ТВЕРДОСПЛАВНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ВЫСАДКИ МНОГОГРАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
SOLID ALLOY DIE FOR MULTIFACET ITEM UPSETTING

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек.
Известна твердосплавная матрица для высадки граненых изделий, выполненная в виде обоймы, охватывающей втулку с запрессованной в нее твердосплавной вставкой, состоящей из отдельных секций, число которых соответствует числу граней высаживаемого изделия, причем секции вставки выполнены в виде призм трапецеидального сечения со срезанными углами на нерабочих торцах (а.с. СССР, №489576 кл. B21J 13/02, БИ №40. 1975.)
Недостатком известной матрицы является невысокая ее стойкость, потому что при длительной работе данной матрицы происходит износ центральной части рабочих граней секций, в результате чего матрица выходит из строя. Кроме того, из-за присутствия концентраторов напряжений в углах многогранного отверстия во втулке, она разрушается под воздействием переменных динамических нагрузок, передаваемых ей от секций при штамповке. Для увеличения стойкости к разрушению данной втулки, а, следовательно, и матрицы, необходимо уравновесить растягивающие напряжения, для чего нужно увеличивать габаритные размеры втулки и корпуса, что в некоторых случаях неприемлемо.
Известна твердосплавная матрица для высадки граненых изделий, выполненная в виде обоймы, охватывающей втулку с запрессованной в нее твердосплавной вставкой, состоящей из отдельных секций, выполненных в виде призм трапецеидального сечения, число которых соответствует числу граней высаживаемого изделия, причем с целью повышения стойкости за счет многократного использования вставок, срезы углов выполнены симметрично граням рабочего торца (а.с. СССР №564071, кл. B21J 13/02. БИ №25. 1977).
Недостатком данной матрицы является то, что увеличиваются ее габариты за счет больших габаритов секций, что негативно сказывается на материалоемкости конструкции, тем более, что секции выполняются из дорогостоящего твердого сплава.
Кроме того, стойкость втулки также является низкой из-за присутствия концентраторов напряжения в углах многогранного отверстия во втулке, которая разрушается под воздействием переменных динамических нагрузок при штамповке. Для того чтобы избежать разрушения втулки, необходимо увеличение габаритных размеров втулки и корпуса.
7
Известна твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий, содержащая обойму, охватывающую втулку с многогранным отверстием с запрессованной в нее твердосплавной вставкой, состоящей из отдельных, выполненных в виде призм трапецеидального сечения со срезанными углами на нерабочих торцах секций, число которых соответствует числу граней высаживаемого изделия, а срезы углов выполнены симметрично граням рабочего торца, а во втулке с многогранным отверстием грани сопряжены между собой по радиусу, равному толщине b секции, при этом толщина b секции выбрана из диапазона 1/2S≤b≤2/3S, где S - размер под ключ высаживаемого изделия (Патент РФ №2240890,  B21J 5/08,13/02, БИ №33. 2004).
При решении задачи экономии твердого сплава за счет уменьшения габаритов вставки, попытка решения задачи увеличения стойкости к разрушению втулки с многогранным отверстием за счет сопряжения граней между собой по радиусу положительного результата не дала, а именно, данная конструкция обладает недостатком, неудовлетворительной стойкостью втулки с многогранным отверстием. Для того чтобы избежать разрушения втулки, также необходимо увеличение габаритных размеров втулки и корпуса.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий, содержащая обойму, запрессованную в нее втулку с многогранным отверстием, охватываемую втулкой твердосплавную вставку, состоящую из отдельных секций, выполненных в виде призм трапецеидального сечения со срезанными углами на нерабочих торцах, при этом число секций соответствует числу граней высаживаемого изделия, а срезы углов выполнены симметрично граням рабочего торца, при этом во втулке с многогранным отверстием на пересечении граней в нескольких местах выполнены разрезы. (Патент РФ №2245209, B21J 13/02, 5/08, БИ №3. 2005).
При решении задачи увеличения стойкости к разрушению втулки с многогранным отверстием за счет выполненных разрезов на пересечении граней, данная конструкция обладает недостатком, а именно, увеличиваются габариты матрицы за счет больших габаритов секций, что негативно сказывается на материалоемкости конструкции, тем более, что секции выполняются из дорогостоящего твердого сплава.
Задачей изобретения является повышение стойкости матрицы за счет увеличения стойкости втулки и экономия твердого сплава секций вставок матрицы для высадки многогранных изделий типа гаек.
Данная задача решена тем, что в твердосплавной матрице для высадки многогранных изделий, содержащей обойму, втулку с многогранным отверстием, твердосплавную вставку, состоящую из отдельных секций, число которых равно числу граней высаживаемого изделия, выполненных в виде призм трапецеидального сечения со срезанными углами на нерабочих торцах, при этом срезы углов секций выполнены симметрично граням рабочего торца, а во втулке с многогранным отверстием на пересечении граней выполнены разрезы, согласно изобретению в конструкцию введена промежуточная втулка, запрессованная с натягом в корпус и охватывающая разрезную втулку с многогранным отверстием, при этом толщина b секции выбрана из диапазона
1/3S≤b≤2/3S,
где S - размер под ключ высаживаемого изделия.
Благодаря введению в конструкцию промежуточной втулки, запрессованной с натягом в обойму и охватывающей разрезную втулку с многогранным отверстием, достигается более высокая несущая способность, а тем самым и более высокая стойкость матрицы без увеличения ее габаритных размеров. Исполнение секций вставок толщиной из приведенного диапазона дает минимизацию габаритных размеров секций матрицы и, следовательно, экономит дорогой твердый сплав.
Применение разрезной конструкции втулки дает возможность уменьшить ее толщину и при этом избежать ее разрушения, что позволяет сэкономить материал втулки за счет уменьшения ее габаритов, а также уменьшить габариты самой матрицы.
Кроме того, при данной конструкции секций возможно использование двух граней в качестве рабочих, для чего после износа из матрицы выпрессовывают секции вставок, затем разворачивают их на 180°, затем используют повторно.
На чертеже представлена предлагаемая матрица.
Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий состоит из обоймы 1, запрессованной в нее с натягом промежуточной втулки 2, втулки 3 с разрезами на пересечении граней многогранного отверстия и твердосплавной вставки 4, состоящей из отдельных секций. Число секций соответствует числу граней высаживаемого изделия, а каждая секция выполнена в виде призмы трапецеидального сечения со срезанными углами на нерабочих торцах, при этом срезы углов секций выполнены симметрично граням рабочего торца. Толщина b каждой секции должна быть не менее 1/3S и не более 2/3S, где S - размер под ключ высаживаемого изделия
Применение данной матрицы при производстве многогранных изделий типа гаек, методом холодной объемной штамповки на холодновысадочных автоматах позволит получить существенную экономию за счет увеличения стойкости матрицы и снижения расхода твердого сплава.