Штамп для сборки армирующей вставки поршня двигателя внутреннего сгорания

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ШТАМП ДЛЯ СБОРКИ АРМИРУЮЩЕЙ ВСТАВКИ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Волочко Александр Тихонович Клушин Валерий Александрович Изобелло Александр Юрьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Штамп для сборки армирующей вставки поршня двигателя внутреннего сгорания,включающий верхнюю и нижнюю плиты с закрепленными на них соосно друг относительно друга пуансонами для отбортовки внутреннего кольца и зажим наружного кольца вставки, отличающийся тем, что пуансоны выполнены с конусными участками для раздачи с углом конусностив пределах 5-15, калибрующими участками длиной, равной длине посадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки, и участками формы, соразмерными с поверхностями наружного контура отбортовки, а зажим наружного кольца вставки выполнен в виде подпружиненных кольцевых съемников с ручьевыми калибрами для укладки, фиксации и зажима наружного кольца армирующей вставки,охватывающих пуансоны.(56) 1. Патент на полезную модель РБ 6192, МПК (2009)02 3/16,02 5/00,16 1/00, 16 9/00, 2010. 2. Короткевич В.Г. Проектирование инструмента для пластического деформирования Учеб. / Под ред. С.Б.Сарело. - Минск Высшая школа, 2000. - С. 212-216 (рис. 6.13-6.17). 3. Мосин Ф.В. Технология изготовления деталей из труб. - Л. МАШГИЗ, 1962. С. 157-159 (фиг. 114, д). 4. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - Л. Машиностроение,1971. - С. 388-389. 5. Патент на полезную модель РБ 6192, МПК 02 3/16,02 5/00,16 1/00,16 9/00,2010. Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для сборки штамповкой армирующих вставок поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Конструктивной особенностью армирующей вставки поршня ДВС является то, что она образована соединением наружного кольца из высоколегированного чугуна, в котором выполнена полость в виде кольцевой проточки, и внутреннего кольца из углеродистой стали. Соединение наружного и внутреннего колец армирующей вставки поршня выполняют неразъемным с двухсторонней отбортовкой внутреннего кольца, выступающего за пределы наружного кольца 1. Известен штамп для обжима трубчатой заготовки 2, который включает верхнюю и нижнюю плиты, с закрепленными на них соосно друг относительно друга пуансоном (на верхней плите) и выталкивателем (на нижней плите), и устройство для зажима трубчатой заготовки, в виде жесткой обоймы. Указанный штамп используется для раздачи торцовой части трубчатой заготовки коническим участком пуансона и при соответствующем изменении конструкции пуансона может быть использован для отбортовки концевой части трубчатой заготовки. Недостаток известной конструкции штампа заключается в том, что на нем можно выполнить отбортовку трубчатой заготовки только с одной стороны и невозможно выполнять двухстороннюю отбортовку. В качестве прототипа выбран штамп 3, включающий две плиты с закрепленными на них соосно друг относительно друга пуансонами и устройство для зажима наружного кольца (вкладыша). Штамп используют для отбортовки манжет из отрезков красномедных труб (внутреннее кольцо) в стальных вкладышах (наружное кольцо). Процесс отбортовки манжет (внутреннего кольца) производится одновременно с двух сторон вкладыша (наружного кольца) за два перехода. Таким образом, в результате выполнения двухсторонней отбортовки внутреннего кольца на штампе получают неразъемное соединение наружного и внутреннего колец, т.е. штамп используют для сборки деталей. Следует отметить, что холодная штамповка широко используется при сборке различных деталей. Схемы сборки изделий штамповкой приведены в работе 4. Недостатком штампа, выбранного в качестве прототипа, является то, что он не позволят осуществлять сборку (соединение) наружного и внутреннего колец штамповкой за один переход. Использование штампов известной конструкции применительно к сборке армирующей вставки поршня ДВС потребует несколько переходов штамповки, при этом каждый переход штамповки выполняют на отдельном штампе, что значительно снижает производительность сборки. Кроме того, в известных штампах, устройство для