перемещения держателя верхнего бойка относительно держателя нижнего бойка.
Патентуемое четырехбойковое ковочное устройство поясняется чертежами (фиг.1-5).
На фиг.1 показано четырехбойковое ковочное устройство в статическом состоянии, вид спереди (в сомкнутом положении); на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - вид A на фиг.2 (узел крепления пружины сжатия); на фиг.4 - вид B на фиг.3; на фиг.5 - 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 (показан тонкими линиями), 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 13-15 (фиг.1, 2). 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 на своих боковых стенках имеют приливы с отверстиями, симметрично расположенными относительно продольной плоскости симметрии устройства «0-0» и совпадающими в держателях верхнего и нижнего бойков. В эти отверстия установлены четыре центрирующих направляющих 13-15, выполненные в виде пустотелых колонок. При этом участки этих центрирующих направляющих 13-15 запрессованы в отверстиях 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 16. Внутри центрирующих направляющих 13-15, имеющих осевые полости, установлены пружины сжатия 17, 18 с возможностью вертикального перемещения держателя верхнего бойка 1 относительно держателя нижнего бойка 2 (фиг.1-5). Центрирующие направляющие колонки 13-15 в верхней части выполнены с разрезами в которые заходят толкатели 19, жестко закрепленные с держателем верхнего бойка 1 и втулкой 20. Между пружиной 17 и втулкой 20 расположена шайба 21, через которую давление передается на пружины 17 (фиг.3, 4). Толкатель 19 выполнен охватывающем втулку 20 так, что своей наружной поверхностью он скользит по внутренней поверхности полой направляющей 13 и за счет этого обеспечивается центрирование держателя верхнего бойка 1 относительно держателя нижнего бойка 2. Для центрирования пружины 17 на оси полой направляющей расположена ось 22. В каждой полой направляющей 13 на оси 22 может быть размещена одна или две пружины сжатия 17, как показано на фиг.3.
В патентуемой конструкции устройства центрирующие направляющие колонки 13-15 вместе с пружинами сжатия 17, 18 расположены вне зоны размещения антифрикционных пластин 16 и, таким образом, не приводят к уменьшению рабочих площадей этих пластин. Этим достигается повышение надежности и долговечности устройства и упрощение его конструкции. 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 (показано тонкими линиями на фиг.1). При ходе верхнего бойка пресса вверх под действием пружин 17, 18 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). При подъеме держателя верхнего бойка 1 осуществляется его центрирование с помощью центрирующих направляющих 13-15 и толкателей 19, которые взаимосвязаны друг с другом. 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 (показан тонкими линиями) перемещает держатель верхнего бойка 1 вместе с верхним бойком 9 по направлению к заготовке 23 (показана заштрихованной на фиг.5). Одновременно держатели боковых бойков 3, 4 вместе с боковыми бойками 11, 12 также движутся по направлению к заготовке 23 (фиг.5). Все три подвижных бойка (9, 11, 12) и нижний неподвижный боек 10 начинают обжимать заготовку 23 (фиг.5). В процессе обжатия заготовки 23 бойками 9-12, пружины 17, 18, находящиеся в полых центрирующих направляющих колонках 13-15, сжимаются, запасая энергию для подъема держателя верхнего бойка 1. Так как центрирующие направляющие 13-15 вместе с пружинами сжатия 17, 18 вынесены за зону перемещения держателей боковых бойков 3, 4 и нахождения антифрикционных пластин 16, то это не приводит к уменьшению полезной контактной площади этих пластин, а соответственно и к увеличению удельных давлений на них. Это способствует повышению надежности и долговечности устройства. После окончания обжатия заготовки 23, подвижная траверса пресса с верхним плоским бойком пресса перемещается вверх, держатель верхнего бойка 1 под действием пружин 17, 18 также перемещается вверх, открывая рабочее пространство устройства для продольного перемещения и/или поворота заготовки 23 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 1, а затем вывести все устройство из рабочей зоны пресса.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства обеспечивает повышение надежности и долговечности работы устройства и упрощение его конструкции.