RU2312731C1 - Method for cutting off heads of rod articles and tool for performing the same - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly manufacture of rod like fastening articles with heads having curvilinear supporting surface, such as clamp bolts for joining rails of railway road.

SUBSTANCE: cutting off operation is realized by means of tool having die, punch and knocking out member. Rod portion of blank of rod article is placed in hole of die having recess. At initial stage of cutting off operation by action of punch upon end face of head the last is embedded into cut-off die. Then simultaneously punch and cutting edges of die are cut into body of head at clamping cut-off metal between end surfaces of punch and die. Said cut-off metal is separated from head by pushing rod article through opening of punch. Cutting edges of die are cut into bode of head by depth consisting of 0.65 - 0.80 of height of article head while preventing contact of faces of head part placed between cutting edges of die with die surface. Distance between cutting edges of die providing cutting-off of mutually opposite faces of head consists of 0.95 - 0.99 of similar distance between cutting edges of punch. Height of die recess consists of 0.65 - 0.80 of head height.

EFFECT: improved quality of articles, enhanced strength of tool.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к метизному и машиностроительному производствам, и может быть использовано при изготовлении стержневых крепежных изделий с головками, имеющими плоский торец и криволинейную опорную поверхность, в частности, клеммных ботов.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to hardware and machine-building industries, and can be used in the manufacture of rod fasteners with heads having a flat end and a curved supporting surface, in particular, terminal bots.

Известен способ обрезки головок стержневых изделий, включающий врезание обрезного пуансона в торцевую поверхность головки с противоположной по отношению к стержню стороны при опирании на матрицу опорной поверхностью головки, находящейся внутри проекции режущего контура обрезного инструмента на плоскость, перпендикулярную оси стержня, с последующим дорезанием головки приложением осевого усилия к торцу стержня, причем врезание обрезного пуансона в головку производят с опиранием головки на матрицу частью опорной поверхности в виде узкого кольца (патент РФ №2083311 «Способ обрезки головок стержневых изделий», МПК В21J 5/02).A known method of trimming the heads of rod products, including cutting the edged punch into the end surface of the head from the opposite side to the rod when resting on the matrix with the support surface of the head located inside the projection of the cutting contour of the cutting tool on a plane perpendicular to the axis of the rod, followed by cutting the head with an axial application efforts to the end face of the rod, and cutting the edged punch into the head is made with the head resting on the matrix with a part of the supporting surface in the form of knots rings (RF patent No. 2083311 "Method for trimming the heads of rod products", IPC B21J 5/02).

Недостаток известного технического решения связан с тем, что контакт головки заготовки с матрицей происходит по узкому кольцу, а толщина срезаемого слоя при формировании головки болта имеет существенные размеры. Это приводит к возникают значительных усилий обрезки, которые воспринимаются опорной поверхностью головки. Малая площадь контакта и значительные усилия приводят к возникновению значительных напряжений в месте контакта, которые, в свою очередь, вызывают пластические деформации, что приводит к искажению опорной поверхности головки изделия. При дорезании головки на выталкиватель действуют значительные усилия, которые вызывают его поломку.A disadvantage of the known technical solution is due to the fact that the contact of the workpiece head with the matrix occurs along a narrow ring, and the thickness of the shear layer during the formation of the bolt head has significant dimensions. This leads to significant trimming efforts that are perceived by the support surface of the head. The small contact area and significant efforts lead to the occurrence of significant stresses at the contact point, which, in turn, cause plastic deformations, which leads to distortion of the supporting surface of the head of the product. When cutting the head on the ejector, significant forces act that cause it to break.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ обрезки изделий, преимущественно стержневых с криволинейной опорной поверхностью головки, включающий установку заготовки в обрезную матрицу и последующую обрезку с отделением обрезаемого металла от изделия периферийных участков головки пуансоном со стороны торцевой ее поверхности с одновременным упором головки на обрезную матрицу (патент РФ №2041763 «Способ обрезки изделий», МПК В21К 1/30). Обрезка головки осуществляется в два этапа. На первом этапе пуансон, имеющий плоский рабочий торец, внедряется в торцевую поверхность головки. При этом без опирания на торец матрицы обрезаются грани, примыкающие к меньшим сторонам прямоугольника, и предварительно надрезают грани, примыкающие к большим сторонам прямоугольника, на втором этапе окончательно обрезают грани, примыкающие к большим сторонам прямоугольника, путем проталкивания головки болта через отверстие пуансона с помощью выталкивателя, которому сообщается движение в осевом направлении.Closest to the technical nature of the present invention is a method of trimming products, mainly rod with a curved supporting surface of the head, comprising installing the workpiece in the trimming matrix and subsequent trimming with the separation of the metal being cut from the product of the peripheral portions of the head with a punch from the side of its end surface with the head resting on edged matrix (RF patent No. 2041763 "Method for trimming products", IPC B21K 1/30). Trimming the head is carried out in two stages. At the first stage, a punch having a flat working end face is inserted into the end surface of the head. In this case, without abutment on the end face of the matrix, the edges adjacent to the smaller sides of the rectangle are cut off and the edges adjacent to the larger sides of the rectangle are pre-cut, at the second stage, the edges adjacent to the larger sides of the rectangle are finally cut by pushing the bolt head through the hole of the punch using the ejector which is informed of axial movement.

