ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПРЕССОВАНИЯ МЕЛКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для холодного прессования изделий из порошковых материалов, и может быть использована для одновременного получения преимущественно мелких изделий типа втулки.
Известна пресс-форма для прессования изделий с отверстием из порошка, содержащая матрицу, стержень, верхний и нижние пуансоны. Компенсаторные шайбы, установленные на буртах стержня, размещенного внутри нижнего пуансона, позволяют регулировать положение пуансона относительно стержня. Конструкция пресс-формы обеспечивает равномерную плотность прессовки (Клячко Л.И., Уманский А.М., Бобров В.Н. Оборудование и оснастка для формования порошковых материалов. М.: Металлургия, 1986. - рис. 91, 6, с. 246-247).
Недостатком известной пресс-формы является установка нижнего пуансона и стержня на выталкивателе пресса, что увеличивает их линейные размеры. С увеличением высоты пуансонов и стержня при отклонении оси пресс-формы от центра давления пресса стойкость прессующего инструмента при прессовании изделий снижается из-за появления изгибающих нагрузок. Кроме того, наличие в матрице только одного формующего гнезда не позволяет получать при прессовании одновременно несколько изделий.
Известна и принята за прототип пресс-форма для прессования изделий типа втулки из порошковых материалов, содержащая верхнюю и нижнюю плиты, матрицу, установленную в промежуточной плите, стержень и установленные в пуансонодержателях формообразующие пуансоны. Пуансоны с пуансонодержателями размещены на подставках и закреплены на нижней и верхней плитах пресс-формы. Применение пресс-формы обеспечивает равномерную плотность прессовки (Фефилов П.В., Барышников Г.С. Унификация пресс-форм на прессах-автоматах типа К8130. - Порошковая металлургия, 1978, №8, рис. 1, с. 95). Регулирование подставок по высоте позволяет уменьшить размеры пуансонов, увеличив тем самым их стойкость при прессовании мелких изделий (там же, рис. 2, с. 96).
Недостатком известного устройства является наличие в матрице только одного формующего гнезда, что не позволяет получать при прессовании одновременно несколько изделий. Кроме того, для прессования мелких изделий необходимы тонкие пуансоны и стержни. Установка нижнего пуансона на нижней плите пресс-формы, а стержня на штоке пневмоцилиндра внутри выталкивателя пресса не позволяет в полной мере сократить их размеры по высоте, что снижает стойкость прессующего инструмента (особенно при его небольших поперечных размерах) из-за появления изгибающих нагрузок.
Техническим результатом полезной модели является повышение производительности прессования и стойкости прессующего инструмента при обеспечении равномерной плотности по высоте изделий.
В предлагаемой пресс-форме для одновременного прессования мелких изделий из порошковых материалов, включающей верхнюю и нижнюю плиты, матрицу, расположенную в промежуточной плите, стержни и закрепленные в пуансонодержателях формообразующие пуансоны, матрица закреплена соосно в промежуточной плите на стаканообразной опоре и выполнена многогнездной, причем в гнезда матрицы, расположенные симметрично относительно оси пресс-формы, соосно установлены нижние пуансоны, внутри которых соосно установлены стержни, опирающиеся на стаканообразную опору, при этом верхние пуансоны закреплены на верхней плите соосно гнездам матрицы.
Новая конструкция пресс-формы обеспечивает увеличение числа одновременно обрабатываемых заготовок за счет выполнения матрицы многогнездной, а также значительное уменьшение высоты нижних пуансонов и стержней за счет размещения их в промежуточной плите, имеющей возможность вертикального перемещения, что позволяет, в сравнении с прототипом, повысить производительность прессования и стойкость прессующего инструмента при обеспечении равномерной плотности по высоте изделий.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена пресс-форма после загрузки порошка и завершения процесса прессования.
Промежуточная плита 1 выполнена с осевым отверстием и имеет в нижней части базовую поверхность A. Матрица 2, выполненная многогнездной, закреплена соосно в промежуточной плите 1 на стаканообразной опоре 3, установленной на базовой поверхности A, через планки 4 с помощью болтов 5. В гнезда матрицы 2, расположенные симметрично относительно оси пресс-формы, соосно установлены нижние пуансоны 6, закрепленные в пуансонодержателе 7 на плите 8, внутри которых соосно установлены стержни 9 (по числу гнезд в матрице), закрепленные в держателе 10 и опирающиеся на стаканообразную опору 3.
