ЧЕТЫРЕХБОЙКОВОЕ КОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
FOUR-STRIKER 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.
Оно 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 для последующей обработки давлением, например, поковок из конструкционных, инструментальных и жаропрочных сталей и сплавов.
Известно четырехбойковое ковочное устройство, содержащее держатель верхнего бойка и держатель нижнего бойка, выполненные с наклонными поверхностями, два держателя боковых бойков, выполненные с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям держателей верхнего и нижнего бойков, и кинематически связанные с упомянутыми держателями верхнего и нижнего бойков посредством восьми направляющих, установленных на боковых поверхностях держателей верхнего и нижнего бойков и закрепленных с одной стороны на упомянутых поверхностях, и четыре бойка, прикрепленные к соответствующим держателям бойков /1/.
Данное устройство принято в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.
Недостатком известного четырехбойкового ковочного устройства является то, что его конструкция не обеспечивает длительный срок эксплуатации без ремонтов. Большие удельные давления на трущихся поверхностях приводят к повышенному износу наклонных плоскостей скольжения на держателях бойков и к частому их ремонту, что сокращает межремонтный срок эксплуатации ковочного устройства.
В основу изобретения поставлена задача, путем изменения конструкции устройства, уменьшить износ наклонных плоскостей скольжения и увеличить межремонтный срок его эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что в четырехбойковом ковочном устройстве, содержащем держатель верхнего бойка и держатель нижнего бойка, выполненные с наклонными поверхностями, два держателя боковых бойков, выполненные с наклонными поверхностями, соответствующими наклонным поверхностям держателей верхнего и нижнего бойков, и кинематически связанные с упомянутыми держателями верхнего и нижнего бойков посредством восьми направляющих, установленных на боковых поверхностях держателей верхнего и нижнего бойков и закрепленных с одной стороны на упомянутых поверхностях, и четыре бойка, прикрепленные к соответствующим держателям бойков, новым является то, что наклонная поверхность каждого держателя бойка выполнена в виде двух наклонных плоскостей, расположенных симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии устройства, проходящей параллельно фронтальным плоскостям бойков, под углом 30 - 150° к упомянутой плоскости симметрии.
Поставленная задача достигается тем, что наклонные поверхности держателей верхнего и нижнего бойков выполнены выпуклыми, а наклонные поверхности держателей боковых бойков - вогнутыми.
Поставленная задача достигается также тем, что наклонные поверхности держателей верхнего и нижнего бойков выполнены вогнутыми, а наклонные поверхности держателей боковых бойков - выпуклыми.
Поставленная задача достигается также тем, что наклонные поверхности держателей верхнего и нижнего бойков, расположенные по одну сторону от вертикальной плоскости симметрии устройства, проходящей перпендикулярно фронтальным плоскостям бойков, выполнены выпуклыми, а наклонные поверхности держателей верхнего и нижнего бойков, расположенные по другую сторону от упомянутой вертикальной плоскости симметрии - вогнутыми, при этом наклонные поверхности держателей боковых бойков, соответствующие упомянутым наклонным поверхностям верхнего и нижнего бойков, выполнены, соответственно, вогнутыми и выпуклыми.
Поставленная задача достигается также тем, что наклонные поверхности держателя верхнего бойка выполнены выпуклыми, наклонные поверхности держателя нижнего бойка - вогнутыми, а наклонные поверхности держателей боковых бойков, соответственно наклонным поверхностям упомянутых держателей верхнего и нижнего бойков, выполнены, соответственно, вогнутыми и выпуклыми.
Кроме того, поставленная задача достигается также тем, что наклонные поверхности держателя верхнего бойка выполнены вогнутыми, наклонные поверхности держателя нижнего бойка - выпуклыми, а наклонные поверхности держателей боковых бойков, соответствующие наклонным поверхностям упомянутых держателей верхнего и нижнего бойков, выполнены, соответственно, выпуклыми и вогнутыми.
Патентуемое четырехбойковое ковочное устройство поясняется чертежами (фиг.1-12).
На фиг.1 показано четырехбойковое ковочное устройство в статическом состоянии; на фиг.2 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 1); на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 (вариант 1); на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 2); на фиг.5 - сечение А-А на фиг.1 (вариант 2); на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 3); на фиг.7 - сечение А-А на фиг.1 (вариант 3); на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 4); на фиг.9 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 4); на фиг.10 - сечение Б-Б на фиг.1 (вариант 5); на фиг.11 - сечение А-А на фиг.1 (вариант 5); на фиг.12 - четырехбойковое ковочное устройство при обжатии заготовки (заштриховано поперечное сечение заготовки в начальный момент обжатия).
Четырехбойковое ковочное устройство состоит из держателя верхнего бойка 1, прикрепленного к верхней подвижной плите 2, держателя нижнего бойка 3, прикрепленного к нижней неподвижной плите 4, двух держателей боковых бойков 5, 6, четырех бойков 7-10, установленных в держателях бойков, восьми направляющих 11, с помощью которых обеспечивается кинематическая связь держателей боковых бойков с держателями верхнего и нижнего бойков (фиг.1). Держатели верхнего и нижнего бойков 1, 3 имеют наклонные поверхности, соответствующие наклонным поверхностям держателей боковых бойков 5, 6. При этом каждая наклонная поверхность держателя бойка состоит из двух наклонных плоскостей. Может быть несколько вариантов расположения наклонных плоскостей на рабочих поверхностях держателей бойков (фиг.2-11). Возможно, когда наклонные плоскости 12-15 держателей верхнего 1 и нижнего 3 бойков образуют выпуклые наклонные поверхности, а наклонные плоскости 16-19 держателей боковых бойков 5, 6 - вогнутые наклонные поверхности (фиг.2, 3, вариант 1).
Возможен случай, когда наклонные плоскости 20-23 держателей верхнего 1 и нижнего 3 бойков образуют вогнутые поверхности, а наклонные плоскости 24-27 держателей боковых бойков 5, 6 - выпуклые наклонные поверхности (фиг.4, 5, вариант 2).
Возможно также, когда наклонные плоскости 28, 29 держателей верхнего 1 и нижнего 3 бойков, расположенные по одну сторону вертикальной плоскости симметрии устройства, проходящей перпендикулярно фронтальным плоскостям бойков, образуют выпуклые наклонные поверхности, а наклонные плоскости 30, 31 держателей верхнего и нижнего бойков, расположенные по другую сторону вертикальной плоскости симметрии устройства - вогнутые наклонные поверхности, при этом кинематически связанные с этими наклонными плоскостями наклонные плоскости 32-35 держателей боковых бойков 5,6 образуют, соответственно, вогнутые и выпуклые наклонные поверхности (фиг.6, 7, вариант 3).
Возможен вариант, когда наклонные плоскости 36-39 держателя верхнего бойка 1 образуют выпуклые поверхности, а наклонные плоскости 40-43 держателя нижнего бойка 3 - вогнутые поверхности, при этом наклонные плоскости 44-47 держателей боковых бойков 5, 6, кинематически связанные с наклонными плоскостями держателя верхнего бойка 1, образуют вогнутые поверхности, а наклонные плоскости 48-51 держателей боковых бойков 3, кинематически связанные с наклонными плоскостями держателя нижнего бойка - выпуклые поверхности (фиг.8, 9, вариант 4).
И, наконец, возможен также вариант, когда наклонные плоскости 52-55 держателя верхнего бойка 1 образуют вогнутые поверхности, а наклонные плоскости 56-59 держателя нижнего бойка 3 - выпуклые поверхности, при этом наклонные плоскости 60-63 держателей боковых бойков 5, 6, кинематически связанные с наклонными плоскостями держателя верхнего бойка 1, образуют выпуклые поверхности, а наклонные плоскости 64-67 держателей боковых бойков 5, 6, кинематически связанные с наклонными плоскостями держателя нижнего бойка 3 - вогнутые поверхности (фиг.10, 11, вариант 5).
Наклонные плоскости, составляющие наклонные поверхности держателей бойков, расположены симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии устройства, проходящей параллельно фронтальным плоскостям бойков, под углом α=30-150° к этой плоскости симметрии (фиг.2, 3, вариант 1; фиг.4, 5, вариант 2).
При значении угла α меньше 30° существенно уменьшается прочность основных деталей при одних и тех же габаритах устройства. Поэтому использование углов α<30° не рационально. При значениях угла α>150° не происходит существенного уменьшения удельных давлений на трущихся поверхностях, а также не происходит и существенного уменьшения износа этих поверхностей.
Крепление четырехбойкового ковочного устройства к столу пресса и к подвижной траверсе пресса такое же, как и крепление традиционных бойков.
Четырехбойковое ковочное устройство работает следующим образом.
Перед подачей заготовки 68 четырехбойковое ковочное устройство раскрывается на необходимый размер за счет движения вверх подвижной траверсы ковочного пресса. Затем заготовку 68 с помощью манипулятора (на чертеже не показан) подают в рабочее пространство ковочного устройства и производят ее обжатия бойками 7-10, перемещая подвижную траверсу пресса вниз (фиг.12). В процессе обжатия заготовки 68 усилие пресса передается через подвижную траверсу и плиту 2 на держатель верхнего бойка 1, затем на держатели 5, 6 боковых бойков и на неподвижный держатель нижнего бойка 3 (фиг.12). Передача усилия пресса на держатели боковых бойков 5, 6 осуществляется через наклонные поверхности держателей верхнего и нижнего бойков 1,3 в процессе движения держателей боковых бойков 5, 6 (фиг.12).
При внедрении рабочих поверхностей бойков 7-10 в тело заготовки 68 резко возрастает давление на наклонные поверхности всех держателей бойков, по которым происходит перемещение держателей.
За счет того, что каждая наклонная поверхность держателя бойка состоит из двух наклонных плоскостей, расположенных под углом α=30-150° к вертикальной плоскости симметрии устройства, площадь контакта трущихся рабочих поверхностей существенно увеличивается, а удельные давления при этом уменьшаются. Уменьшение удельных давлений на трущихся наклонных поверхностях держателей бойков приводит к уменьшению износа этих поверхностей, что увеличивает межремонтный срок эксплуатации ковочного устройства.
В патентуемом четырехбойковом ковочном устройстве выдерживается угол наклона плоскостей держателей бойков к плоскости симметрии устройства, составляющий α=30-150°.
При выполнении данного угла наклона значительно увеличивается межремонтный срок эксплуатации ковочного устройства.
Промышленные испытания четырехбойковых ковочных устройств, одно из которых было изготовлено по предлагаемой конструкции, а другое - по прототипу, показали значительные преимущества патентуемого ковочного устройства. В четырехбойковых ковочных устройствах ковали слитки массой 7-10 тонн из конструкционных сталей на гидравлическом ковочном прессе усилием 20МН. До первого ремонта трущихся наклонных поверхностей было проковано в ковочном устройстве-прототипе 32700 т поковок, а в патентуемой конструкции устройства - 51170 т поковок, то есть в 1,56 раза больше.
Таким образом, конструкция четырехбойкового ковочного устройства, которая патентуется, обеспечивает более длительный безремонтный срок эксплуатации.
Источники информации
1. Японская заявка №58-12088, кл. В21J 9/06, 9/02, 13/02, опублик. 83.03.07.