PL248367B1 - Narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem - Google Patents

Abstract

Narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem, charakteryzuje się funkcjonalną konstrukcją. Ma cylindryczną podstawę (1) z wykonanym centrycznie otworem, w którym osadzony jest dolny stempel (3) posiadający fazowaną górną zewnętrzną krawędź. W płycie (1) umiejscowione są kolumny nośne (4) dociśnięte płytą i śrubami. Pomiędzy kolumnami nośnymi znajduje się matryca (7) z centrycznym otworem i fazowaną wewnętrzną dolną krawędzią. Matryca unieruchomiona jest klinami (11) znajdującymi się w przelotowych otworach (9) kolumn nośnych (4) i w otworach bocznych (10) matrycy (7). Od góry na matrycy (7) ułożone są warstwowo płaskie pierścienie z centrycznie wykonanymi otworami. Ilość płaskich pierścieni zależy od wysokości zastosowanego wsadu. Matryca (7) i płaskie pierścienie posiadają współosiowe otwory w których zaprasowane są kolumny naciskowe od góry połączone ze sobą płytą naciskową. W centrycznym otworze matrycy (7) i warstwowo ułożonych pierścieniach (10) znajduje się wsad, do którego przylega stempel, natomiast w drugiej operacji wytwarzania tulei z kołnierzem do płyty naciskowej przylega stempel talerzowy. Korzystnym jest, aby fazowana zewnętrzna górna krawędź stempla dolnego (3) i fazowana wewnętrzna dolna krawędź matrycy (7) tworzyły prześwit o kącie nachylenia do pionowej osi narzędzia w zakresie od 5° do 30°.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem według sposobu polegającego na połączonym schemacie wyciskania kątowego i prasowania, które może znaleźć zastosowanie w przemyśle maszynowym, w szczególności do wytwarzania tulejek z kołnierzem wyposażonych w wielowypust lub uzębienie wewnętrzne.

Znane są i opisywane w literaturze różne rozwiązania dotyczące sposobu wytwarzania oraz budowy narzędzi do wytwarzania tulei z kołnierzem.

Z polskiego opisu patentowego PL 220138 B1 znane jest urządzenie do wywijania kołnierza składające się z narzędzia zewnętrznego, narzędzia wewnętrznego, trzpienia i matrycy dzielonej, które charakteryzuje się tym, że wewnątrz matrycy dzielonej w kształcie pierścienia znajduje się współosiowo trzpień oraz dwa narzędzia jedno wewnętrzne, a drugie zewnętrzne. Obydwa narzędzia w kształcie stożka ściętego umieszczone są na zewnątrz matrycy dzielonej i trzpienia. Osie narzędzi znajdują się w tej samej płaszczyźnie co oś symetrii trzpienia.

Z polskiego opisu patentowego PL 219456 B1 znane jest narzędzie do wywijania końca rury z jednoczesnym prasowaniem, obwiedniowym, zwłaszcza wyrobów cylindrycznych drążonych typu rura o dowolnej długości w układzie poziomym z zastosowaniem trzpienia rozprężnego, stempla i matrycy dzielonej, którego istotą jest to, że stempel ma trzpień kształtujący składający się z trzech stożków: wywijającego, kalibrującego i pilotującego. Stempel i/lub matryca dzielona mają dowolny wykrój kształtujący, a trzpień rozprężny składa się z tulei rozprężnej dzielonej trzysegmentowej, pierścieni sprężystych spinających oraz układu rozprężnego.

Z polskiego opisu patentowego PL 235009 znane jest rozwiązanie dotyczące narzędzia do wytwarzania tulei z kołnierzem metodą wyciskania i prasowania, które posiada cylindryczny korpus i płytę z wykonanym centrycznie otworem, które są zamocowane do stołu prasy za pomocą połączenia gwintowego. W korpusie umiejscowione są dwa suwliwe stemple o zróżnicowanej średnicy: górny i dolny.

Stempel górny, o mniejszej średnicy, zaopatrzony jest od góry w kołnierzową podstawę, która połączona jest z płytą górną napędzaną przez trawersę prasy, zaś od dołu ma fazowaną krawędź. Natomiast stempel dolny, o większej średnicy, połączony jest z wyrzutnikiem hydraulicznym prasy. W dolnej części korpusu do płyty nierozłącznie przymocowana jest tuleja pełniąca funkcję pojemnika na wsad, której średnica wewnętrzna odpowiada średnicy zewnętrznej części roboczej - stempla dolnego. Do tulei od góry nierozłącznie przymocowana jest pierścieniowa matryca, która ma od wewnątrz skośną ściankę.

