PL231297B1

PL231297B1 - Method for forging in locked dies, preferably the stepped pinions

Info

Publication number: PL231297B1
Application number: PL420487A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Bulzak; Janusz Tomczak; Zbigniew Pater
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2019-02-28
Also published as: PL420487A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób kucia w matrycach zamkniętych, zwłaszcza stopniowanych wałków uzębionych.The subject of the invention is a method of forging in closed dies, in particular in stepped toothed rollers.

Dotychczas znane i stasowane są metody wytwarzania wałków uzębionych. Do najczęściej stosowanych zalicza się metody obróbki skrawaniem oraz metody obróbki plastycznej. Materiałem wyjściowym w technologii obróbki skrawaniem jest pręt walcowy o średnicy większej do średnicy maksymalnego stopnia wałka. W trakcie toczenia usuwane są kolejne warstwy materiału w celu uzyskania poszczególnych stopni wałka. Uzębienie uzyskiwane jest natomiast w końcowej fazie procesu poprzez frezowanie, dłutowanie lub szlifowanie. W celu zwiększenia wydajności oraz oszczędności materiału do wytwarzania stopniowanych wałków uzębionych stosowane są metody polegające na obróbce plastycznej metali i ich stopów. Informacje na temat kucia stopniowanych wałków uzębionych przedstawiono w książce autorstwa Turno A., Romanowski M., Olszewski M. Obróbka plastyczna kół zębatych, WNT, Warszawa 1975 r. Opisany proces realizowany jest z wykorzystaniem kuźniarki z poziomym podziałem matryc. Do realizacji procesu wykorzystuje się kilka wykroi w zależności od stopnia skomplikowania wałka uzębionego. W pierwszej kolejności kształtowany jest stopniowany wałek, natomiast w końcowym etapie przy użyciu stempla z wykrojem zębatym kształtowane jest uzębienie wałka. Innym procesem opisanym w tej książce jest proces wieloetapowego kucia wałków uzębionych na prasach korbowyc h. W pierwszej kolejności stosując połączenie procesów wyciskania i spęczania kształtowane są poszczególne stopnie wałka. W końcowym etapie procesu uzębienie wałka wykonywane jest metodą kucia.So far, methods for producing toothed shafts are known and used. The most frequently used methods are machining and plastic working methods. The starting material in the machining technology is a cylindrical rod with a diameter larger than the diameter of the maximum shaft grade. During turning, successive layers of material are removed in order to obtain individual stages of the roller. The toothing is obtained in the final stage of the process by milling, chiselling or grinding. In order to increase the efficiency and save material for the production of stepped toothed shafts, methods of plastic processing of metals and their alloys are used. Information on forging stepped toothed shafts is presented in the book by Turno A., Romanowski M., Olszewski M. Plastic processing of gear wheels, WNT, Warsaw 1975. The described process is carried out using a forging machine with a horizontal division of dies. Several cutouts are used for the implementation of the process, depending on the complexity of the toothed shaft. First, a stepped shaft is formed, and finally, the shaft toothing is formed using a punch with a toothed blank. Another process described in this book is the multi-stage forging of toothed shafts on connecting rod presses. First, the individual stages of the shaft are formed using a combination of extrusion and upsetting processes. At the end of the process, the shaft toothing is made by forging.

Znany jest również sposób kucia wałków uzębionych opisany w chińskim opisie wzoru użytkowego CN204486686. W sposobie tym wykorzystuje się dwa zestawy narzędziowe. W pierwszym zestawie kształtowany jest zarys wałka, natomiast drugi zestaw narzędziowy wykorzystywany jest do kształtowania uzębienia na jednym z wcześniej ukształtowanych stopni wałka.Also known is the method of forging toothed rollers described in the Chinese utility model CN204486686. This method uses two toolkits. In the first set, the outline of the shaft is formed, while the second set of tools is used to shape the toothing on one of the previously shaped shaft stages.

W opisie wzoru użytkowego CN203900353 przedstawiono sposób kucia wałka z uzębieniem. Sposobem tym można uzyskać wałek z dwoma stopniami walcowymi oraz znajdującym się pomiędzy stopniami walcowymi stopniem uzębionym. Zestaw narzędzi do realizacji tego sposobu składa się z trzech walcowych matryc oraz stempla. Jedna z matryc posiada wykrój uzębiony do kształtowania walcowych uzębień. Całość oprzyrządowania zamocowana jest w oprawach i współpracuje z prasami korbowymi.The description of the utility model CN203900353 shows the method of forging a roller with toothing. In this way, it is possible to obtain a shaft with two cylindrical stages and a toothed stage located between the cylindrical stages. The toolkit for this method consists of three cylindrical dies and a punch. One of the dies has a toothed cut for shaping cylindrical toothing. All the equipment is mounted in housings and cooperates with crank presses.

