Способ изготовления поковки с удлиненной осью и отростком из мерной заготовки

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВКИ С УДЛИНЕННОЙ ОСЬЮ И ОТРОСТКОМ ИЗ МЕРНОЙ ЗАГОТОВКИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество МОТОВЕЛО(72) Авторы Гиль Николай Дмитриевич Горностай Анатолий Анатольевич Горностай Анатолий Васильевич Юркевич Сергей Альбертович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество МОТОВЕЛО(57) Способ изготовления поковки с удлиненной осью и отростком из мерной заготовки,включающий нагрев заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с объемом, соответствующим объему поковки, и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям и штамповку полуфабриката, отличающийся тем, что штамповку полуфабриката ведут в два этапа, на первом этапе отгибают один утолщенный участок с одновременной осадкой стержня и другого утолщенного участка при перемещении полуфабриката в направлении действия штамповочного усилия, а на втором этапе формуют отогнутый утолщенный участок с продолжающейся осадкой остальных участков при неподвижном полуфабрикате. 5232 1 Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок или деталей с удлиненной продольной осью и отростком типа рычага или велосипедного шатуна. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ изготовления поковки из мерной заготовки 1, 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 за один переход с образованием заусенца, обрезку заусенца. Известный способ изготовления поковок с удлиненной продольной осью типа шатуна требует значительных трудозатрат, так как процесс от придания исходной штучной заготовке конфигурации шатуна включает при ковке-штамповке от восьми до десяти рабочих ходов технологического оборудования, а реализация этих рабочих ходов технологическим оборудованием увеличивает затраты энергетических ресурсов. При этом на завершающем этапе формирования поковки шатуна известный способ предусматривает образование заусенца, что предопределяет увеличенный расход металла, идущего на его изготовление. Задача изобретения - уменьшение трудозатрат, расхода металла и энергоресурсов. Это достигается тем, что предлагаемый способ изготовления поковки с удлиненной осью и отростком из мерной заготовки включает нагрев заготовки до температуры штамповки, формирование полуфабриката с объемом, соответствующим объему поковки, и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям, и штамповку полуфабриката, при этом штамповку полуфабриката ведут в два этапа, на первом этапе отгибают один утолщенный участок с одновременной осадкой стержня и другого утолщенного участка при перемещении полуфабриката в направлении действия штамповочного усилия,а на втором этапе формуют отогнутый утолщенный участок с продолжающейся осадкой остальных участков при неподвижном полуфабрикате. Совокупность предложенных новых признаков предопределяет объемное оформление конфигурации поковки, например велосипедного шатуна, за один ход пресса без образования заусенца. Это происходит потому, что объем поковки равен объему полуфабриката,а его штамповку ведут в два этапа в ручье смешанного вида с гравюрой, имеющей закрытую и открытую зону. На первом этапе формоизменение полуфабриката происходит при его перемещении вместе со штамповочным ручьем в направлении действия деформирующего усилия, что смягчает процесс течения штампуемого материала и исключает возможные его выходы в заусенец, которые могут происходить, если процесс вести жестким ударом. Начало штамповочного процесса полуфабриката или первого этапа штамповки,сводится к отгибанию одного утолщенного участка полуфабриката в закрытую зону ручья и осадку стержня и другого утолщенного участка в открытой зоне ручья. Завершается штамповка вторым этапом при неподвижном ручье, в котором находится частично деформированный полуфабрикат, формовочно-калибрующим обжатием полуфабриката по всей гравюре ручья на коротком отрезке рабочего хода окончательно преобразуя его объем в конфигурацию поковки, например велосипедный шатун. На фиг. 1 показан процесс изготовления поковки велошатуна мерная заготовка (а),полуфабрикат с отделенными припусками по торцам (б), поковка велошатуна в двух проекциях (в) на фиг. 2 в разрезе схематично изображен штамп в стадии начала штамповки, первый этап на фиг. 3 в увеличенном масштабе - сечение по А-А на фиг. 2 в зоне закрытого участка ручья на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 2 в открытой зоне ручья на фиг. 5 в разрезе схематично изображен штамп в стадии заканчивающегося штамповочного процесса, второй этап. Исходной заготовкой (а) (см. фиг. 1) для штамповки поковки с удлиненной осью и отростком например велошатуна является мерный участок круглого прутка, отрезанный от 2 5232 1 его длины любым известным способом, в линейных размерах которого учтены припуски на образование требуемой конфигурации поковки велошатуна после проведения полного комплекса мероприятий по его получению. Мерную заготовку нагревают до температуры штамповки и формируют из ее полуфабрикат (б) с объемом, соответствующим объему поковки и конфигурацией в виде стержня с утолщенными участками по краям. Формирование полуфабриката (б) осуществляют методом поперечно-клиновой прокатки в плоских клиновых калибрах. После этого разогретый полуфабрикат (б), объем которого строго соответствует объему поковки велошатуна (в), подают в рабочую зону специального штампа,где за один ход пресса в два этапа выполняют безоблойную штамповку (фиг. 2 - фиг. 5). Специальный штамп содержит пуансон 1, установленный над матрицей 2, которая опирается на пружины 3 и посажена на колонки 4, жестко закрепленные в плите 5. В теле матрицы 2 выполнен ручей 6 смешанного вида, содержащий закрытую формовочную зону 7 (фиг. 3), переходящую в открытую зону 8 (фиг. 4), образованную плоскими площадками 9 на пуансоне 1 и матрице 2. Двухэтапный процесс штамповки в специальном штампе проходит следующим образом. Начинается штамповка первым этапом, когда один из утолщенных участков полуфабриката (б), уложенного в ручей 6 смешанного вида пуансоном 1, при его опускании,отгибается в формовочную закрытую зону 7, одновременно с этим стержень и другой утолщенный участок полуфабриката (б) плавно подвергается осадке в открытой зоне 8 ручья 6 между плоскими площадками 9 на пуансоне 1 и матрице 2. При этом полуфабрикат(б), помещенный в ручей 6, выполненный в теле матрицы 2, перемещается вместе с ней в направлении действия штамповочного усилия по колонкам 4, пружины 3 при этом сжимаются и матрица 2 упирается в плиту 5. Полуфабрикат (б) без выхода металла в заусенец на отдельных участках своей поверхности меняет конфигурацию, закрытая формовочная зона 7 заполняется отгибаемым утолщенным участком. Первый этап штамповки заканчивается в момент соприкосновения матрицы 2 с плитой 5. Далее процесс штамповки переходит во второй этап. Частью хода ползуна пресса его заканчивают, когда пуансон 1 обожмет на ранее заданную величину неподвижный частично формоизмененный полуфабрикат (б), находящийся в неподвижном ручье 6. Окончательно формируется конфигурация поковки велошатуна (в) формовкой отогнутого утолщенного участка в закрытой формовочной зоне 7 с продолжающейся осадкой остальных участков полуфабриката (б) между плоскими площадками 9. По завершению процесса нагрузки снимают, специальный штамп раскрывают, поковку велошатуна (в) извлекают из гравюры ручья 6. Предложенный способ изготовления поковки с удлиненной осью и отростком из мерной заготовки выгодно отличается от существующих известных способов своей простотой и прогрессивностью технологического процесса как при формировании полуфабриката,так и при штамповке из этого полуфабриката поковки. Для осуществления способа используется минимальное количество простейшей оснастки. Получение, например, поковки велошатуна из полуфабриката выполняется путем безоблойной штамповки, за один ход пресса, предопределяя этим рентабельность и эффективность производства. Предложенный способ проверен и используется в условиях массового производства на предприятии ОАО МОТОВЕЛО при выпуске гаммы велосипедных шатунов. Исходным материалом для изготовления поковки шатуна для дорожного велосипеда служит круг 30-В ГОСТ 2950 из стали 45 ГОСТ 1050, нарезанный на мерные заготовки длиной 880,5 мм. Мерные заготовки, загруженные в магазин - накопитель автоматизированного комплекса поперечно-клиновой прокатки, агрегатируемого со специальным штампом, установленным на прессе, поштучно автоматически с темпом 15 секунд выдаются в индуктор для нагрева. Из индуктора нагретая до температуры 110050 С заготовка передается в пространство между плоскими клиновыми калибрами, где она путем прокатки трансформируется в полуфабрикат. Полуфабрикат представляет собой 145 мм стержень диа 3 5232 1 метром 15,3 мм с утолщенными участками по краям. Один из утолщенных участков - сфера диаметром 21,6 мм, а другойцилиндр, заканчивающийся полусферой диаметром 30 мм при общей длине сформированного полуфабриката 193,75 мм. От полуфабриката в конце процесса прокатки отделяется припуск и его объем становится строго соответствующим объему безоблойной поковки шатуна для дорожного велосипеда. Выкатившийся из клиновых калибров нагретый полуфабрикат подают в ручей специального штампа, где за один ход пресса предложенным новым способом полуфабрикат безоблойной штамповкой профилируется в поковку велосипедного шатуна с конфигурацией конструктивных элементов по торцам и габаритным размером по длине 198 мм. Таким образом, предложенный способ получения поковки шатуна для дорожного велосипеда из мерной заготовки, по сравнению с используемым ранее традиционным способом объемной штамповки с образованием облоя при формировании его конструктивных очертаний, позволил ОАО МОТОВЕЛО сократить норму расхода металла, идущего на изготовление комплекта, состоящего из пары шатунов, на 184 грамма. Кроме этого, из производственного цикла исключены некоторые технологические операции такие, как обрезка заусенца, что позволило упростить и рационализировать производственный процесс,сократив энергозатраты и расход оснастки. Источники информации 1. Атрошенко А.П. и др. Металлосберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства. - Ленинград Машиностроение, 1990. - С. 44-46, 120-122. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5