Również z opisu patentowego nr PL 232713 znane jest rozwiązanie dotyczące sposobu współbieżnego wyciskania tulei z kołnierzem, zgodnie z którym wsad umieszcza się na trzpieniu dociskowym zaopatrzonym w kołnierzową podstawę i mającym od strony rurowego pojemnika fazowaną górną krawędź. Następnie wsad dociska się stemplem górnym aż do wyciśnięcia przez otwór pierścieniowej matrycy stożkowej tulei o odpowiedniej grubości dna. Pierścieniową matrycę mającą skośną, dwustopniową ściankę wewnętrzną o nachyleniu ścianki od strony rurowego pojemnika odpowiadającemu kątowi sfazowania górnej krawędzi trzpienia dociskowego, przemieszcza się wzdłuż trzpienia dociskowego w kierunku jego kołnierzowej podstawy powodując dalsze plastyczne kształtowanie stożkowej tulei poprzez wydłużanie i redukowanie grubości jej ścianki. Spodem pierścieniowej matrycy dociska się wsad do kołnierzowej podstawy trzpienia dociskowego formując kołnierz tulei.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji narzędzia do wytwarzania tulei z kołnierzem, którego tulejek z kołnierzem wyposażony jest w wielowypust lub uzębienie wewnętrzne.

Istotą wynalazku jest narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem zawierające podstawę z centrycznym otworem, w którym osadzony jest suwliwie dolny stempel, oraz w podstawie osadzone kolumny nośne dociśnięte płytą i śrubami charakteryzujące się tym, że ma suwliwą pierścieniową matrycę z centrycznym otworem o fazowanej dolnej krawędzi i o średnicy wewnętrznej nie mniejszej niż średnica wsadu, z nie mniej niż trzema wykonanymi od góry nieprzelotowymi otworami oraz z nie mniej niż trzema nieprzelotowymi bocznymi otworami. Korzystnie dolny stempel ma fazowaną górną krawędź o kącie fazowania takiej samej wartości jak kąt fazowania dolnej krawędzi centrycznego otworu. Korzystnie matryca ma na powierzchni bocznej po obwodzie nie mniej niż trzy wyżłobienia w kształcie półkolistym lub okrągłym o promieniach w zakresie od 1/4 do 1/1 wartości średnic kolumn nośnych. Korzystnie w otworach matrycy osadzone są kolumny nośne, na których osadzona jest góry pasowo płyta naciskowa. Korzystnie kolumny nośne mają przelotowe otwory usytuowane współosiowo z otworami matrycy, przy czym przelotowe otwory i otwory mają takie same średnice.

Narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem, według wynalazku charakteryzuje się konstrukcją, w której matryca pełni jednocześnie funkcję pojemnika na rozgrzany wsad oraz funkcję narzędzia formującego półwyrób poprzez wyciskanie, oraz gotowy wyrób poprzez kalibrowanie, wydłużanie, wywijanie i prasowanie kołnierza. Narzędzie ma kolumny nośne osadzone w płycie podstawy narzędzia, korzystnie jest zastosować nie mniej niż trzy kolumny z uwagi na wystarczającą stabilność trójpunktowego podparcia lub cztery kolumny z uwagi na odpowiednie prowadzenie ruchomych narzędzi, w których przelotowo osadzone są kliny podtrzymujące matrycę i blokujące ruch matrycy. Otwory w kolumnach na kliny blokujące usytuowane są współosiowo z bocznymi otworami w matrycy w ten sposób, że kliny blokujące po przejściu przez przelotowe otwory w kolumnach zostają osadzone w bocznych nie przelotowych otworach matrycy blokując możliwość jej poosiowego przemieszania się wzdłuż kolumn. Matryca w dolnej części od wewnątrz ma fazowaną krawędź. Matryca dodatkowo ma nawiercone górne otwory, w których osadzone są kolumny naciskowe połączone ze sobą od góry tarczą z centrycznym otworem. Otwór centryczny umożliwia swobodny ruch stempla wyciskającego tuleję. Na matrycę od góry nakładane są warstwami płaskie pierścienie w ilości zależnej od wysokości wsadu. W płaskich pierścieniach wykonane są otwory rozmieszczone współosiowo z otworami matrycy i o analogicznych średnicach, w których pasowo osadzone są kolumny naciskowe. W płycie narzędzia wykonany jest centryczny otwór, w którym osadzony jest stempel dolny z możliwością poosiowego ruchy w dół i w górę. Górna krawędź dolnego stempla od zewnątrz jest fazowana a fazowanie dolnego stempla jest równoległe do fazowania wewnętrznej dolnej krawędzi matrycy. Korzystnie jest aby kąt nachylenia obu linii równoległych do osi pionowej narzędzia zawierał się w przedziale od 10° do 30°. Położenie stempla i matrycy powoduje pierścieniowy prześwit, przez który w procesie odkształcania wyciskany jest wsad. W narzędziu według wynalazku podczas ruchu matrycy stosowana jest płyta naciskowa do napędzania kolumn naciskowych.

