Способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВКИ ШАТУНА ИЗ МЕРНОЙ ЗАГОТОВКИ(71) Заявитель Коллективное предприятие Минский мотоциклетный и велосипедный завод(73) Патентообладатель Коллективное предприятие Минский мотоциклетный и велосипедный завод(57) Способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки, включающий операции нагрева заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям и штамповку полуфабриката, отличающийся тем, что полуфабрикат формируют с объемом, соответствующим объему поковки, перед штамповкой полуфабрикат зажимают и переводят при зажиме его продольную ось в плоскость разъема штампа, а в процессе штамповки такое положение сохраняют,штамповку полуфабриката ведут при его перемещении в направлении действия штамповочного усилия, при этом перемещают полуфабрикат в два раза медленнее подвижных частей машины, обеспечивающей штамповочное усилие. 4837 1 Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок или деталей с удлиненной продольной осью типа шатуна или рычага. Известен способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки 1 или 2, включающий операции нагрева заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с объемом, соответствующим объему поковки, и конфигурацией в виде стержня переменного сечения с головками по краям, штамповку полуфабриката в несколько переходов с образованием заусенца, обрезку заусенца. Недостатками известных способов является то, что процесс изготовления поковки шатуна требует значительных трудозатрат, повышенного расхода металла, идущего при штамповке в заусенец, и энергоресурсов для выполнения полного набора технологических операций, входящих в производственный цикл получения поковки шатуна. Наиболее близким по технической сущности предлагаемому способу является способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки 3, включающий операции нагрева заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с объемом, соответствующим объему поковки, и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям, штамповку полуфабриката при его перемещении в направлении действия штамповочного усилия за один переход с образованием заусенца, обрезку заусенца. Известный способ изготовления поковок с удлиненной продольной осью, типа шатуна, при реализации малоэффективен, так как процесс от придания исходной штучной заготовке конфигурации шатуна включает при ковке-штамповке от восьми до десяти рабочих ходов технологического оборудования, а осуществление этих рабочих ходов увеличивает затраты энергетических ресурсов. При этом на завершающем этапе получения поковки шатуна известный способ предусматривает образование заусенца, что увеличивает расход металла, идущего на ее изготовление. Задача изобретения - устранение указанных недостатков, а именно уменьшение трудозатрат, расхода металла и энергоресурсов. Это достигается тем, что предлагаемый способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки включает операции нагрева заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям и штамповку полуфабриката, который формируют с объемом, соответствующим объему поковки, перед штамповкой полуфабрикат зажимают и переводят при зажиме его продольную ось в плоскость разъема штампа, а в процессе штамповки такое положение сохраняют, штамповку полуфабриката ведут при его перемещении в направлении действия штамповочного усилия, при этом перемещают полуфабрикат в два раза медленнее подвижных частей машины, обеспечивающей штамповочное усилие. Совокупность предложенных новых признаков обеспечивает объемное оформление конфигурации поковки шатуна за один ход пресса без образования заусенца. Это происходит потому, что объем поковки шатуна равен объему полуфабриката, а штамповку ведут в закрытом ручье путем формовки полуфабриката. При этом перед штамповкой полуфабрикат зажимают и при зажиме переводят его продольную ось в плоскость разъема штамповочного ручья, удерживая такое состояние полуфабриката и при штамповке, которую ведут при перемещающемся полуфабрикате вместе со штамповочным ручьем в два раза медленнее подвижных частей машины, обеспечивающей штамповочное усилие. В целом, при таком штамповочном процессе, часть объема полуфабриката, находящаяся выше его продольной оси, заполняет верхнюю половину закрытой полости ручья, а часть объема полуфабриката, находящаяся ниже продольной оси, заполняет нижнюю полость ручья, исключая при формовке конфигурации шатуна перетекание металла из нижней части полуфабриката через его продольную ось в верхнюю и наоборот. На фиг. 1 показан процесс изготовления поковки шатуна