Недостатки известного технического решенияThe disadvantages of the known technical solutions

1. Низкое качество изделий в связи с образованием сколов и заусенцев на гранях, примыкающих к меньшим сторонам прямоугольника, в связи с отсутствием контакта заготовки с матрицей.1. The low quality of products due to the formation of chips and burrs on the faces adjacent to the smaller sides of the rectangle, due to the lack of contact of the workpiece with the matrix.

2. Низкая стойкость выталкивателя в связи со значительными усилиями, действующими на него в процессе выталкивания, так как на окончательном этапе обрезки головки при проталкивании заготовки через отверстие пуансона срезаемая площадь имеет значительную величину (высота участков, срезаемых на конечном этапе обрезки, равна высоте сферического углубления на торцевой поверхности матрицы).2. The low resistance of the ejector due to the considerable efforts acting on it during the ejection process, since at the final stage of cutting the head when pushing the workpiece through the hole of the punch, the area to be cut is significant (the height of the sections cut off at the final stage of cutting is equal to the height of the spherical recess on the end surface of the matrix).

Известен инструмент для двухсторонней обрезки головок болтов, содержащий соосно установленные пуансон, матрицу и выталкиватель, причем у матрицы и пуансона выполнены отверстия. Пересечения боковых поверхностей отверстий с рабочими торцевыми поверхностями образуют режущие кромки, причем у матрицы расстояние между режущими кромками, обрезающими противоположные грани головки изделия, равно аналогичному расстоянию у пуансона (а.с. №274632 «Неподвижная матрица обрезного автомата», МПК В21К 1/50).A known tool for two-sided trimming of the heads of the bolts, containing coaxially mounted punch, die and ejector, moreover, holes are made for the matrix and punch. The intersections of the side surfaces of the holes with the working end surfaces form cutting edges, and the distance between the cutting edges of the matrix cutting the opposite faces of the product head is equal to the same distance as the punch (AS No. 274632 “Fixed matrix of the edged machine”, IPC V21K 1/50 )

При использовании известного технического решения при обрезке существенно усложняется настройка инструмента, так как необходимо обеспечить параллельность режущих кромок, обрезающих соответствующие грани головки болта.When using the known technical solution during trimming, the tool setting is significantly complicated, since it is necessary to ensure parallelism of the cutting edges cutting off the corresponding faces of the bolt head.

Задачей изобретения является повышение качества стержневых изделий за счет устранения сколов и заусенцев на опорной поверхности головки изделий, а также повышение стойкости выталкивателя за счет снижения усилий выталкивания на окончательном этапе обрезки головки.The objective of the invention is to improve the quality of core products by eliminating chips and burrs on the supporting surface of the head of the product, as well as increasing the resistance of the ejector due to the reduction of ejection forces at the final stage of trimming the head.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью, включающем установку заготовки стержневого изделия стержневой частью в отверстие обрезной матрицы, врезание в головку заготовки пуансона, выполненного с отверстием, с зажатием срезаемого металла между торцевыми поверхностями пуансона и обрезной матрицы и отделение срезаемого металла от головки путем проталкивания стержневого изделия через отверстие пуансона путем приложения осевого усилия от выталкивателя к торцу стержневой части изделия, используют матрицу с режущими кромками, а на начальном этапе обрезки головку заготовки стержневого изделия предварительно внедряют в обрезную матрицу путем воздействия пуансоном на торцевую поверхность головки, затем производят врезание в головку заготовки пуансона одновременно с врезанием в нее режущих кромок обрезной матрицы, при этом врезание режущих кромок обрезной матрицы осуществляют на глубину, составляющую 0,65...0,80 высоты головки изделия, без контактирования части головки, находящейся между режущими кромками матрицы, с поверхностью матрицы.The essence of the invention lies in the fact that in the known method of trimming the heads of rod products with a curved supporting surface, which includes installing the rod product blank with the rod part in the hole of the trimming matrix, inserting a punch made with the hole into the head of the blank with clamping the cut metal between the end surfaces of the punch and the cut matrix and the separation of the metal being cut from the head by pushing the rod product through the hole of the punch by applying axial force from the to the end face of the core part of the product, use a matrix with cutting edges, and at the initial stage of trimming, the head of the workpiece of the rod product is preliminarily inserted into the cutting matrix by impacting the punch on the end surface of the head, then the die is cut into the head of the punch at the same time as the cutting edges are cut into it matrix, while cutting the cutting edges of the cutting matrix is carried out to a depth of 0.65 ... 0.80 of the height of the head of the product, without contacting part of the head, finding Xia between the cutting edges of the matrix, with the matrix surface.

Кроме того, в инструменте для осуществления способа, содержащем соосно установленные пуансон с отверстием под головку стержневого изделия, матрицу с отверстием и углублением под упомянутую головку и выталкиватель, при этом боковые поверхности отверстия пуансона и углубления матрицы при пересечении с их рабочими торцевыми поверхностями образуют режущие кромки для обрезания граней головки заготовки изделия, расстояние между режущими кромками матрицы, обеспечивающими обрезание противоположных граней головки, составляет 0,95...0,99 аналогичного расстояния между режущими кромками пуансона, а высота углубления в матрице под головку стержневого изделия составляет 0,65...0,80 высоты головки.In addition, in the tool for implementing the method, containing a coaxially mounted punch with a hole for the head of the rod product, a matrix with a hole and a recess for the said head and the ejector, the side surfaces of the hole of the punch and the recess of the matrix when they intersect with their working end surfaces form cutting edges for trimming the faces of the head of the workpiece, the distance between the cutting edges of the matrix, providing trimming of the opposite faces of the head, is 0.95 ... 0.99 analogues the total distance between the cutting edges of the punch, and the height of the recess in the matrix under the head of the core product is 0.65 ... 0.80 of the height of the head.

На фиг.1 показана заготовка стержневого изделия и положение обрезного инструмента в начальный момент процесса врезания головки в матрицу; на фиг.2 - положение заготовки и инструмента в конечный момент врезания пуансона и матрицы в головку; на фиг.3 - дорезанием головки с отделением срезаемого металла и проталкиванием изделия через отверстие пуансона; на фиг.4 - конструкция инструмента для осуществления способа.Figure 1 shows the workpiece of the rod product and the position of the edged tool at the initial moment of the process of cutting the head into the matrix; figure 2 - the position of the workpiece and the tool at the final moment of cutting the punch and die into the head; figure 3 - cutting the head with the separation of the cut metal and pushing the product through the hole of the punch; figure 4 - construction of a tool for implementing the method.

Способ обрезки головок стержневых изделий преимущественно с плоским торцом и криволинейной опорной поверхностью осуществляется следующим образом. Заготовка, представляющая собой стержень 1 с головкой 2, которая имеет плоский торец 3 и криволинейную опорную поверхность 4, стержневым участком 1 устанавливается в отверстие матрицы 5, которая на рабочем торце имеет углубление 6 с режущими кромками 7 (фиг.1). На начальном этапе обрезки при движении пуансона 8 в сторону заготовки происходит врезание режущих кромок 7 матрицы 5 в криволинейную опорную поверхность 4 головки 2. При этом часть опорной поверхности 4 головки 2, примыкающая к стержню 1 и находящаяся внутри проекции режущего контура обрезного инструмента на плоскость, перпендикулярную оси стержня 1, с матрицей 5 не контактирует. На следующем этапе обрезки в головку 2 внедряются режущие кромки 9 пуансона 8. При этом у матрицы 5 расстояние а между режущими кромками 7, обрезающими грани, составляет (0,95...0,99) в, где в - расстояние между режущими кромками 9 пуансона 8. В конце этапа срезаемый металл 10 зажимается между торцевыми поверхностями матрицы 5 и пуансона 8 (фиг.2). На конечном этапе обрезки головки в работу вступает выталкиватель 11, который проталкивает изделие через отверстие 12 пуансона 8. При этом срезаемый металл 10 отделяется от головки 2, причем поверхности, обрезанные режущими кромками 7 матрицы 5, с режущими кромками 9 пуансона 8 не контактируют (фиг.3).The method of trimming the heads of rod products mainly with a flat end and a curved supporting surface is as follows. The workpiece, which is a rod 1 with a head 2, which has a flat end 3 and a curved supporting surface 4, the rod portion 1 is installed in the hole of the matrix 5, which at the working end has a recess 6 with cutting edges 7 (figure 1). At the initial stage of cutting, when the punch 8 moves towards the workpiece, the cutting edges 7 of the matrix 5 are inserted into the curved supporting surface 4 of the head 2. In this case, the part of the supporting surface 4 of the head 2 adjacent to the shaft 1 and located inside the projection of the cutting contour of the cutting tool on a plane, perpendicular to the axis of the rod 1, with the matrix 5 is not in contact. At the next stage of trimming, the cutting edges 9 of the punch 8 are introduced into the head 2. In this case, the distance between the cutting edges 7 of the die 5 and the cutting edges 7 is (0.95 ... 0.99) c, where c is the distance between the cutting edges 9 of the punch 8. At the end of the step, the metal being cut 10 is clamped between the end surfaces of the die 5 and the punch 8 (FIG. 2). At the final stage of cutting the head, a pusher 11 enters the work, which pushes the product through the hole 12 of the punch 8. In this case, the metal being cut 10 is separated from the head 2, and the surfaces cut off by the cutting edges 7 of the matrix 5 are not in contact with the cutting edges 9 of the punch 8 (Fig. .3).

Внедрение головки в матрицу на начальном этапе обрезки без контактирования опорной поверхности головка, примыкающей к стержню, с матрицей и зажим срезаемого металла между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона исключают образование сколов и заусенцев на опорной поверхности головки, что повышает качество изделий. Площадь срезаемого на окончательном этапе обрезки металла головки сравнительно мала, что снижает усилия, действующие на выталкиватель, и повышает его стойкость.The introduction of the head into the matrix at the initial stage of trimming without contacting the support surface of the head adjacent to the rod with the matrix and the clamp of the metal being cut between the end surfaces of the matrix and punch prevent the formation of chips and burrs on the support surface of the head, which improves the quality of the products. The area of the head metal cut off at the final stage of trimming is relatively small, which reduces the forces acting on the ejector and increases its resistance.

Разработанное техническое решение использовалось при изготовлении клеммных болтов для рельсовых скреплений железнодорожного пути М 22×75 на четырехпозиционном автомате-комбайне КА-74 (фирма ″Malmedi″, Германия) из стали 10 кп. На первых трех переходах формировался стержень и штамповалась головка болта, которая представляла собой сферический сегмент с цилиндрическим торцевым участком. У головки радиус сферической опорной поверхности составлял 30 мм, высота 15 мм, диаметр торцевого участка 47 мм. На четвертом переходе осуществлялась обрезка двух параллельных граней головки. При этом заготовка стержневой частью устанавливалась в отверстие матрицы, у которой имелось углубление с режущими кромками. Расстояние между режущими кромками составляло 27,50 мм. У обрезного пуансона расстояние между режущими кромками 28,00 мм. При движении пуансона в сторону заготовки вначале головка внедрялась в отверстие матрицы, после чего происходило врезание режущих кромок пуансона в головку заготовки с зажимом срезаемого металла между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона. Затем выталкиватель проталкивал изделие через отверстие в пуансоне, отделяя срезаемый металл от головки. Процесс протекал стабильно. Качество болтов соответствовало требованиям нормативно-технической документации. Поломок выталкивателя четвертого перехода по причине перегрузок не наблюдалось.The developed technical solution was used in the manufacture of terminal bolts for rail fastenings of the railway track M 22 × 75 on a four-position automatic machine-harvester KA-74 (company "Malmedi", Germany) from 10 kp steel. At the first three transitions, a rod was formed and the bolt head was stamped, which was a spherical segment with a cylindrical end section. At the head, the radius of the spherical abutment surface was 30 mm, the height was 15 mm, and the diameter of the end portion was 47 mm. At the fourth transition, two parallel faces of the head were trimmed. In this case, the preform the core part was installed in the hole of the matrix, which had a recess with cutting edges. The distance between the cutting edges was 27.50 mm. At the cutter punch, the distance between the cutting edges is 28.00 mm. When the punch moved toward the workpiece, the head was first introduced into the die hole, after which the cutting edges of the punch were injected into the workpiece head with the clip of the metal being cut off between the end surfaces of the die and the punch. Then the ejector pushed the product through the hole in the punch, separating the metal being cut from the head. The process was stable. The quality of the bolts met the requirements of regulatory and technical documentation. Damage to the ejector of the fourth transition due to overloads was not observed.