Zaletą konstrukcji narzędzia według wynalazku w stosunku do znanych rozwiązań a zwłaszcza rozwiązania PL235009 jest to, że matryca na obwodzie posiada półkoliste frezowania o promieniach równych połowie średnicy kolumn nośnych, które podczas przemieszczania się matrycy pełnią rolę prowadnic i zapewniają minimalizację kontaktu ruchomej matrycy z konstrukcją nośną narzędzia, co wpływa w znaczny sposób na zmniejszenie siły tarcia pomiędzy narzędziami i zmniejsza stopień zużycia oprzyrządowania. Brak zastosowania cylindrycznej obudowy narzędzia powoduje że konstrukcja narzędzia jest otwarta przez co umożliwia łatwe dostarczanie smaru do narzędzi bez konieczności demontażu konstrukcji i przerywania produkcji oraz obniża masę narzędzia i koszt jego wytworzenia. Ponadto w wyniku zastosowania ruchomej matrycy podczas procesu formowania wyrobu nie zachodzi potrzeba stosowania ruchomego dolnego stempla do wyciskania półwyrobu. Stempel dolny uruchamiany jest jedynie po skończonym procesie wytwarzania celem usunięcia gotowego wyrobu z narzędzia. Pozwala to przede wszystkim na znaczną oszczędność energii w procesie odkształcania plastycznego. Dodatkowo unikatowość rozwiązania narzędzia polega na tym, że matryca wykorzystywana jest w pierwszej fazie procesu do wyciskania ścianki a drugim etapie procesu, do kształtowania wyrobu poprzez kalibrowanie grubości ścianki tulei, wydłużanie tulei, wywijanie kołnierza oraz prasowanie kołnierza.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny narzędzia przez matrycę, fig. 2 przedstawia schematycznie przekrój wzdłużny narzędzia w stanie wyjściowym, fig. 3 przekrój wzdłużny po wyciśnięciu półwyrobu tulei stożkowej bez kołnierza, fig. 4 przekrój wzdłużny po otrzymaniu gotowego wyrobu, fig. 5 przedstawia w rzucie aksonometrycznym schemat ułożenia matrycy względem kolumn nośnych, fig. 6 przedstawia rzut i przekrój przez matrycę z uwidocznionymi prowadnicami oraz otworami. Jednocześnie fig. 2, fig. 3, fig. 4 przedstawiają zasadę działania narzędzia w poszczególnych sekwencjach wytwarzania tulei z kołnierzem.

Narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem ma podstawę 1 z centrycznym otworem 2 w którym suwliwie osadzony jest dolny stempel 3. W podstawie 1 osadzone są na stałe kolumny nośne 4 poprzez docisk płytą 5 za pomocą śrub 6. Do kolumn nośnych 4 przylega matryca 7 w ten sposób, że ma wyfrezowane półkoliste rowki 8 o promieniu równym połowie średnicy kolumn nośnych 4. Matryca 7 i kolumny nośne 4 mają wykonane współosiowe otwory odpowiednio 9 i 10 o równych średnicach, w których znajdują się kliny 11, przy czym w kolumnach nośnych 4 wykonane otwory 9 są przelotowe, natomiast w matrycy 7 wykonane są nieprzelotowe boczne otwory 10. Matryca 7 posiada centryczny otwór 12 w którym znajduje się wsad 13 podparty od dołu dolnym stemplem 3 oraz wykonane od góry otwory 14, w których osadzone są kolumny naciskowe 15. Od góry na matrycy 7 ułożone są segmentowo płaskie pierścienie 16 z otworami wykonanymi współosiowo do otworów matrycy 7, tak aby kolumny naciskowe wchodziły pasowo w otwory pierścieni 16 i otwory matrycy 7. Płaskie pierścienie 16 ułożone warstwowo są w ten sposób, że ostatni pierścień znajduje się powyżej górnej krawędzi wsadu 13. Kolumny naciskowe 15 połączone są ze sobą płytą naciskową 17 posiadającą centryczny otwór, w którym swobodnie przemieszczany jest górny stempel 18. Do wprowadzania kolumn naciskowych 15 w ruch służy stempel talerzowy 19.

Zasada działania narzędzia do wytwarzania tulei z kołnierzem polega na tym, że po umieszczeniu wsadu 13 na dolnym stemplu 3 i w centrycznym otworze 12 początkowo unieruchomionej klinami 11 matrycy 7 z warstwowo na niej ułożonymi płaskimi pierścieniami 16 następuje nacisk na wsad 13 górnym stemplem 18. Wsad 13 dociska się stemplem 18, powodując wyciskanie materiału wsadowego według sposobu współbieżnego i sposobu kątowego. Materiał wsadu 13 wyciskany jest przez prześwit kątowy pomiędzy fazowaną od wewnątrz dolną krawędzią matrycy 7 a fazowaną od zewnątrz górną krawędzią stempla dolnego 3. Podczas wyciskania współbieżnego i kątowego powstaje półwyrób w postaci stożkowej tulei o kącie nachylenia ścianki odpowiadającemu kątowi nachylenia prześwitu pomiędzy matrycą 7 a dolnym stemplem 3 i o średnicy większej niż średnica dolnego stempla 3. Stempel 18 dociska wsad 13 do dolnego stempla 3 do momentu uzyskania założonej grubości dna tulei stożkowej, po czym kliny 11 zostają usunięte z bocznych otworów 10 matrycy 7 a kolumny naciskowe 15 działając siłą nacisku od stempla talerzowego 19 przesuwają matrycę 7 w kierunku płyty 5 wzdłuż kolumn nośnych 4, jednocześnie kształtując matrycą 7 ściankę tulei do założonej grubości, wydłużając tuleję, w dalszej kolejności wywijając kołnierz na płycie 5 i ostatecznie prasując kołnierz do złożonego kształtu i wymiaru. Matryca 7 podczas wytwarzania tulei z kołnierzem przesuwa się po kolumnach nośnych 4 za pomocą wyfrezowanych półkolistych rowków 8. Po zakończeniu operacji wytwarzania wyrobu tulei z kołnierzem, dolny stempel 3 zostaje usunięty z narzędzia przez centryczny otwór 2 w podstawie 1, pozostawiając na płycie 5 gotowy wyrób w postaci tulei z kołnierzem. Matryca 7 za pomocą dolnego stempla 3 ustawiana jest do pozycji wyjściowej, po czym kliny 11 wsuwane są w otwory boczne 9 matrycy celem jej ponownego zablokowania.

Claims (5)

1. Narzędzie do wytwarzania tulei z kołnierzem zawierające podstawę z centrycznym otworem, w którym osadzony jest suwliwie dolny stempel, oraz w podstawie osadzone kolumny nośne dociśnięte płytą i śrubami, znamienne tym, że ma suwliwą pierścieniową matrycę (7) z centrycznym otworem (12) o fazowanej dolnej krawędzi i o średnicy wewnętrznej nie mniejszej niż średnica wsadu (13), z nie mniej niż trzema wykonanymi od góry nieprzelotowymi otworami (14) oraz z nie mniej niż trzema nieprzelotowymi bocznymi otworami (10).

2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że dolny stempel (3) ma fazowaną górną krawędź o kącie fazowania takiej samej wartości jak kąt fazowania dolnej krawędzi centrycznego otworu (12).

3. Narzędzie według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że matryca (7) ma na powierzchni bocznej po obwodzie nie mniej niż trzy wyżłobienia (8) w kształcie półkolistym lub okrągłym o promieniach w zakresie od 1/4 do 1/1 wartości średnic kolumn nośnych (4).

4. Narzędzie według zastrz. 1, 2 lub 3, znamienne tym, że w otworach (14) matrycy (7) osadzone są kolumny nośne (15), na których osadzona jest góry pasowo płyta naciskowa (17).

5. Narzędzie według zastrz. 1, 2, 3 lub 4, znamienne tym, że kolumny nośne (4) mają przelotowe otwory (9) usytuowane współosiowo z otworami (10) matrycy (7), przy czym przelotowe otwory (9) i otwory (10) mają takie same średnice.