close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17530

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 17530
(13) C1
(19)
B 21J 13/02
(2006.01)
ШТАМП ДЛЯ СБОРКИ АРМИРУЮЩЕЙ ВСТАВКИ ПОРШНЯ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(21) Номер заявки: a 20101923
(22) 2010.12.30
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Волочко Александр Тихонович; Клушин Валерий Александрович; Изобелло Александр Юрьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) МОСИН Ф.В. Технология изготовления деталей из труб. - М.: МАШГИЗ,
1962. - С.157.
RU 2008113 C1, 1994.
RU 2087229 C1, 1997.
SU 489548, 1976.
BY 17530 C1 2013.10.30
(57)
Штамп для сборки армирующей вставки из внутреннего и внешнего колец поршня
двигателя внутреннего сгорания, включающий зажим, верхнюю и нижнюю плиты, на каждой из которых закреплен пуансон, отличающийся тем, что пуансоны установлены соосно
относительно друг друга, при этом каждый пуансон выполнен с возможностью отбортовки
Фиг. 1
BY 17530 C1 2013.10.30
внутреннего кольца собираемой армирующей вставки и содержит конусный участок с углом конусности в пределах от 5 до 15° для раздачи торцов внутреннего кольца, калибрующий участок длиной, соответствующей длине посадочной поверхности соединения
колец собираемой армирующей вставки, и участок для осадки внутреннего кольца с образованием бортов требуемой формы и высоты, а зажим выполнен с возможностью укладки
и фиксации в нем наружного кольца собираемой армирующей вставки и включает два
подпружиненных кольцевых съемника, каждый из которых охватывает соответствующий
пуансон и выполнен с ручьевыми калибрами.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано 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 относительно друг 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 относительно друг 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 позволяет 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 относительно друг друга
перед началом сборки (соединения) деталей, что снижает точность процесса сборки, отогнутые борта внутреннего кольца могут иметь разные значения.
В основу изобретения положена задача повышения производительности и качества
сборки армирующей вставки поршня ДВС за счет создания конструкции штампа, в кото2
BY 17530 C1 2013.10.30
ром 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
из внутреннего и внешнего колец поршня двигателя внутреннего сгорания, включающем
зажим, верхнюю и нижнюю плиты, на каждой из которых закреплен пуансон, пуансоны
установлены соосно относительно друг друга, при этом каждый пуансон выполнен с возможностью отбортовки внутреннего кольца собираемой армирующей вставки и содержит
конусный участок с углом конусности в пределах от 5 до 15° для раздачи торцов внутреннего
кольца, калибрующий участок длиной, соответствующей длине посадочной поверхности
соединения колец собираемой армирующей вставки, и участок для осадки внутреннего
кольца с образованием бортов требуемой формы и высоты, а зажим выполнен с возможностью укладки и фиксации в нем наружного кольца собираемой армирующей вставки и
включает два подпружиненных кольцевых съемника, каждый из которых охватывает соответствующий пуансон и выполнен с ручьевыми калибрами.
Технический результат реализован тем, что увеличены производительность сборки
армирующей вставки поршня ДВС в два раза и натяг по посадочным поверхностям наружного и внутреннего колец в радиальном направлении, а также уменьшена разница
объемов отогнутых бортов внутреннего кольца.
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 относительно друг 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 фигурами, где:
фиг. 1 - общий вид штампа: слева - верхняя часть штампа в крайнем верхнем положении (КВП), справа - верхняя часть штампа в крайнем 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 относительно друг друга.
Зажим 5 выполнен с возможностью укладки и фиксации в нем наружного кольца изготавливаемой армирующей вставки и включает подпружиненные кольцевые съемники (7; 8)
с ручьевыми калибрами, охватывающие пуансоны (3; 4). 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 внутрен3
BY 17530 C1 2013.10.30
ним кольцом 11. Для укладки наружного кольца 6 в штамп и 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 конусности α в пределах 5-15° и калибрующими участками 16 и 17 длиной, равной длине l посадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки, и участком (18 и 19) для осадки внутреннего кольца с образованием
бортов требуемой 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 зазором ∆ на 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
H7/e8 до H11/h11 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 h0 (фиг. 1), при этом рабочий ход штампа, затрачиваемый на деформацию внутреннего кольца 11, равен 2 h0.
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 конусности α в 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 h1.
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 кольца S до значения S1 на длине l, равной длине
посадочной поверхности соединения деталей армирующей вставки. Раздачу посадочных
поверхностей выполняют по схеме сжатия, при которой срединный участок внутреннего
4
BY 17530 C1 2013.10.30
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 h2.
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 К2130 за один ход пресса.
Наружное кольцо 6 (фиг. 1) выполняли из высоколегированного чугуна марки ЧН15Д7
толщиной 19 мм с полостью для масляного охлаждения в виде кольцевой проточки диаметром Ø 80,6Н7 мм, шириной 13 мм и глубиной 11,4 мм.
Внутреннее кольцо 11 (фиг. 1) изготавливали из стали 45 (наружный диаметр Ø
80,6е8 мм, толщина 1,5 мм, ширина 27 ± 0,1 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 α = 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 до 1,0 мм.
5
BY 17530 C1 2013.10.30
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 S = 1,5 мм до S1 = 1,0 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.
Источники информации:
1. Патент BY 6192, МПК F 02F 3/16; F 02F 5/00; F 16J 1/00; F 16J 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. BY 6192, МПК F 02F 3/16; F 02F 5/00; F 16J 1/00; F 16J 9/00, 2010.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
167 Кб
Теги
by17530, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа