EA032210B1 - Rolling die-forming tool - Google Patents

Rolling die-forming tool Download PDF

Info

Publication number
EA032210B1
EA032210B1 EA201650077A EA201650077A EA032210B1 EA 032210 B1 EA032210 B1 EA 032210B1 EA 201650077 A EA201650077 A EA 201650077A EA 201650077 A EA201650077 A EA 201650077A EA 032210 B1 EA032210 B1 EA 032210B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
forming
die
angle
punch
rolling
Prior art date
Application number
EA201650077A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201650077A1 (en
Inventor
Игорь Владимирович Качанов
Максим Валентинович Кудин
Сергей Александрович Ленкевич
Александр Антонович Кособуцкий
Игорь Михайлович Шаталов
Original Assignee
Белорусский Национальный Технический Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский Национальный Технический Университет filed Critical Белорусский Национальный Технический Университет
Priority to EA201650077A priority Critical patent/EA032210B1/en
Publication of EA201650077A1 publication Critical patent/EA201650077A1/en
Publication of EA032210B1 publication Critical patent/EA032210B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

The invention is related to pressure metal working, in particular, to production of gears by rolling die-forming. The objective of the invention is widening of the process capabilities - development of a tool ensuring manufacture of bevel gears of high quality and improved precision. Said objective is attained by provision of a tool for gear forming by rolling that comprises a die and a punch that performs roll-around movement at a preset angle to the longitudinal axis of the die, wherein the tool has complicated shape-forming working surfaces consisting of several annular zones to form parts with different geometrical parameters so that the contact surface of the punch is formed by a conical calibrating surface and a conical holding surface connected by an annular compensation cavity, and the die is provided with a shape-forming annular cavity that forms a toothed gear rim, and with a pusher with an aligning cone, the cone-generating angle on a blank corresponding to the angle of intertooth slot of the die.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению зубчатых колес штамповкой обкатыванием. Целью изобретения является расширение технологических возможностей - разработка инструмента, обеспечивающего изготовление зубчатых конических колес высокого качества и повышенной точности. Поставленная задача достигается тем, что инструментом для штамповки обкатыванием зубчатых колес, который содержит матрицу и пуансон, совершающий обкатывающее движение под заданным углом по отношению к продольной оси матрицы, со сложными рабочими формообразующими поверхностями, состоящими из нескольких кольцевых зон для формообразования деталей с различными геометрическими параметрами, таким образом, что контактная поверхность пуансона образована конической калибрующей поверхностью и конической раздаточной поверхностью, сопряженными кольцевой компенсационной полостью, а матрица снабжена формообразующей кольцевой полостью, образующей зубчатый венец конического колеса, и толкателем с центрирующим конусом, при этом угол образующей конуса на заготовке соответствует углу впадин зубчатого венца матрицы.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the manufacture of gears by stamping by rolling. The aim of the invention is the expansion of technological capabilities - the development of a tool for the manufacture of bevel gears of high quality and high accuracy. The problem is achieved in that a tool for stamping by rolling in gears, which contains a matrix and a punch, making a rolling movement at a given angle with respect to the longitudinal axis of the matrix, with complex working forming surfaces consisting of several annular zones for forming parts with different geometric parameters , so that the contact surface of the punch is formed by a conical gage surface and a conical dispensing surface, is conjugated bubbled annular compensating cavity, and the matrix is provided with an annular molding cavity, forming a bevel gear toothing, and a pusher with a centering cone, wherein the cone angle corresponds to the angle on the workpiece depressions toothing matrix.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению зубчатых колес штамповкой обкатыванием.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the manufacture of gears by stamping by rolling.

Известен способ изготовления кольцеообразных поковок конических шестерен [1], включающий предварительную осадку исходной заготовки, неполную открытую прошивку и последующую объемную штамповку в одном трехручьевом штампе на штамповочном молоте с последующим нарезанием зубчатого венца.There is a method of manufacturing annular forgings of bevel gears [1], including preliminary draft of the initial billet, incomplete open firmware and subsequent volumetric stamping in one three-strand stamp on a stamping hammer with the subsequent cutting of the ring gear.

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость применяемого оборудования, изготовление сложного многоручьевого крупногабаритного штампа и невозможность формирования зубчатого венца.The disadvantage of this method is the high energy consumption of the equipment used, the manufacture of complex multi-ribbed large-sized stamp and the inability to form a ring gear.

Также известен способ [2] изготовления осесимметричных деталей типа зубчатое колесо, который включает формообразование рельефа на одной стороне и вытяжку наружного обода в процессе осадки заготовки путем сферодвижной штамповки со стороны, обращенной к торцу пуансона, после чего производят формообразование рельефа на другой стороне и калибровку с последующем нарезанием зубчатого венца.Also known is a method [2] for manufacturing axisymmetric parts such as a gear wheel, which includes shaping the relief on one side and drawing the outer rim during the draft of the workpiece by spherically rolling stamping from the side facing the end of the punch, and then shaping the relief on the other side and calibrate with subsequent cutting of the ring gear.

Недостатком данного способа является невозможность формирования зубчатого венца.The disadvantage of this method is the inability to form a ring gear.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инструмент для штамповки обкатыванием [3], содержащий матрицу и обкатывающийся пуансон с наклоненной по отношению к матрице продольной осью, со сложными рабочими формообразующими поверхностями, состоящими из нескольких участков для формообразования осесимметричных деталей переменной толщины для расширения технологических возможностей, уменьшения потребного усилия штамповки, а также повышения качества штампуемых деталей за счет уменьшения их неплоскостности.The closest in technical essence to the invention is a tool for stamping by rolling [3], containing a matrix and a rolling punch with a longitudinal axis inclined with respect to the matrix, with complex working forming surfaces consisting of several sections for forming axisymmetric parts of variable thickness to expand technological capabilities , reducing the required stamping effort, as well as improving the quality of stamped parts by reducing their non-flatness.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей - разработка инструмента, обеспечивающего изготовление зубчатых конических колес высокого качества и повышенной точности.The aim of the invention is the expansion of technological capabilities - the development of a tool for the manufacture of bevel gears of high quality and high accuracy.

Поставленная цель достигается инструментом для штамповки обкатыванием, который содержит матрицу и пуансон, совершающий обкатывающее движение под заданным углом по отношению к продольной оси матрицы, со сложными рабочими формообразующими поверхностями, состоящими из нескольких кольцевых зон для формообразования деталей с различными геометрическими параметрами, таким образом, что контактная поверхность пуансона образована конической калибрующей поверхностью и конической раздаточной поверхностью, сопряженными кольцевой компенсационной полостью, а матрица снабжена формообразующей кольцевой полостью, образующей зубчатый венец конического колеса, и толкателем с центрирующим конусом, при этом угол образующей конуса на заготовке соответствует углу впадин зубчатого венца матрицы.This goal is achieved by the rolling stamping tool, which contains a matrix and a punch that performs a rolling movement at a given angle with respect to the longitudinal axis of the matrix, with complex working forming surfaces consisting of several annular zones for forming parts with different geometric parameters, so that the contact surface of the punch is formed by a conical gage surface and a conical dispensing surface, conjugate ring compensation a cavity, and the matrix is provided with a shaping annular cavity forming a toothed ring of the bevel wheel, and a pusher with a centering cone, while the angle of the forming cone on the workpiece corresponds to the angle of the depressions of the ring gear of the matrix.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где изображена последовательность штамповки обкатыванием конического зубчатого колеса и положение инструмента относительно заготовки в процессе деформирования, при этом на фиг. 1 - установка заготовки в матрицу и начальная стадия штамповки, на фиг. 2 - промежуточная стадия - осадка заготовки до высоты полости матрицы, на фиг. 3 - завершающая стадия штамповки - формирование зубчатого венца и калибровка наружных размеров.The invention is illustrated by figures, which shows the sequence of stamping by rolling in a bevel gear and the position of the tool relative to the workpiece in the process of deformation, while in FIG. 1 - installation of the workpiece in the matrix and the initial stage of stamping, in FIG. 2 - an intermediate stage - the draft of the preform to the height of the cavity of the matrix, in FIG. 3 - the final stage of stamping - the formation of the ring gear and the calibration of the outer dimensions.

Инструмент для штамповки обкатыванием состоит из матрицы 1, в которой выполнены формообразующая полость с наружным диаметром ΌΜ и высотой Нм с нарезанным коническим зубчатым венцом 2 в соответствии с размерами готового конического колеса и выталкивателя 3 с центром 4; пуансона 5, формообразующая поверхность которого образована конической калибрующей поверхностью 6 и конической раздаточной поверхностью 7, сопряженными кольцевой компенсационной полостью 8, заготовка 9 располагается между матрицей 1 и пуансоном 5.The rolling stamping tool consists of a matrix 1, in which a forming cavity is made with an outer diameter Ό Μ and a height of N m with a cut bevel gear 2 in accordance with the dimensions of the finished bevel wheel and ejector 3 with center 4; a punch 5, the forming surface of which is formed by a conical gage surface 6 and a conical dispensing surface 7, paired with an annular compensation cavity 8, the workpiece 9 is located between the matrix 1 and the punch 5.

На заготовке 9 диаметром заготовки начальным Ό ЗАГ(н) и высотой заготовки начальной НЗАГ(н) со стороны формообразования зубчатого венца выполняют коническую часть с углом α1, соответствующим углу α2 впадин зубчатого винца 2 матрицы 1, и центрирующее отверстие (см. фиг. 1). Угол наклона конической части заготовки совпадает с углом наклона впадины зуба конического зубчатого венца 2 матрицы 1, позволяющим равномерно распределить пластическое течение заготовки в направлении формирования зубчатого венца и уменьшения усилия при окончательном заполнении формы матрицы.On the workpiece 9, the diameter of the workpiece with the initial Ό ZAG ( n ) and the height of the workpiece of the initial N ZAG ( n ) from the side of the tooth rim shaping is performed by the conical part with an angle α 1 corresponding to the angle α 2 of the trenches of the tooth screw 2 of the matrix 1, and a centering hole (see Fig. 1). The angle of inclination of the conical part of the workpiece coincides with the angle of inclination of the tooth cavity of the bevel gear 2 of the matrix 1, which allows you to evenly distribute the plastic flow of the workpiece in the direction of formation of the gear ring and reduce the force during the final filling of the matrix form.

Инструмент работает следующим образом.The tool works as follows.

В формообразующую полость матрицы 1 укладывают заготовку 9, совмещая ее центрирующее отверстие с центром 4 выталкивателя 3. Затем включают приводы сферодвижного пресса (на фигурах не показан), которые обеспечивают перемещение матрицы 1 и заготовки 9 в осевом направлении со скоростью νΜ навстречу пуансону 5, совершающему сложные обкатывающие движения под заданным углом γ по отношению к продольной оси матрицы 1 (см. фиг. 1).In the forming cavity of the matrix 1, the blank 9 is placed, combining its centering hole with the center 4 of the ejector 3. Then, the drives of the spherically movable press (not shown in the figures) are turned on, which allow the matrix 1 and the blank 9 to be moved in the axial direction with a speed ν Μ towards the punch 5, performing complex rolling movements at a given angle γ with respect to the longitudinal axis of matrix 1 (see Fig. 1).

В процессе деформации (см. фиг. 2) пуансон 5 конической раздаточной поверхностью 7 формирует в заготовке 9 наметку под отверстие ступицы зубчатого колеса, а вытесненный объем металла перераспределяется от центра к периферии конической калибрующей поверхностью 6, осуществляющей одновременно осадку заготовки 9 до высоты НЗАГ(п)=НМ с диаметром Ό ЗАГ(п). Пластическая деформация на данной стадии протекает без формирования зубьев конического колеса и направлена на снижение сопротивления деформированию за счет проработки структуры металла и повышения пластичности при тепловыделении в процессе деформации.In the process of deformation (see Fig. 2), the punch 5 with a tapered dispensing surface 7 forms a basting in the blank 9 under the hole of the gear wheel hub, and the displaced metal volume is redistributed from the center to the periphery with a tapered calibrating surface 6, which simultaneously deposits the workpiece 9 to the height H ZAG ( p ) = N M with a diameter Ό ZAG ( p ). Plastic deformation at this stage proceeds without the formation of the teeth of the bevel wheel and is aimed at reducing the resistance to deformation due to the study of the metal structure and increasing ductility during heat generation during deformation.

- 1 032210- 1 032210

На завершающей стадии (см. фиг. 3) коническая калибрующая поверхность 6 пуансона 5 закрывает полость матрицы 1 по внешнему диаметру, и деформация протекает в режиме закрытой штамповки, что обеспечивает благоприятную схему напряженно-деформированного состояния всестороннего неравномерного сжатия. На данной стадии формируется зубчатый венец конического колеса и происходит калибровка наружных размеров Ό заг(к)=Ом. По достижении максимальных значений напряжений в процессе калибровки они меняют свое направление, и металл начинает затекать в кольцевую компенсационную полость 8 до тех пор, пока высота заготовки НЗАГ(к) не достигнет требуемого размера готового изделия. Использование предлагаемого инструмента позволяет повысить качество за счет деформационной проработки структуры и повысить точность изделий. При этом повышаются эксплуатационные характеристики зубчатых колес.At the final stage (see Fig. 3), the conical gauge surface 6 of the punch 5 closes the cavity of the matrix 1 in outer diameter, and the deformation proceeds in the closed stamping mode, which provides a favorable stress-strain state of the comprehensive non-uniform compression. At this stage, the bevel of the conical wheel is formed and the external dimensions are calibrated Ό zag (k) = Ohm. Upon reaching maximum stress values during the calibration process, they change their direction, and the metal begins to flow into the annular compensation cavity 8 until the workpiece height N ZAG ( k ) reaches the required size of the finished product. Using the proposed tool can improve quality due to the deformation study of the structure and improve the accuracy of products. This increases the operational characteristics of gears.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки.Sources of information taken into account when filling out the application.

1. Способ штамповки кольцеобразных поковок конических шестерен диаметром 638 мм: Пат. КИ 2300439 С2 Российская федерация, МПК В21К 1/28 В.М. Тяжельников, Б.Г. Каплунов, С.П. Зуев, И.Я. Пыжов, А.В. Соколов, К.В. Анненков; Государственное образовательное учереждение высшего профессионального образования Южно-Уральский государственный университет - 2005123264/02; заявл. 21.07.2005; опубл. 10.06.2007, бюл. № 16.1. The method of stamping annular forgings of bevel gears with a diameter of 638 mm: Pat. KI 2300439 C2 Russian Federation, IPC V21K 1/28 V.M. Tyazhelnikov, B.G. Kaplunov, S.P. Zuev, I.Ya. Pyzhov, A.V. Sokolov, K.V. Annenkov; State educational institution of higher professional education South Ural State University - 2005123264/02; declared 07/21/2005; publ. 06/10/2007, bull. Number 16.

2. Способ изготовления осесимметричных заготовок: а.с. БИ 1738464 А1 СССР, В21К 1/28/В.С. Чистяков, А.В. Тюленев, В.А. Сурков и О.К. Апехтин; дата публ. 07.06.1992.2. A method of manufacturing axisymmetric billets: A. with. BI 1738464 A1 of the USSR, V21K 1/28 / V.S. Chistyakov, A.V. Tyulenev, V.A. Surkov and O.K. Apekhtin; public date 06/07/1992.

3. Инструмент для штамповки обкатыванием: а.с. БИ 1745395 А1 СССР, Β21Ό 37/12/А.С. Пшенишнюк, А.М. Мотрущенко; дата публ. 07.07.1992.3. Tool for stamping by rolling in: a.s. BI 1745395 A1 of the USSR, Β21Ό 37/12 / A.S. Pshenishnyuk, A.M. Motrushchenko; public date 07/07/1992.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Инструмент для штамповки обкатыванием, содержащий матрицу и пуансон, совершающий обкатывающее движение под заданным углом по отношению к продольной оси матрицы, со сложными рабочими формообразующими поверхностями, состоящими из нескольких кольцевых зон для формообразования деталей с различными геометрическими параметрами, отличающийся тем, что контактная поверхность пуансона образована конической калибрующей поверхностью и конической раздаточной поверхностью, сопряженными кольцевой компенсационной полостью, а матрица снабжена формообразующей кольцевой полостью, образующей зубчатый венец конического колеса, и толкателем с центрирующим конусом, при этом угол образующей конуса на заготовке соответствует углу впадин зубчатого венца матрицы.A rolling stamping tool comprising a die and a punch that performs a rolling motion at a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the die, with complex working forming surfaces consisting of several annular zones for forming parts with different geometric parameters, characterized in that the contact surface of the punch is formed conical gage surface and conical dispensing surface, paired with an annular compensation cavity, and the matrix is equipped with an orm-forming annular cavity forming a gear ring of a conical wheel, and a pusher with a centering cone, while the angle of the forming cone on the workpiece corresponds to the angle of the depressions of the gear ring of the matrix.
EA201650077A 2016-10-27 2016-10-27 Rolling die-forming tool EA032210B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201650077A EA032210B1 (en) 2016-10-27 2016-10-27 Rolling die-forming tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201650077A EA032210B1 (en) 2016-10-27 2016-10-27 Rolling die-forming tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201650077A1 EA201650077A1 (en) 2018-04-30
EA032210B1 true EA032210B1 (en) 2019-04-30

