Новая технология производства заготовки детали «КОНИЧЕСКАЯ ВАЛ—ШЕСТЕРНЯ»

Деталь «коническая вал-шестерня» широко применяется в конструкциях редукторов (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Вал-шестерня

Характерной особенностью конструкции «КОНИЧЕСКАЯ ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ» является значительный перепад диаметров между хвостовиком и конусом. Диаметр хвостовой части, как правило, в 3... 5 раз меньше максимального диаметра.

Наиболее распространённый метод производства заготовок «коническая вал—шестерня» является продольная штамповка. Для применения этого метода необходимо мощное оборудование. Например, самые распространённые валы коробки передач для автомобиля производят методом продольной штамповки на прессах усилием 6000...8000 тонн.

ЗАО «Белтехнология и М» разработала новый метод производства конических валов коробки передач методом обратной, поперечно-клиновой прокатки с выдавливанием и набором.

При обратной поперечно-клиновой прокатке инструмент выполнен таким образом, что  его наклонные грани сближаются от начала к концу инструмента. При этом, наклонные грани действуют на заготовку во встречном осевом направлении.

При формообразовании хвостовика методом обратной прокатки, металл течет навстречу направлению перемещения наклонных граней инструмента, где реализуется эффект выдавливания материала из очага деформации в направлении конца заготовки.  При течении материала через сердцевину заготовки происходит его уплотнение.

Напряженное состояние (Рисунок 2) в сердцевине характеризуется двумя сжимающими напряжениями и одним растягивающим, что значительно снижает вероятность проявления  эффекта Маннесмана.

Рисунок 2 - Схема напряженного состояния

Важным преимуществом обратной прокатки является наличие встречных сжимающих напряжений, которые исключают возможность разрыва стержня в процессе прокатки.

При обратной поперечно-клиновой прокатке можно достигать значительно больших обжатий по условию разрыва стержня, чем при прямой поперечно-клиновой прокатке.

Процесс обратной поперечно-клиновой прокатке промоделирован в масштабе 1:4.7, на детали вал-шестерня (Рисунок 3) и инструменте (Рисунок 4).

Рисунок 3 - Эскиз заготовки и вала-шестерни

Рисунок 4 - Изометрический вид инструмента для обратной, поперечно-клиновой прокатки детали "ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ"

В результате испытаний установлена возможность промышленной реализации процесса.

При моделировании достигнуты:

- Коэффициент использования материала - 80%

- Коэффициент набора - 1,2

- Степень обжатия - 3

Установлено, что прокатку заготовки детали «вал-шестерня» с диаметром конуса до 250 мм, и диаметром хвостовика 50 мм можно осуществлять на стане SP5000 с усилием привода 75 тонн в темпе 10…20 сек. штука.

ЗАО «Белтехнология и М» готова принимать заказы на оборудование и технологию.