Claims (2)

1. Способ обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью, включающий установку заготовки стержневого изделия стержневой частью в отверстие обрезной матрицы, врезание в головку заготовки пуансона, выполненного с отверстием, с зажатием срезаемого металла между торцевыми поверхностями пуансона и обрезной матрицы и отделение срезаемого металла от головки путем проталкивания стержневого изделия через отверстие пуансона путем приложения осевого усилия от выталкивателя к торцу стержневой части изделия, отличающийся тем, что используют матрицу с режущими кромками, на начальном этапе обрезки головку заготовки стержневого изделия предварительно внедряют в обрезную матрицу путем воздействия пуансоном на торцевую поверхность головки, затем производят врезание в головку заготовки пуансона одновременно с врезанием в нее режущих кромок обрезной матрицы, при этом врезание режущих кромок обрезной матрицы осуществляют на глубину, составляющую 0,65...0,80 высоты головки изделия, без контактирования части головки, находящейся между режущими кромками матрицы, с поверхностью матрицы.1. The method of trimming the heads of rod products with a curved supporting surface, including installing the rod product blank with the rod part in the hole of the edged matrix, inserting a punch made with the hole into the head of the blank, clamping the metal to be cut between the end surfaces of the punch and the cutting matrix, and separating the metal to be cut from heads by pushing the rod product through the hole of the punch by applying axial force from the ejector to the end of the rod part of the product, characterized The fact that they use a matrix with cutting edges, at the initial stage of cutting, the head of the workpiece of the rod product is preliminarily introduced into the cutting matrix by acting on the end face of the head with a punch, then the punch is inserted into the head of the workpiece at the same time as the cutting edges of the cutting matrix are inserted into it, while the cutting edges of the cutting matrix are inserted to a depth of 0.65 ... 0.80 of the height of the head of the product, without contacting the part of the head located between the cutting edges of the matrix , with the surface of the matrix. 2. Инструмент для обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью, содержащий соосно установленные пуансон с отверстием под головку стержневого изделия, матрицу с отверстием и углублением под упомянутую головку и выталкиватель, при этом боковые поверхности отверстия пуансона и углубления матрицы при пересечении с их рабочими торцевыми поверхностями образуют режущие кромки для обрезания граней головки заготовки изделия, отличающийся тем, что расстояние между режущими кромками матрицы, обеспечивающими обрезание противоположных граней головки, составляет 0,95...0,99 аналогичного расстояния между режущими кромками пуансона, а высота углубления в матрице под головку стержневого изделия составляет 0,65...0,80 высоты головки.2. A tool for trimming the heads of rod products with a curved supporting surface, comprising a coaxially mounted punch with a hole for the head of the rod product, a matrix with a hole and a recess for the said head and ejector, while the side surfaces of the hole of the punch and the recess of the matrix when intersecting with their working end faces surfaces form cutting edges for cutting the faces of the head of the workpiece of the product, characterized in that the distance between the cutting edges of the matrix, providing cut e opposite faces of the head is 0.95 ... 0.99 equivalent distance between the cutting edges of the punch and the height of grooves in the matrix under the head of the stick product is 0.65 ... 0.80 head height.

Images