На нижней плите 11, кинематически связанной с выталкивателем пресса (не показан), закреплена опора 12, на которой установлена плита 13, соединенная через систему тяг 14 с плитой 8.
На верхней плите 15 закреплена опора 16, на которой смонтирован пуансонодержатель 17 с закрепленными в нем соосно гнездам матрицы 2 верхними пуансонами 18 (по числу гнезд в матрице).
Установка пуансонов и стержней соосно гнездам матрицы, расположенным симметрично относительно оси пресс-формы, зафиксированной при соосной установке матрицы и стаканообразной опоры в промежуточную плиту, и размещение нижних пуансонов со стержнями внутри промежуточной плиты, максимально уменьшающее их линейные размеры, позволяет свести до минимума изгибающие нагрузки. При этом ось пресс-формы должна проходить через центр давления пресса.
Пресс-форма работает следующим образом.
Порошок засыпается в полости гнезд, образованные матрицей 2, нижними пуансонами 6 и стержнями 9. При этом стержни 9 подняты на уровень зеркала матрицы 2.
После загрузки порошка (на чертеже слева) верхняя плита 15 пресс-формы перемещается вниз и пуансоны 18 при подходе к матрице 2 начинают прессование порошка. За счет сил трения о стенки матрицы 2, возрастающих по мере уплотнения порошка, осуществляется перемещение промежуточной плиты 1 с матрицей 2 и стержнями 9 вниз на величину Δh относительно нижних пуансонов 6, закрепленных на плите 8. Начинается встречное прессование порошка пуансонами 6 и 18.
После завершения процесса прессования (на чертеже справа) начинают двигаться вверх верхняя плита 15 с пуансонами 18 (от электродвигателя главного исполнительного механизма пресса), промежуточная плита 1 (от создаваемого пневмоприводом давления P) до упора Б и нижняя плита 11 (от выталкивателя). Последняя через опору 12, плиту 13 и тяги 14 передает движение плите 8 с пуансонами 6, которые при прямом ходе выталкивателя выталкивают прессованные заготовки на зеркало матрицы 2. После съема заготовок с зеркала матрицы 2 в приемный лоток, плита 8 с пуансонами 6 при обратном ходе выталкивателя опускаются вниз для образования полости для засыпки порошка. Привод выталкивателя пресса отключается.
Благодаря многогнездной конструкции матрицы 2 повышается производительность процесса прессования. Размещение нижних пуансонов 6 со стержнями 9 в промежуточной плите 1 пресс-формы позволяет уменьшить их высоту, что способствует повышению стойкости прессующего инструмента. Выполнение матрицы 2 подвижной за счет установки в промежуточной плите 1 позволяет осуществить встречное прессование порошка пуансонами 6 и 18, что обеспечивает равномерную плотность по высоте изделий. Уменьшение размеров пуансонов и стержней упрощает их механическую обработку и снижает расход инструментальной стали.
Предложенная пресс-форма может быть использована и для калибровки спеченных заготовок.
Пример.
Пресс-форма была опробована при прессовании заготовки детали пьезозажигалки «гайка М5», наружный диаметр пуансонов 10 мм, диаметр стержней 4,2 мм. Прессование осуществлялось на механическом прессе-автомате модели КА8130 (номинальное усилие P=1000 кН; число ходов в минуту - 6) в стандартном блоке, в многогнездной матрице (число гнезд - 16). Каждая пара гнезд матрицы размещалась симметрично относительно центра давления.
Прессование изделий проводили после наладки пресса. Процессы загрузки порошка, прессования, выталкивания и съема заготовок в приемный лоток осуществлялись автоматически. Производительность прессования составляла 6×16=96 шт/мин.
Пресс-форма была опробована также при калибровке спеченных порошковых заготовок для детали «гайка М5». Предварительно пресс-форму переналаживали на размер стержней с диаметра 4,2 мм на диаметр 4,0 мм, что связано с усадкой заготовок при спекании. Максимальная производительность калибровки заготовок для детали «гайка М5» составляла 3×16=48 шт/мин.
Эксплуатация пресс-формы показала, что стойкость прессующего инструмента, изготовленного из инструментальной стали Х12М, составляет не менее 80 тыс. прессовок.