УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Область техники.
Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована при получении деталей сложной формы, в частности, при изготовлении головок болтов с 12-шлицевой формой и шайбой-подголовником методом высадки.
Уровень техники.
Известны конструкции устройства для высадки головок или фланцев стержневых заготовок типа болтов, например, шестигранной конфигурации или других деталей, например, автомобильных полуосей с помощью цельного или составного пуансона, где пуансон повторяет форму матрицы (патент RU №2041007 С1 от 10.07.1992 г., патент RU №2052606 С1 от 18.07.1994 г., патент РФ №2365459 С1 от 27.08. 2009 г., патент США №7681428 В2 от 21.10.2008 г.).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является формообразующая оснастка автомата для высадки изделий со сложной наружной и внутренней формами (а.с. №612742 от 07.03.1978 г.). Недостатком известной оснастки является то, что рабочая часть составного пуансона повторяет форму матрицы для образования 12-шлицевой головки, образуя замкнутую формообразующую полость. Как показали проведенные эксперименты при высадке 12-шлицевых головок из труднодеформируемого титанового сплава выступающие углы шлицев в верхней части головки не отформировываются полностью (рис.1). В этом случае для получения формы и размеров в соответствии с конструктивными требованиями необходимо предусмотреть припуск по высоте с последующим его удалением механообработкой. Увеличение усилия высадки с целью получения требуемой конфигурации приводит к преждевременному разрушению штамповой оснастки.
Сущность полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции оснастки, обеспечивающей снижение отходов дорогостоящего сплава при последующей механообработке головок болтов с 12-шлицевой головкой, упрощение сложной конструкции пуансона и повышение стойкости штамповой оснастки.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для изготовления болтов с 12-шлицевыми головками и шайбами-полголовниками из высокопрочных титановых сплавов, содержащем верхнюю часть штампа с верхней полуматрицей, пуансоном, выталкивателем и с промежуточной опорой, а также нижнюю часть штампа с нижней полуматрицей и нижним выталкивателем, пуансон выполнен в форме цилиндра с диаметром рабочей части, входящей в верхнюю полуматрицу, равным диаметру окружности, вписанной в выступы шлицов верхней полуматрицы, с обеспечением ходовой посадки между пуансоном и верхней полуматрицей.
Такая конструкция пуансона обеспечивает свободный выход излишков металла в виде небольшого облоя вверх по упомянутым каналам, упрощает конструкцию пуансона и его изготовление, увеличивает срок службы оснастки в связи с меньшими рабочими усилиями высадки.
Перечень чертежей.
Предлагаемая конструкция устройства поясняется чертежами, на которых:
Фиг.1 - показывает внешний вид головки болта, высаженной в замкнутой полости и участок металла, подлежащий последующему удалению.
Фиг.2 - показывает внешний вид головки болта, высаженной в предлагаемой оснастке с каналами для выхода металла в верхнюю часть полуматрицы.
Фиг.3 - представлена оснастка для высадки 12-шлицевой головки с шайбой-подголовником.
Фиг.4 - представлена традиционная (а) и предлагаемая конструкция (б) пуансона.
Осуществление полезной модели.
Формообразующая оснастка для высадки головок болтов 12-шлицевой конфигурации с подголовочной шайбой для обеспечения извлечения из штампа отформованной головки сложной формы имеет верхнюю и нижнюю полуматрицы соответственно в верхней и нижней частях штампа. Нижняя часть штампа с нижней полуматрицей устанавливается на столе пресса и включает в себя: нижнюю полуматрицу 1 (Фиг.3), в которую устанавливается заготовка и где формуется шайба-подголовник, нижний выталкиватель 4, представляющий собой стержень, служащий упором при штамповке и выталкивателем после высадки; конический прижим 5, в котором устанавливается и фиксируется нижняя полуматрица и универсальный блок 10, помещаемый на стол пресса. Верхняя часть штампа состоит из верхней полуматрицы 2, в которой формуется 12-шлицевая часть головки болта и его средняя коническая часть; пуансона 3 цилиндрической формы, служащего для формирования головки болта и выталкивания заготовки из верхней полуматрицы; конического прижима 7, в котором крепится верхняя полуматрица промежуточной опоры 6 с установленным в ней пуансоном 3, имеющим возможность перемещаться в этой опоре; корпуса. 8, в котором закреплены верхняя полуматрица 2 и промежуточная опора 6. Корпус 8 соединен своим хвостовиком с ползуном пресса. В нем имеются установочные винты, с помощью которых производится центровка верхней полуматрица и пуансона относительно нижней полуматрицы. В осевом отверстии корпуса 8 имеется выталкиватель 9, воздействующий на пуансон 3. Последний имеет диаметр рабочей части несколько меньший диаметра окружности, вписанной в выступы шлицов с обеспечением ходовой посадки между пуансоном и верхней полуматрицей.
Устройство работает следующим образом: заготовка с нагретым под высадку концом вставляется в осевое отверстие нижней полуматрицы 5 до упора с нижним выталкивателем 4 с выступающей над нижней полуматрицей частью заготовки, подлежащей высадке. При движении ползуна вниз вместе с верхней полуматрицей 1 и пуансоном 3, упирающимся в промежуточную опору 6, в момент смыкания полуматриц последние совместно с пуансоном формуют головку болта. При этом излишки металла в виде тонкого слоя горизонтального облоя выдавливаются между полуматрицами и, мгновенно остывая, перекрывают зазор между ними, вследствие чего течение металла в этом направлении прекращается. Одновременное и дальнейшее течение металла происходит по вертикальным каналам, образованным шлицами верхней полуматрицы и цилиндрической поверхностью части пуансона, входящей в верхнюю полуматрицу. При обратном движении ползуна вверх верхний выталкиватель 9, воздействуя на пуансон 3, выталкивает головку болта из верхней полуматрицы 2. Затем после получения соответствующей команды привод нижнего выталкивателя 4, воздействуя на него, выталкивает головку болта из нижней полуматрицы.
Технико-экономические преимущества предлагаемой полезной модели.
Предлагаемая конструкция оснастки позволяет:
- сократить расход дорогостоящего титанового сплава при изготовлении заготовок болтов за счет существенного уменьшения количества сплава, идущего в припуск, удаляемый механообработкой;
- упростить конструкцию 12-шлицевого пуансона для высадки, сделав его цилиндрической формы, и снизить трудоемкость его изготовления;
- увеличить срок службы оснастки для высадки головок болтов за счет снижения усилия высадки.