Cechą charakterystyczną obecnie znanych i stosowanych metod wytwarzania stopniowanych wałków uzębionych jest to, że ich wytwarzanie odbywa się w kilku etapach. Powoduje to, konieczność stosowania wielu operacji technologicznych do realizacji, których wykorzystuje się kilka zestawów narzędziowych. Zazwyczaj procesy te wymagają użycia kilku maszyn.A characteristic feature of the currently known and used methods of producing stepped toothed shafts is that their production takes place in several stages. As a result, it is necessary to use many technological operations for the implementation of which several tool sets are used. Typically, these processes require the use of several machines.

Celem wynalazku jest uproszczenie sposobu kucia stopniowanych wałków uzębionych poprzez zastosowanie matryc zamkniętych. Sposób pozwala na kształtowanie stopniowanych wałków uzębionych w jednej operacji z użyciem jednego zestawu narzędziowego oraz jednej maszyny.The object of the invention is to simplify the method of forging stepped toothed rollers by using closed dies. The method allows the formation of stepped toothed shafts in a single operation with one tool set and one machine.

Istotą sposobu kucia w matrycach zamkniętych, zwłaszcza stopniowanych wałków uzębionych jest to, że półfabrykat w kształcie odcinka pręta nagrzewa się do temperatury właściwej dla obróbki plastycznej na gorąco i umieszcza się w wykroju roboczym narzędzi, który utworzony jest przez dwie matryce oraz wkładkę uzębioną, następnie wprawia się w ruch postępowy stempel, który spęcza półfabrykat, po wypełnieniu przez półfabrykat wykroju roboczego zatrzymuje się stempel i nadaje mu się ruch powrotny, po zajęciu przez stempel położenia wyjściowego wprawią się w ruch postępowy wyrzutnik, który przemieszcza wkładkę uzębioną, w której znajduje się ukształtowany wałek uzębiony, przemieszczająca się wkładka uzębiona rozsuwa matryce, które poruszają się wzdłuż ścianki obejmy do momentu, gdy odległość między matrycami będzie większa od maksymalnej średnicy ukształtowanego wałka uzębionego.The essence of the method of forging in closed dies, especially stepped toothed shafts, is that the bar-shaped blank is heated to the temperature appropriate for hot forming and is placed in the tool blank, which is formed by two dies and a toothed insert, then set in the punch moves in a translational way, which compresses the blank, after filling the blank by the blank, the punch is stopped and is given a return movement, after the punch has taken its initial position, the ejector will move forward, which moves the toothed insert in which the shaped shaft is located toothed, moving toothed insert moves the dies apart, which move along the wall of the clamp until the distance between the dies is greater than the maximum diameter of the shaped toothed shaft.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala w jednej operacji kształtować stopniowane wałki z uzębieniem. Zmniejszenie liczby operacji wpływa korzystnie na zwiększenie wydajności oraz minimalizację ilości wymaganego oprzyrządowania. Realizacja procesu w matrycach zamkniętych pozwala kształtować wyroby ze zmniejszonym do wymaganego minimum naddatkiem na obróbkę wykańczającą. Sposób jest uniwersalny i może być stosowany do wszystkich metali i stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej.A beneficial effect of the invention is that it allows the formation of stepped rollers with toothing in one operation. Reducing the number of operations has a positive effect on increasing efficiency and minimizing the amount of equipment required. The implementation of the process in closed dies allows for the formation of products with an allowance for finishing reduced to the required minimum. The method is universal and can be applied to all metals and alloys intended for forming.

Wynalazek, został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój zestawu matryc w początkowej fazie procesu, fig. 2 przedstawia przekrój zestawu matryc w środkowej fazie procesu, fig. 3 przedstawia przekrój zestawu matryc w końcowej fazie procesu.The invention has been illustrated in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a cross-section of the die set at the beginning of the process, Fig. 2 shows a cross-section of the die set at the middle stage of the process, Fig. 3 shows a cross-section of the die set at the end of the process.