мерная заготовка (а), полуфабрикат с отделенными припусками по торцам (б), поковка шатуна в двух проекциях (в). На фиг. 2 схематично изображен специальный штамп для осуществления предложенного способа в раскрытом состоянии. На фиг. 3 схематично изображен специальный штамп с зажатым между выталкивателями полуфабрикатом. На фиг. 4 схематично изображен специальный штамп в закрытом состоянии с отштампованной поковкой шатуна. Исходной заготовкой (а) (фиг. 1) для штамповки поковки шатуна является мерный участок круглого прутка, отрезанный от его длины любым известным способом, в линейных размерах которого учтены припуски на образование требуемой конфигурации поковки шатуна после выполнения полного комплекса мероприятий по его получению. Мерную заготовку нагревают до температуры штамповки и формируют из нее полуфабрикат (б) с объемом, соответствующим объему поковки, и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям. Формирование полуфабриката (б) выполняют, например, методом поперечноклиновой прокатки в плоских клиновых калибрах с отделением в конце процесса от торцов полуфабриката припусков. После этого разогретый полуфабрикат (б), объем которого строго соответствует объему поковки 2 4837 1 шатуна (в) подают в рабочую зону специального штампа, где за один ход пресса выполняют безоблойную штамповку (фиг. 2, 4). Специальный штамп для осуществления предложенного способа по изготовлению поковки шатуна из мерной заготовки (полуфабриката) содержит нижнюю плиту 1 с запрессованными в нее колонками 2, на которых установлена подвижная верхняя плита 3. В промежутке между плитами 1, 3, на расстоянииот них,на колонках 2 свободно посажены промежуточная плита 4 и дополнительная промежуточная плита 5. Промежуточная плита 4 подпружинена пружинами 6 относительно нижней плиты 1, а дополнительная промежуточная плита 5 такими же пружинами 6 подпружинена относительно верхней подвижной плиты 3. В промежуточной плите 4 жестко закреплена матрица 7, а в дополнительной промежуточной плите 5 также жестко закреплена дополнительная матрица 8. В матрицах 7, 8 подвижно относительно их смонтированы пуансон 9 и дополнительный пуансон 10, обращенные друг к другу рабочими поверхностями 11, и образующие ими с матрицами 7, 8 закрытый формовочный ручей 12. При этом пуансоны 9, 10 жестко закреплены соответственно на плитах 3, 1. Пуансон 9 и дополнительный пуансон 10 оборудованы парой выталкивателей 13, выходящих рабочими торцами 14 в закрытый формовочный ручей 12. Каждый выталкиватель 13 нагружен пружиной 15 и на рабочих торцах имеет ложементы 16, выполненные по форме конфигурации утолщенных участков по краям полуфабриката (б), с которым он взаимодействует. Способ изготовления поковки шатуна из мерной заготовки с использованием специального штампа осуществляется следующим образом. Перед штамповкой выполняют операции по формированию полуфабриката(б) с объемом, соответствующим объему поковки (в), и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям, один из которых сфера, а другой - цилиндр. В раскрытом специальном штампе выталкиватели 13 попарно под действием пружин 15, своими рабочими торцами 14 возвышаются над полостями закрытого формовочного ручья 12. Полуфабрикат (б), нагретый до температуры штамповки, укладывают на ложементы 16, выполненные на рабочих торцах 14 выталкивателей 13, установленных со стороны нижней плиты 1. При этом ложементы 16,адаптированные под конфигурацию утолщенных участков полуфабриката (б) по краям, симметрично располагают и фиксируют его от смещений в продольном и поперечном направлениях относительно гравюры закрытого формовочного ручья 12. Подвижную верхнюю плиту 3 действием машины, обеспечивающей штамповочное усилие, перемещают вниз по колонкам 2 совместно с дополнительной промежуточной плитой 5. Выталкиватели 13, установленные со стороны верхней подвижной плиты 3, сверху своими ложементами 16 касаются утолщения полуфабриката (б), скользят внутри пуансона 9 в обратном направлении, сжимают каждый свою пружину 15 и вместе с выталкивателями 13, установленными со стороны нижней плиты 1, зажимают полуфабрикат (б) (фиг. 3). Дальнейшее совместное перемещение подвижной верхней плиты 3 и подпружиненной относительно ее пружинами 6 дополнительной промежуточной плиты 5 приводит к смыканию между собой матрицы 7 и дополнительной матрицы 8, в этот момент продольная ось полуфабриката (б) переводится в плоскость разъема штампа. Начинается процесс штамповки. Дополнительная промежуточная плита 5 и промежуточная плита 4,подпружиненные пружинами 6 с одинаковыми силовыми характеристиками, перемещаются книзу по колонкам 2 и в общем пакете, сжимая пружины 6, проходят расстояниеза этот же промежуток времени подвижная верхняя плита 3 вместе с установленными на ней пуансоном 9 и выталкивателями 13 проходят расстояние 2. Таким образом, подвижная плита 3, несущая пуансон 9, в процессе штамповки перемещается со скоростью в два раза превышающую скорость, с которой перемещаются при этом сомкнутые между собой матрицы 7, 8 вместе с находящимся в закрытом формовочном ручье 12 полуфабрикатом (б). Такая скоростная закономерность обеспечивает неизменность положения, во время штамповки, продольной оси полуфабриката (б) относительно плоскости разъема штампа, исключая тем самым перетекания объема полуфабриката (б) через продольную ось снизу вверх и, наоборот, при заполнении гравюры закрытого формовочного ручья 12. Подвижная верхняя плита 3, промежуточные плиты 4, 5 полностью сжимают пружины 6 и садятся на нижнюю плиту 1, при этом пуансоны 9, 10 своими рабочими поверхностями 11 вместе с выталкивателями 13 внедряются в полуфабрикат (б) и, не передавливая его объем сверху и снизу через плоскость смыкания матриц 7, 8 в закрытом формовочном ручье 12 без образования заусенца оформляют конфигурацию поковки шатуна (в) (фиг. 4). По завершению штамповки подвижная верхняя плита 3 получает обратный ход, пружины 15 обеспечивают перемещение в исходное положение выталкивателей 13, которыми отштампованная поковка шатуна (в) вытесняется из рабочих полостей матриц 7, 8 и рабочих поверхностей 11 пуансонов 9, 10. Составные части специального штампа возвращаются в исходное положение. Поковку шатуна (в) удаляют из рабочей зоны и цикл по ее штамповке повторяют. 4837 1 Предложенный способ выгодно отличается от существующих известных способов своей простотой и прогрессивностью технологического процесса. Для осуществления способа используется минимальное количество простейшей оснастки. Получение поковки шатуна выполняется путем безоблойной штамповки за один ход пресса, предопределяя этим рентабельность и эффективность производства. Предложенный способ проверен на предприятии Минский мотоциклетный и велосипедный завод для производства шатуна мотоциклетного двигателя внутреннего сгорания. Исходным материалом для изготовления поковки шатуна на упомянутом предприятии служит круг 25 из стали 12 ХНЗА ГОСТ 4543, нарезанный на кривошипном прессе на мерные заготовки длиной 840,5 мм. Мерные заготовки, загруженные в магазин-накопитель автоматизированного комплекса поперечно-клиновой прокатки, агрегатируемого со специальным штампом, установленным на 400-тонном кривошипном прессе, поштучно, автоматически, с темпом 12 сек., выдаются в индуктор для нагрева. Из индуктора нагретая до температуры 110050 С заготовка передается в пространство между плоскими клиновыми калибрами, где из нее путем прокатки получают полуфабрикат. Полуфабрикат представляет собой 79 мм стержень диаметром 10,8 мм, которому по краям по радиусам примыкают утолщенные участки. Один из утолщенных участков - сфера диаметром 24,1 мм, а другой - цилиндр диаметром 24,5 мм, при общей длине полуфабриката 155,6 мм. От полуфабриката в конце процесса прокатки отделяется припуск и его объем становится строго соответствующим объему безоблойной поковки шатуна. Выкатившийся из клиновых калибров нагретый полуфабрикат подают в закрытый ручей специального штампа, где за один ход пресса предложенным способом полуфабрикат безоблойной штамповкой профилируют в поковку шатуна мотоциклетного двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, предложенный способ получения поковки шатуна из мерной заготовки по сравнению с используемым ранее традиционным способом объемной штамповки с образованием облоя позволил на предприятии Минский мотоциклетный и велосипедный завод сократить норму расхода металла, идущего на изготовление одного мотоциклетного шатуна, на 110 грамм. При этом из производственного цикла исключены некоторые технологические операции, такие, как обрезка заусенца, что позволило упростить и рационализировать производство, сократив энергозатраты и расход оснастки. Источники информации 1. Филатов В.Д. и др. Автоматизированное производство поковок шатунов грузового автомобиля // Кузнечноштамповочное производство. - 1989. -1. - С. 7-10. 2. Борщ В.М. и др. Достижения в развитии кузнечного производства ПОВАЗ // Кузнечноштамповочное производство. - 1991. -8. - С. 2-3. 3. Атрощенко А.П. и др. Металлосберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства. - Ленинград Машиностроение, 1990. - С. 44-46. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5