зажима наружного кольца не фиксирует взаимного расположения наружного и внутреннего колец друг относительно друга 2 75302011.08.30 перед началом сборки (соединения) деталей, что снижает точность процесса сборки, отогнутые борта внутреннего кольца могут иметь разные значения. В основу полезной модели положена задача повышения производительности и качества сборки армирующей вставки поршня ДВС за счет создания конструкции штампа, в котором совмещают двухстороннюю отбортовку внутреннего кольца с раздачей его посадочных поверхностей до образования соединения наружного и внутреннего колец с гарантированным натягом в радиальном направлении. Поставленная задача достигается тем, что в штампе для сборки армирующей вставки поршня двигателя внутреннего сгорания, включающем верхнюю и нижнюю плиты с закрепленными на них соосно друг относительно друга пуансонами и зажим наружного кольца вставки, пуансоны выполнены с конусными участками для раздачи с углом конусностив пределах 5-15, калибрующими участками длиной, равной длине посадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки, и участками формы, соразмерными с поверхностями наружного контура отбортовки, а зажим наружного кольца вставки выполнен в виде подпружиненных кольцевых съемников с ручьевыми калибрами для укладки, фиксации и зажима наружного кольца армирующей вставки, охватывающих пуансоны. Сущностью заявляемого штампа является то, что зажим наружного кольца армирующей вставки выполнен в виде подпружиненных кольцевых съемников с ручьевыми калибрами для фиксации взаимного расположения наружного и внутреннего колец вставки друг относительно друга перед началом сборки армирующей вставки поршня ДВС в штампе,что исключает предварительную операцию тепловой сборки колец, а пуансоны выполнены с конусными и калибрующими участками для раздачи и участками для отбортовки, что позволяет осуществлять сборку колец за один ход пресса, совмещая двухстороннюю отбортовку внутреннего кольца и раздачу его посадочных поверхностей до образования соединения наружного и внутреннего колец с гарантированным натягом в радиальном направлении, это повышает производительность сборки армирующей вставки поршня ДВС и качество изготовления охлаждающего канала в ней. Анализ известных конструкций штампов для сборки армирующей вставки поршня ДВС показывает, что заявленный штамп выполнен на изобретательском уровне, в связи с тем, что совокупность его узлов и деталей в том виде, как он есть, является новой применительно к изготовлению поршня ДВС. Штамп для сборки армирующей вставки поршня поясняется чертежами, где фиг. 1 общий вид штампа слева - верхняя часть штампа в конечном верхнем положении (КВП), справа - верхняя часть штампа в конечном нижнем положении (КНП) фиг. 2 соединения наружного и внутреннего колец в начальный момент двухсторонней раздачи концов внутреннего кольца конусными участками пуансонов фиг. 3 соединения наружного и внутреннего колец в момент двухсторонней раздачи внутреннего кольца конусными участками пуансонов и раздачи посадочных поверхностей внутреннего кольца до утонения стенок калибрующими участками пуансонов Штамп (фиг. 1) для сборки армирующей вставки поршня двигателя внутреннего сгорания включает верхнюю плиту 1 и нижнюю плиту 2. На верхней плите 1 закреплен пуансон 3, на нижней плите 2 закреплен пуансон 4. Пуансоны 3 и 4 установлены в штампе соосно друг относительно друга. Зажим 5 наружного кольца 6 армирующей вставки поршня состоит из подпружиненных кольцевых съемников 7 и 8, охватывающих пуансоны 3 и 4 соответственно. Кольцевые съемники 7 и 8 снабжены пружинами 9 и винтами 10 для возможности регулировки их (съемников) положения относительно пуансонов 3 и 4 по высоте и создания необходимого усилия зажима наружного кольца 6 армирующей вставки в процессе его сборки (соединения) с внутренним кольцом 11. Для укладки наружного кольца 6 в штамп и 75302011.08.30 фиксации его положения относительно пуансонов 3 и 4 в радиальном направлении кольцевые съемники 7 и 8 снабжены ручьевыми калибрами 12 и 13 соответственно. Пуансоны 3 и 4 соответственно выполняют с конусными участками 14 и 15 для раздачи внутреннего кольца 11 с углом конусностив