ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРЕЗКИ ГОЛОВОК КЛЕММНЫХ БОЛТОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к метизному и машиностроительному производствам, и может быть использовано при изготовлении клеммных болтов для рельсовых скреплений железнодорожного пути.
7
Известен инструментальный узел для обрезки многогранных головок стержневых крепежных изделий, содержащий соосно установленные пуансон и матрицу. Пуансон выполнен со сквозным многогранным отверстием с режущими кромками, профиль которого соответствует профилю обрезанной головки, причем режущие кромки в местах пересечения граней отверстия смещены одна относительно другой по высоте. Матрица имеет сквозное круглое отверстие, в которое устанавливается стержень обрезаемой заготовки, а на рабочей торцевой поверхности выполнен выступ в виде многогранника, у которого расстояние между противоположными гранями равно 0,95-0,98 расстояния между противоположными гранями отверстия пуансона, а высота не менее удвоенной высоты головки изделия (см. а.с. СССР №1013076, МПК В 21 К 1/50).
В известном инструменте рабочий торец матрицы выполнен плоским. Поэтому при обрезке головок клеммных болтов в режущей зоне опорная поверхность заготовки не опирается на матрицу, что приводит к образованию сколов и заусенцев на опорной поверхности болтов.
Наиболее близким является инструмент для обрезки головок стержневых изделий на многогранник, содержащий пуансон со сквозным отверстием, профиль которого соответствует профилю обрезаемой головки, матрицу с плоским рабочим торцом и сквозным отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, и выталкиватель, размещенный внутри отверстия матрицы с возможностью осевого перемещения. При обрезке головки вначале срезаемый
пуансоном металл зажимается между рабочими торцами пуансона и матрицы, образуя облой, который затем отделяется от головки при проталкивании заготовки через отверстие пуансона с помощью выталкивателя (см. книгу Мисожников В.М., Гринберг М.Я. Технология холодной высадки металлов - М.: Маш-гиз, 1951, с. 251, фиг.267).
При использовании инструмента известной конструкции для обрезки клеммных болтов, имеющих головку прямоугольного сечения и сферическую опорную поверхность, на опорной поверхности образуются заусенцы и сколы, так как опорная поверхность заготовки в зоне резания не опирается на матрицу и срезаемый металл не зажимается между рабочими торцами пуансона и матрицы. Наличие сколов и заусенцев снижает качество изделий.
Задачей изобретения является повышение качества изделий за счет устранения образования сколов и заусенцев на опорной поверхности головки.
Технический эффект, получаемый при использовании предлагаемой полезной модели, выражается в том, что при обрезке головок с криволинейной опорной поверхностью обеспечивается контактирование заготовки в зоне обрезки, срезаемый металл вначале зажимается между рабочими торцами матрицы и пуансона, а затем окончательно отделяется от заготовки при ее выталкивании. Это предотвращает образование сколов и заусенцев на опорной поверхности и повышает качество изделий.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном инструменте для обрезки клеммных болтов, содержащем матрицу с торцевой рабочей плоскостью и сквозным круглым отверстием, диаметр которого близок к диаметру стержня изделия, пуансон со сквозным отверстием в виде прямоугольника, боковые стенки которого в местах пересечения с торцевой поверхностью, обращенной к матрице, образуют режущие кромки, и выталкиватель, размещенный в отверстии матрицы с возможностью осевого перемещения, переход от
отверстия матрицы к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол а наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°.
На фиг.1 показана головка клеммного болта до обрезки (левая часть) и после обрезки (правая часть); на фиг.2 - разрез пуансона и матрицы по плоскости А-А на начальном этапе процесса внедрения пуансона в заготовку (левая часть) и на конечном этапе внедрения пуансона (правая часть).
Инструмент для обрезки головок 1 клеммных болтов (фиг.1, 2) содержит матрицу 2 и пуансон 3 (фиг.2). У матрицы 2 выполнено сквозное отверстие 4, в которое помещается стержень болта и выталкиватель (на фиг.1, 2 не показан). На рабочем торце матрицы 2 выполнена плоскость 5, перпендикулярная оси отверстия 4. У матрицы 2 переход от отверстия 4 к рабочей торцевой плоскости 5 выполнен в виде усеченного конуса 6, высота которого , где b - ширина головки болта, d - диаметр отверстия матрицы, а угол а наклона образующей к торцевой рабочей плоскости составляет 25-30°.
Инструмент работает следующим образом. Отштампованная заготовка клеммного болта в виде стержня с головкой 1, имеющей форму шарового сегмента с цилиндрическим участком, помещается в сквозное отверстие 4 матрицы 2 таким образом, что опорная поверхность головки болта входит в контакт с конической поверхностью 6 зоны перехода от отверстия 4 к рабочей торцевой плоскости 5 матрицы 2. При движении пуансона 3 режущие кромки 7, внедряясь в заготовку и не доходя до матрицы на 0,05-0,1 высоты головки, предварительно обрезают грани 8 головки 1. При этом срезаемый металл зажимается между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона, образуя облой 9. Окончательная обрезка заготовки осуществляется при движении выталкивателя в сторону пунсона 3. При проталкивании заготовки через отверстие пуансона 3 облой 9 отделяется от головки.
Обрезка головки клеммного болта осуществляется по двум граням головки, что снижает усилия, действующие на пуансон, и повышает его стойкость. Зажим срезаемого металла между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона исключает образование сколов и заусенцев на опорной поверхности головки, что повышает качество изделий. Площадь срезаемого на окончательном этапе обрезки металла головки сравнительно мала, что снижает усилия, действующие на выталкиватель, и повышает его стойкость.
Для определения рациональных режимов обрезки головок клеммных болтов была проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились на испытательной машине EU-100 с использованием специального центрирующего приспособления в виде стакана, обеспечивающего соосность матрицы и пуансона. В качестве исходных заготовок использовались отштампованные на многопозиционном автомате КА-74 заготовки из стали 10 кп в виде стержня с диаметром d=22 мм и головки, имеющей форму шарового сегмента (радиус сферы R=30 мм) с цилиндрическим участком диаметром 47 мм. Высота головки Н=15 мм. Обрезка головки осуществлялась следующим образом. Матрица размещалась в отверстии центрирующего приспособления. Заготовка изделия стержневой частью устанавливалась в отверстие матрицы, причем опорная поверхность головки упиралась в рабочий торец матрицы. В отверстие центрирующего приспособления устанавливался пуансон, который приводился в движение от ползуна испытательной машины и осуществлял первый этап обрезки. При этом обрезались две грани головки, расстояние между которыми b=28 мм. Движение прекращалось при зазоре между рабочими торцами матрицы и пуансона 1 мм. Центрирующее приспособление вместе с матрицей, пуансоном и надрезанной головкой переворачивалось и окончательная обрезка головки осуществлялась с помощью выталкивателя, которому сообщалось движение от ползуна испытательной машины. При этом фиксировались усилия, прикладываемые к выталкивателю на конечном этапе обрезки. В экспериментах использовались матрицы с различными высотой h и углом α усеченного конуса,
выполненного в месте перехода от отверстия матрицы к торцевой рабочей плоскости. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Анализ результатов экспериментов показал, что при h меньше  и при а меньше 25° при обрезке образуется заусенец на опорной поверхности. При h больше  и при а больше 30° возрастают усилия обрезки на конечном этапе, так как увеличивается высота срезаемого слоя.
Таблица.
Результаты экспериментов по обрезке головок клеммных болтов
h мм
Коэффициент <img he="10" wi="18" file="00000008.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
α, град.
Усилие окончательной обрезки, кН
Примечание
b-d
1,0
0,33
20
27,3
Заусенец на опорной поверхности
35
46,1
1,5
0,5
20
31,3
Заусенец на опорной поверхности
25
34,7
30
36,2
35
48,2
1,75
0,58
20
33,1
Заусенец на опорной поверхности
25
35,5
30
37,8
35
50,9
2,0
0,67
20
41,4
Заусенец на опорной поверхности
35
52,8
Разработанный инструмент использовался при изготовлении клеммных болтов М22х75 по ОСТ 32.162-2000. Головка болтов имеет опорную поверхность в виде сферы, радиус которой R=30 мм, а высота Н=15 мм, и четыре грани, две из которых плоские, а две скругленные. Расстояние между плоскими гранями b=28 мм, а радиус скругленных граней - 23,5 мм. Болты изготавливались на многопозиционном автомате-комбайне КА-74 (фирма «Мальмеди», Германия) за четыре перехода. На первом переходе высаживалась головка в виде двух конусов с цилиндрическим переходным участком. На втором переходе штамповалась головка в виде шарового сегмента (радиус сферы R=30 мм) с цилиндрическим участком (радиус цилиндра 23,5 мм). На третьем переходе редуцировался участок стержня под накатку резьбы. На четвертом переходе обрезались плоские грани головки. При этом вначале заготовка пуансоном заталкивалась в отверстие матрицы до упора головки в матрицу. Затем режущие кромки пунсона предварительно обрезали плоские грани, зажимая срезаемый облой между рабочими торцами матрицы и пуансона. После чего при проталкивании заготовки через отверстие пуансона окончательно обрезались плоские грани головки болта с отделением облоя. У обрезной матрицы переход от отверстия к торцевой рабочей плоскости выполнен в виде усеченного конуса, высота которого h=1,5 мм, а угол» наклона образующей к торцевой рабочей плоскости - 30°. Процесс изготовления болтов протекал стабильно, качество изделий соответствовало требованиям нормативно-технической документации.