СПОСОБ ОСАДКИ ЗАГОТОВОК С НЕРОВНЫМИ ТОРЦАМИ
SWAGING OUT BILLETS WITH IRREGULAR EDGES

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке поковок, круглых в плане и близких к ним.
Известен способ осадки заготовок, заключающийся в установке заготовки по нижнему торцу на нижнюю плиту и осадку [Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. - М.: Машиностроение, 1976 г., с.389-390, аналог].
Недостаток такой технологии заключается в несимметричности получаемых после осадки заготовок, что приводит к неравномерному вытеснению металла в облой на штамповочной позиции.
Известен способ осадки, содержащий установку (базирование) заготовки по торцу на нижнюю половину штампа, поворот заготовки до совмещения центра тяжести исходной заготовки с осью осадочного ручья и осадки на конус [Авт. св. №1016019,  прототип].
Недостатком способа является высокая чувствительность к сдвигу верхней половины штампа относительно нижней, а также опасность образования зажимов при последующей штамповке. Эти недостатки были обнаружены авторами экспериментально при штамповке дет. 14.1701140 шестерни заднего хода вторичного вала автомобиля КАМАЗ.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение качества получаемых поковок.
Указанная задача решается тем, что в способе осадки заготовок с неровными торцами, включающем установку заготовки и ее деформирование, отличие заключается в том, что заготовку базируют по боковой поверхности под действием ее веса таким образом, чтобы ее ось совпадала с направлением приложения нагрузки, а операцию осадки проводят в два этапа: выравнивание торцов и окончательная осадка.
Кроме того, выравнивание торцов и окончательную осадку проводят с одной установки заготовки по боковой поверхности.
Кроме того, выравнивание торцов и окончательную осадку проводят с двух установок заготовки: по боковой поверхности и нижнему торцу.
Кроме того, заготовку базируют горизонтально.
Кроме того, заготовку базируют наклонно.
Сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что заготовка базируется по боковой поверхности за счет собственного веса наклонно или горизонтально и деформация проводится в два этапа как с одной, так и с двух установок. Таким образом, техническое решение соответствует критерию «новизна».
В известных технических решениях заготовки устанавливают между двумя бойками, а осадку проводят в три этапа: поворот заготовки до совпадения ее оси с осью приложения нагрузки, выравнивание торцов и окончательная осадка на конус. Однако осадка на конус снижает технологические возможности способа: чувствительна к сдвигу верхнего бойка, относительно нижнего сужает область применения по геометрии штампуемых поковок, склонна к «зажимам» и заштамповке окалины, что снижает качество.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить недостатки, указанные выше, то есть проявляет новые свойства. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».
Указанные в формуле изобретения отличительные признаки являются существенными, т.к. каждый из них в отдельности необходим, а вместе они достаточны для решения поставленной задачи с положительным эффектом, превышающим эффект прототипа.
Действительно, осадка на «бочку» имеет более широкие технологические возможности, чем осадка на «конус», качество поковок выше, т.к. устраняет влияние сдвига верхнего бойка относительно нижнего (бойки плоские), нет опасности заштамповки окалины и образования зажимов при последующей штамповке, проработка структуры заготовки более равномерная.
Смещение верхнего бойка относительно нижнего (в прототипе) неизменно приводит к получению несимметричной после осадки заготовки, что в свою очередь ведет к увеличенному расходу металла. В предлагаемом техническом решении этот недостаток устранен и по сравнению с прототипом достигается экономией металла.
Осуществление заявляемого способа поясняется помощью схемы устройства. Устройство содержит корпус 1, ползун 2, к которому крепятся верхний боек 3 и клинообразный толкатель 5. В корпусе 1 неподвижно установлен нижний боек 4 и подвижно ползушка 6. Заготовка 8 устанавливается на опоре 7. Конструктивно ползушка 6 и опора 7 могут быть установлены горизонтально.
Способ осуществляется следующим образом.
Нагретую до температуры штамповки заготовку базируют по боковой поверхности на опоре 7, таким образом, чтобы ее ось совпала с направлением перемещения ползушки 6. Ползун 2 перемещают вниз, клинообразный толкатель 5 воздействует на ползушку 6 и перемещает ее. Ползушка деформирует заготовку 8.
В результате получают заготовку с ровными торцами. Величину высотной деформации заготовки 8 ползушкой 6 определяют по формуле:
ΔH≥2·d·tgα,
где d - диаметр исходной заготовки;
α - угол скоса торца заготовки.
Далее заготовки 8 по нижнему торцу устанавливают на нижний боек 4 и деформируют (осаживают) ползушкой 6, одновременно выравнивают торцы другой заготовки до заданной степени деформации. В результате получается симметричная бочкообразная заготовка для последующей штамповки.
Операция осадки является самой распространенной в кузнечно-штамповочном производстве. Ее применяют во многих технологических процессах, причем степень деформации заготовки при осадке, в зависимости от технологии штамповки, может изменяться в широких пределах, например от 5 до 70%. Если по технологии штамповки требуется незначительная степень осадки заготовки (20-25%), то способ осадки заготовки осуществляют с одной установки.
После базирования заготовки по боковой поверхности на опоре 7 ее деформируют (выравнивают торцы и окончательно осаживают) ползушкой 6 сразу до заданной степени деформации. В этом случае вместо бойков 3 и 4 устанавливают соответствующие штампы.
В зависимости от применяемого оборудования и конструкции штамповых блоков заготовки по опоре 7 базируют горизонтально или наклонно.
Пример. Способ опробован при штамповке детали автомобиля КАМАЗ №14.1701140. Шестерня заднего хода вторичного вала. Заготовки из стали 15ХГН2ТА, ГОСТ 454/3-71, диаметром 110 мм, длиной 138 мм после нагрева до 1200°С базировали по боковой поверхности в штампе таким образом, чтобы ее ось совпадала с направлением приложения нагрузки.
Заготовка имела угол скоса торцов α-6°. Затем провели выравнивание торцов, осадив заготовку на 11 мм, что соответствует степени деформации 8%. После этого провели окончательную осадку до высоты 40 мм. При этом степень деформации составила 68,5%. Полученная таким образом асимметричная заготовка устанавливалась в окончательный ручей и подвергалась штамповке.
В отличие от известных способов осадки предлагаемый способ позволяет получить осесимметричный полуфабрикат в виде «бочки». При этом есть ограничения на степень деформации по высоте. При осадке на конус такое ограничение имеется и связано с объемом верхнего ручья осадочной вставки.
По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принята широкораспространенная в промышленности осадка на плоских плитах, изобретение позволяет получать осесимметричный полуфабрикат и достичь экономии металла за счет исключения несимметричного облоя на штамповочной позиции.