пределах 5-15 и калибрующими участками 16 и 17 длиной, равной длинепосадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки и участками формы 18 и 19, соразмерными с поверхностями наружного контура отбортовки и используемые для формообразования бортов заданной формы и высоты. На фиг. 1-3 показана динамика формирования соединения наружного и внутреннего колец армирующей вставки поршня штамповкой. Работу штампа осуществляют следующим образом. При положении штампа в КВП (фиг. 1, слева) производят укладку наружного кольца 6 армирующей вставки в калибр 13 кольцевого съемника 8 и укладку внутреннего кольца 11 в наружное кольцо с зазоромна сторону. Возможна одновременная укладка в штамп наружного 6 и внутреннего 11 колец, предварительно собранных по посадке с зазором. Величину зазора посадки колец (фиг. 1, слева) выбирают из числа предпочтительных от 7/8 до 11/11 по ГОСТ 25347 или принимают величину зазора (разность посадочных размеров наружного и внутреннего колец) в пределах 0,1-0,5 мм из соображений удобства установки внутреннего кольца 11 в наружное кольцо 6. Значение зазора менее 0,1 мм вызывает затруднения при установке внутреннего кольца из-за возможных дефектов на торцовых поверхностях колец (заусенцев, вмятин и др.),а значение более 0,5 мм не создает какого-либо дополнительного эффекта и поэтому нецелесообразно из-за увеличения степени свободы перемещения внутреннего кольца относительно наружного. В этот момент пружины 9 кольцевых съемников находятся в состоянии предварительной затяжки, которая выполняется при сборке штампа. Рабочий ход пружин равен 0 (фиг. 1), при этом рабочий ход штампа, затрачиваемый на деформацию внутреннего кольца 11 равен 2 0. Включают рабочий ход пресса. Верхняя плита 1 с пуансоном 3 и подпружиненным кольцевым съемником 7 движется вниз (фиг. 1, 2). Кольцевой подпружиненный съемник 7 фиксирует положение наружного кольца 6 путем его прижима к кольцевому подпружиненному съемнику 8 нижней плиты 2 штампа, а пуансон 3 входит во внутреннее кольцо 11. Пуансоны 3 и 4 (фиг. 2) своими конусными участками 14 и 15 выставляют и фиксируют положение внутреннего кольца 11 относительно наружного кольца 6 в радиальном и осевом направлениях, и затем осуществляют раздачу его концевых участков. Пуансоны выполняют с конусными участками для раздачи внутреннего кольца 11 с углом конусностив пределах 5-15. Раздачу концов с углом конусности меньше 5 выполнять нецелесообразно из-за экономических соображений, так как для достижения требуемой раздачи внутреннего кольца потребуются пуансоны с большой длиной конусных участков и соответственно пресса с большим рабочим ходом. Угол больше 15 нежелателен из-за уменьшения очага деформации, определяющего гарантированный натяг в радиальном направлении. Используемый для раздачи рабочий ход штампа по фиг. 2 вызывает соответствующее нагружение (сжатие) пружин 9 кольцевых съемников 7 и 8 до значения 1. При дальнейшем рабочем ходе штампа (фиг. 1, 3) продолжают раздачу концевых участков внутреннего кольца 11 конусными участками 14 и 15 и осуществляют раздачу посадочных поверхностей внутреннего кольца 11 калибрующими участками 16 и 17 пуансонов 3 и 4. Раздачу посадочных поверхностей внутреннего кольца 11 осуществляют с утонением стенок с исходной толщины внутреннего кольцадо значения 1 на длине , равной длине посадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки. Раздачу посадочных 4 75302011.08.30 поверхностей выполняют по схеме сжатия, при которой срединный участок внутреннего кольца испытывает осевые сжимающие напряжения, а вытесняемый объем металла выдавливается в направлении обратном движению пуансонов 3 и 4, при этом торцовые поверхности внутреннего кольца 11 осаживаются участками формы 18 и 19 пуансонов,соразмерными с поверхностями наружного контура отбортовки. На этом этапе деформации (фиг. 3) осуществляют соединение наружного и внутреннего колец армирующей вставки с гарантированным натягом в радиальном направлении и начинают двухстороннюю отбортовку внутреннего кольца участками формы 18 и 19 пуансонов. Используемый для раздачи рабочий ход штампа по фиг. 3 вызывает сжатие пружин 9 кольцевых съемников 7 и 8 до значения 2. Двухстороннюю отбортовку завершают осадкой закатанных концов внутреннего кольца 11 участками 18 и 19 пуансонов 3 и 4 соответственно с образованием бортов заданной формы и высоты (фиг. 1, справа). В процессе отбортовки участки внутреннего кольца в границах посадочных поверхностей соединения наружного и внутреннего колец находятся в условиях всестороннего сжатия, что способствует увеличению натяга в соединении и деформационного упрочнения внутреннего кольца. Величина натяга сборки наружного и внутреннего колец армирующей вставки 20 поршня (фиг. 1, справа) зависит от величины контактного давления, создаваемого на посадочных поверхностях наружного 6 и внутреннего 11 колец от деформации раздачи внутреннего кольца 11, и механических свойств материалов сопрягаемых колец. При обратном ходе пресса верхнюю плиту 1 штампа с пуансоном 3 поднимают в исходное положение (фиг. 1, слева), при этом кольцевые съемники 7 и 8 зажимного устройства 5 осуществляют съем отштампованной сборки с пуансонов 3 и 4, после чего готовое изделие 20 (армирующую вставку поршня ДВС) извлекается из штампа. Штамп готов для последующей сборки штамповкой армирующих вставок поршней ДВС. Пример. Осуществляли сборку армирующей вставки поршня ДВС, осваиваемого в производстве на ЗАО Минский моторный завод 5 в экспериментальном штампе на гидравлическом прессе модели К 2130 за один ход пресса. Наружное кольцо 6 (фиг. 1) выполняли из высоколегированного чугуна марки ЧН 15 Д 7 толщиной 19 мм с полостью для масляного охлаждения в виде кольцевой проточкой диаметром 80,67 мм, шириной 13 мм и глубиной 11,4 мм. Внутреннее кольцо 11 (фиг. 1) изготавливали из стали 45 (наружный диаметр 80,68 мм, толщина 1,5 мм, ширина 270,1 мм). Сборку армирующей вставки осуществляли в штампе (фиг. 1). Предварительно, перед укладкой в штамп, в наружное кольцо 6 вставляли внутреннее кольцо 11, по посадке с зазором. Фактический зазор в соединении колец изготавливаемой партии армирующих вставок (5 шт.) колебался в пределах 0,07-0,15 мм. Полученное соединение колец укладывали в штамп на подпружиненный кольцевой съемник 8, при этом внутреннее кольцо соединения упиралось в конический участок 15 пуансона 4, фиксируя его взаимное расположение относительно наружного кольца. Раздачу торцовых участков внутреннего кольца 11 осуществляли пуансонами, конусные участки которых были выполнены с углами конусности 10, а калибрующие участки имели диаметр 78,6 мм и длину 3 мм, равную длине посадочной поверхности армирующей вставки. Сборка армирующей вставки в штампе обеспечила соединение колец по посадочному размеру 80,6 мм с раздачей посадочных поверхностей внутреннего кольца до диаметра 78,6 мм с утонением его стенки с 1,5 мм до 1,0 мм. 5 75302011.08.30 Результаты сборки армирующей вставки поршня ДВС штамповкой показали, что на заявляемом штампе увеличена производительность сборки за счет исключения предварительной операции соединения наружного и внутреннего колец по посадке с натягом и выполнения двухсторонней отбортовки внутреннего кольца за один ход пресса. Кроме того,повышена герметичность сборки за счет увеличения натяга соединения в радиальном направлении путем раздачи посадочной поверхности внутреннего кольца с утонением его стенки с 1,5 мм до 11,0 мм. На изготовленных образцах армирующей вставки поршня ДВС отогнутые борта внутреннего кольца имели практически одинаковую длину. Таким образом, заявленный штамп для сборки армирующей вставки поршня ДВС позволяет повысить производительность сборки в два и более раза за счет выполнения за один ход пресса операций раздачи посадочных поверхностей и двухсторонней отбортовки внутреннего кольца и качество изготовления охлаждающего канала за счет увеличения натяга по посадочным поверхностям. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6

МПК / Метки

МПК: B21D 22/02, B21H 1/00

Метки: поршня, внутреннего, сгорания, сборки, двигателя, вставки, штамп, армирующей

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/6-u7530-shtamp-dlya-sborki-armiruyushhejj-vstavki-porshnya-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Штамп для сборки армирующей вставки поршня двигателя внутреннего сгорания</a>

Похожие патенты