PL 231 297 B1PL 231 297 B1

Sposób kucia w matrycach zamkniętych, zwłaszcza stopniowanych wałków uzębionych polega na tym, że półfabrykat 1 w kształcie odcinka pręta nagrzewa się do temperatury właściwej dla obróbki plastycznej na gorąco i umieszcza się w wykroju roboczym 2, który utworzony jest przez dwie ma tryce 3a i 3b oraz wkładkę uzębioną 4. Następnie wprawia się w ruch postępowy z prędkością Vi stempel 5, który spęcza półfabrykat 1. Po wypełnieniu przez półfabrykat 1 wykroju roboczego 2 zatrzymuje się stempel 5, a następnie wprawia się w ruch powrotny z prędkością V2. Po zajęciu przez stempel 5 położenia wyjściowego wprawią się w ruch postępowy z prędkością V3 wyrzutnik 6, który przemieszcza z prędkością V3 wkładkę uzębioną 4, w której znajduje się ukształtowany wałek uzębiony 7. Poruszająca się z prędkością V3 wkładka uzębiona 4 rozsuwa matryce 3a i 3b, które poruszają się z prędkością V4 wzdłuż ścianki 8 obejmy 9 do momentu, gdy odległość L między matrycami 3a i 3b będzie większa od maksymalnej średnicy D ukształtowanego wałka uzębionego 7.The method of forging in closed dies, in particular with stepped toothed rollers, consists in heating the bar-shaped blank 1 to the temperature proper for hot forming and placing it in the working blank 2, which is formed by two bars 3a and 3b and The toothed insert 4. The punch 5 is then set in translation at speed Vi, which compresses the blank 1. After the blank 1 has filled the blank 2, the punch 5 is stopped and then set in motion at the speed V2. After the punch 5 takes its initial position, the ejector 6 will move with the speed V3, which moves the toothed insert 4 at the speed V3, in which there is a shaped toothed shaft 7. The toothed insert 4 moving at the speed V3 moves the dies 3a and 3b apart, which move at the speed V4 along the wall 8 of the clamp 9 until the distance L between the dies 3a and 3b is greater than the maximum diameter D of the shaped toothed shaft 7.

Półfabrykat 1 w kształcie odcinka pręta wykonanego ze stali początkowej średnicy 0 26 mm i długości 275 mm nagrzano do temperatury 1150°C i umieszczono w wykroju roboczym 2 utworzonym przez dwie matryce 3a i 3b oraz wkładkę uzębioną 4. Następnie wprawiono w ruch postępowy stempel 5 z prędkością 300 mm/s, który spęczał półfabrykat 1. Ruch stempla 5 po przebyciu drogi 200 mm wypełnieniu przez półfabrykat 1 wykroju roboczego 2 został zatrzymany. Następnie stempel 5 wprawiono w ruch powrotny z prędkością 300 mm/s. Po zajęciu przez stempel 5 położenia wyjściowego uruchomiono ruch postępowy wyrzutnika 6 z prędkością 100 mm/s, który przemieszczał z tą samą prędkością wkładkę uzębioną 4, w której znajdował się ukształtowany wałek uzębiony 7. Poruszająca się z prędkością 100 mm/s 15 wkładka uzębiona 4 powodowała rozsuwanie matryc 3a i 3b, które poruszały się z prędkością 101 mm/s wzdłuż ścianki 8 obejmy 9 do momentu, gdy odległość L między matrycami 3a i 3b wyniosła 65 mm i była większa od maksymalnej średnicy D = 56,5 mm ukształtowanego wałka uzębionego 7.The blank 1, in the shape of a bar segment, made of steel with an initial diameter of 26 mm and a length of 275 mm, was heated to a temperature of 1150 ° C and placed in a working blank 2 formed by two dies 3a and 3b and a toothed insert 4. Then the punch 5 was set in translational motion the speed of 300 mm / s, which swelled the blank 1. The movement of the punch 5 after traveling the 200 mm path to the filling by the blank 1 of the working blank 2 was stopped. The punch 5 was then set back in motion at a speed of 300 mm / s. After the punch 5 had taken its initial position, the forward movement of the ejector 6 was started at a speed of 100 mm / s, which moved the toothed insert 4 at the same speed, in which the shaped toothed shaft was located 7. Moving at a speed of 100 mm / s 15, toothed insert 4 caused the expansion of dies 3a and 3b, which moved at a speed of 101 mm / s along the wall 8 of the clamp 9 until the distance L between the dies 3a and 3b was 65 mm and was greater than the maximum diameter D = 56.5 mm of the shaped toothed shaft 7.

Claims

Patent claim

1. The method of forging in closed dies, especially stepped toothed rollers, characterized in that the bar-shaped blank (1) is heated to the temperature appropriate for hot forming and is placed in the working blank (2), which is formed by two the dies (3a) and (3b) and the toothed insert (4), then the punch (5) is set in translational motion at the speed (V1), which compresses the blank (1), after filling the blank (1) with the working blank (2) the punch (5) stops and then is set back in motion at speed (V2), after the punch (5) has taken the starting position, it will move forward at speed (V3), the ejector (6), which moves at speed (V3) ) toothed insert (4), in which there is a shaped toothed shaft (7), and toothed insert (4) moving at speed (V3), spreads dies (3a) and (3b), which move along with speed (V4) the wall (8) of the clamp (9) when the distance (L) between the dies (3a) and (3b) will be greater than the maximum diameter (D) of the shaped toothed shaft (7).