Family

ID=62045921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201650077A EA032210B1 (en) 2016-10-27 2016-10-27 Rolling die-forming tool

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA032210B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU613843A1 (en) * 1976-01-04 1978-07-05 Предприятие П/Я Р-6205 Apparatus for pressing metal workpieces
SU651671A3 (en) * 1974-09-28 1979-03-05 Кабель-Унд Металлверке Гутехоффнунгсхютте Аг (Фирма) Die for three-dimensional stamping of gears
US4313332A (en) * 1979-02-01 1982-02-02 The City University Rotary forging machine
RU2080202C1 (en) * 1995-03-27 1997-05-27 Акционерное общество открытого типа "ГАЗ" Method of manufacture of ball pins with reversed cone
RU2204455C2 (en) * 2001-02-27 2003-05-20 Воронежское ЗАО по выпуску тяжелых механических прессов Press for forming by rolling around

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU651671A3 (en) * 1974-09-28 1979-03-05 Кабель-Унд Металлверке Гутехоффнунгсхютте Аг (Фирма) Die for three-dimensional stamping of gears
SU613843A1 (en) * 1976-01-04 1978-07-05 Предприятие П/Я Р-6205 Apparatus for pressing metal workpieces
US4313332A (en) * 1979-02-01 1982-02-02 The City University Rotary forging machine
RU2080202C1 (en) * 1995-03-27 1997-05-27 Акционерное общество открытого типа "ГАЗ" Method of manufacture of ball pins with reversed cone
RU2204455C2 (en) * 2001-02-27 2003-05-20 Воронежское ЗАО по выпуску тяжелых механических прессов Press for forming by rolling around

Also Published As

Publication number Publication date
EA201650077A1 (en) 2018-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6292952B2 (en) Sizing method and sizing apparatus
CN102039346A (en) Opposite teeth extruding type fine-blanking die and fine-blanking method adopting same
CN103567338A (en) Metal element manufacturing method
US10022798B2 (en) Method for forming a crowning on a sintered component
CN107671132B (en) A kind of forming technology of speed torque-converters hub
US3675459A (en) Method for manufacturing bevel gears
EA032210B1 (en) Rolling die-forming tool
Kushnarev et al. Introduction of wheel production on a new pressing and rolling line
RU2300439C2 (en) Method for making ring-like cone gear wheel forged pieces
RU2584195C1 (en) Method of making cylindrical components with conical part
EP2149412B1 (en) Horizontal-press cold-forging machine with reduced-speed hammering
SU602283A1 (en) Method of making thin-wall sleeve-like articles
JP4653141B2 (en) Tooth formation method
JP2016101599A (en) Manufacturing method of tooth-shaped part and tooth-shaped part manufacturing device
EA033971B1 (en) Method for cold orbital forging of bevel gearwheel
RU2239512C1 (en) Method for making sleeve with flanges
RU2240202C2 (en) Hollow parts making method
JP2005103601A (en) Method for manufacturing tooth form component
JP2019051526A (en) Forging method
RU2092268C1 (en) Method of making articles such as sleeves and apparatus for performing the same
JP2006102821A (en) Method for forming tooth profile
SU946781A1 (en) Method of producing cylindrical gears
RU2241567C1 (en) Die set for hot forging of crank shaft
RU2253538C1 (en) Method for making articles such as wheels
UA141858U (en) METHOD OF MANUFACTURE OF HOLLOW PARTS OF SLEEVE TYPE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU