RU2748370C1

RU2748370C1 - Die for extraction of fuel injector nozzle bodies

Info

Publication number: RU2748370C1
Application number: RU2020138258A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Горбунов; Юрий Андреевич Гуляев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий"
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-05-24

Abstract

FIELD: metal processing.SUBSTANCE: invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of bodies for sprayers of fuel injectors of internal combustion engines. The working surface of the matrix for extruding the body of the atomizer of the fuel injector is made with a working surface having an inlet and fixing sections and a calibrating point with a cylindrical surface. The inlet section is made in the form of a first conical surface located coaxially with the matrix. The dimensions of the first conical surface and the dimensions of the cylindrical surface are determined by the given dimensions of the nozzle body obtained in the process of extrusion. The fixing section is made in the form of a second conical surface in the form of a chamfer with dimensions (1,5-1,6)×45°, a third conical surface with a cone angle of 170° and a depth of 0.15 mm to 0.35 mm and the fourth conical surface in the form of a chamfer with dimensions (0,50-0,55)×45°.EFFECT: invention provides an increase in the manufacturability of the matrix design.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в производстве поковок корпусов распылителей топливных форсунок двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of forgings of bodies for sprayers of fuel injectors of internal combustion engines.

Заготовки корпусов распылителей топливных форсунок в крупносерийном производстве получают посредством прямого прессования (выдавливания) на прессе с использованием матрицы, имеющей заданный профиль рабочей поверхности и калибрующее очко.Billets for fuel injector nozzle bodies in large-scale production are obtained by direct pressing (extrusion) on a press using a matrix having a predetermined working surface profile and a calibrating point.

Известно, что если профиль рабочей поверхности вблизи калибровочного очка выполнен в виде конуса, то при прочих равных условиях угол этого конуса оказывает значительное влияние, в частности, на качество поковки и величину требуемого усилия прессования. Для каждого материала, применяемого для изготовления поковки, существует так называемый угол естественного течения, который для стальных сплавов составляет около 120°. Угол конуса в матрице вблизи калибрующего очка рекомендуется делать меньшим или равным углу естественного течения.It is known that if the profile of the working surface near the calibration point is made in the form of a cone, then, other things being equal, the angle of this cone has a significant effect, in particular, on the quality of the forging and the value of the required pressing force. For each material used for the manufacture of forgings, there is a so-called angle of natural flow, which for steel alloys is about 120 °. It is recommended to make the angle of the cone in the matrix near the calibration point less than or equal to the angle of natural flow.

Известны, например, рекомендации, в соответствии с которыми практически оптимальными считаются углы конуса в матрице от 90° до 120° (Прозоров Л.В. Прессование стали и тугоплавких сплавов. - М.: Машиностроение, 1969, 244 с. С. 59).There are, for example, recommendations according to which the angles of the cone in the matrix from 90 ° to 120 ° are considered to be practically optimal (Prozorov L.V. Pressing of steel and refractory alloys. - M .: Mashinostroenie, 1969, 244 p. 59) ...

Уменьшение угла конуса в матрице при равных скоростях деформаций снижает вероятность получения дефектов типа пресс-утяжин, сколов и расслоений. Однако известные решения, в которых в матрице рекомендуется или применяется конус с углом около 120°, имеют общий недостаток при использовании в производстве деталей типа «корпус распылителя топливной форсунки». Недостаток заключается в наличии на поковке, изготовленной на такой матрице, дополнительного металла, который необходимо убирать на операциях механической обработки. Это приводит к нерациональному использованию материала, дополнительному расходу инструмента, увеличению продолжительности времени изготовления и, как следствие всего вышеперечисленного, к неоправданному удорожанию конечной продукции.Reducing the angle of the cone in the matrix at equal strain rates reduces the likelihood of obtaining defects such as press bumps, chips and delamination. However, the known solutions, in which a cone with an angle of about 120 ° is recommended or used in the matrix, have a common disadvantage when used in the production of parts of the "fuel injector nozzle body" type. The disadvantage is the presence of additional metal on the forging made on such a matrix, which must be removed during machining operations. This leads to an irrational use of material, additional consumption of tools, an increase in the duration of the production time and, as a consequence of all of the above, to an unjustified rise in the cost of the final product.

Увеличение угла конуса в матрице считается опасным, с точки зрения образования так называемых жестких или застойных зон при течении металла. Тем не менее, известны технические решения, в которых применяются углы конуса, большие 120°.An increase in the angle of the cone in the matrix is considered dangerous from the point of view of the formation of so-called rigid or stagnant zones during metal flow. However, technical solutions are known in which taper angles greater than 120 ° are used.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является матрица для прессования материалов с малой технологической пластичностью, имеющую рабочую поверхностью, которая включает входной участок, сопряженный с обжимным участком, переходящим в калибрующее очко (Пат. RU 2697306, опубл. 13.08.2019. Бюл. №23). По известному решению, профили входного и обжимного участка выполнены в виде поверхностей второго порядка, образованных вращением вокруг оси матрицы кривой, состоящей из участков окружности, эллипса, параболы, гиперболы или полинома второго порядка, причем входной участок является вогнутым, а обжимной участок - выпуклым и плавно сопряженным с калибрующим очком. Недостатком известного решения является технологическая трудоемкость, связанная с необходимостью выполнения сложных, с точки зрения обработки, профилей поверхностей.The closest in terms of the totality of essential features - the prototype of the claimed invention - is a matrix for pressing materials with low technological plasticity, having a working surface, which includes an inlet section coupled with a crimping section that turns into a calibrating point (Pat.RU 2697306, publ. 13.08.2019 . Bulletin No. 23). According to the known solution, the profiles of the inlet and crimp section are made in the form of surfaces of the second order, formed by rotation around the matrix axis of a curve consisting of sections of a circle, ellipse, parabola, hyperbola, or a second order polynomial, and the input section is concave, and the crimp section is convex and smoothly coupled with the calibrating point. The disadvantage of the known solution is the technological complexity associated with the need to perform complex, from the point of view of processing, surface profiles.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, устранение недостатков прототипа, а именно повышение технологичности конструкции матрицы для выдавливания корпусов распылителей топливных форсунок, с точки зрения его изготовления.The technical problem to be solved by the present invention is to eliminate the shortcomings of the prototype, namely to improve the manufacturability of the matrix design for extruding the fuel injector nozzle bodies from the point of view of its manufacture.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет выполнения рабочего профиля матрицы на входном и обжимном (фиксирующем) участках в виде сочетания пяти поверхностей с прямолинейными образующими, имеющих заданные угловые и диаметральные размеры.The solution to the technical problem posed is achieved by performing the working profile of the matrix at the inlet and crimping (fixing) sections in the form of a combination of five surfaces with rectilinear generatrices having given angular and diametrical dimensions.

Новизной в предлагаемой в качестве изобретения матрице для прессования корпусов распылителей топливных форсунок является количество и размеры конструктивных элементов, расположенных соосно оси матрицы и определяющих профиль ее рабочей поверхности на входном и фиксирующем участках.The novelty in the matrix proposed as the invention for pressing the bodies of the atomizers of fuel injectors is the number and dimensions of structural elements located coaxially with the axis of the matrix and defining the profile of its working surface at the inlet and fixing sections.

Предлагаемая в качестве настоящего изобретения матрица для выдавливания корпусов распылителей топливных форсунок поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2). На фиг. 3 показана поковка корпуса распылителя топливной форсунки, изготовленная на матрице предлагаемой конструкции. Профиль рабочей поверхности матрицы 1 на входном и фиксирующем участках предлагается формировать сочетанием четырех конических поверхностей, обозначенных позициями 11, 12, 13, 14, и одной цилиндрической поверхности 15, являющейся калибрующим очком матрицы 1.The matrix proposed as the present invention for extruding the bodies of the atomizers of the fuel injectors is illustrated by the drawings (Fig. 1, Fig. 2). FIG. 3 shows a forging of a fuel injector nozzle body made on a matrix of the proposed design. The profile of the working surface of the matrix 1 at the inlet and fixing sections is proposed to be formed by a combination of four conical surfaces, designated by the positions 11, 12, 13, 14, and one cylindrical surface 15, which is the calibrating point of the matrix 1.

Первое коническое отверстие 11 является входным и отчасти фиксирующим участком: перед началом выдавливания здесь помещается заготовка, а во время выдавливания движется пуансон (на фигурах не показан) и происходит деформирование заготовки и формирование части поковки. Размеры первого конического отверстия 11 определяются размерами конечного изделия - поковки корпуса распылителя топливной форсунки. Величина штамповочного уклона (конусность отверстия) принимается по общим рекомендациям.The first tapered hole 11 is an entrance and partly a fixing section: before the start of extrusion, a blank is placed here, and during extrusion, a punch moves (not shown in the figures) and the blank is deformed and a part of the forging is formed. The dimensions of the first tapered hole 11 are determined by the dimensions of the final product - the forging of the fuel injector nozzle body. The value of the stamping slope (taper of the hole) is taken according to general recommendations.

Второе, третье и четвертое конические отверстия, обозначенные позициями 12, 13, 14, соответственно, являются обжимными (фиксирующими) участками.The second, third and fourth tapered holes, designated 12, 13, 14, respectively, are crimp (fixing) portions.

Полный угол третьего конического отверстия 13 предлагается выполнять величиной 170°. Это противоречит общепринятым рекомендациям, но является техническим решением, многократно апробированным и применяемым заявителем в своем крупносерийном производстве топливной аппаратуры. Глубину конического отверстия 13 предлагается выполнять от 0,15 мм до 0,35 мм. При этом поверхности второго и четвертого конических отверстий 12 и 14 должны быть выполнены в виде фасок: поверхность 12 - фаской (1,5-1,6)×45°, поверхность 14 - фаской (0.50-0,55)×45°. Поверхность конического отверстия 12 является переходной - сопряжением между коническими отверстиями 11 и 13, поверхность конического отверстия 14, в свою очередь, сопряжением между коническим отверстием 13 и калибрующим очком 15.The total angle of the third tapered hole 13 is proposed to be 170 °. This contradicts the generally accepted recommendations, but is a technical solution that has been repeatedly tested and used by the applicant in his large-scale production of fuel equipment. The depth of the tapered hole 13 is proposed to be made from 0.15 mm to 0.35 mm. In this case, the surfaces of the second and fourth tapered holes 12 and 14 should be made in the form of chamfers: surface 12 - with a chamfer (1.5-1.6) × 45 °, surface 14 - with a chamfer (0.50-0.55) × 45 °. The surface of the conical hole 12 is transitional - the interface between the conical holes 11 and 13, the surface of the conical hole 14, in turn, the interface between the conical hole 13 and the calibrating point 15.

Размеры калибрующего очка 15 определяется заданными размерами поковки корпуса распылителя топливной форсунки.The dimensions of the calibrating point 15 are determined by the given dimensions of the forging of the fuel injector nozzle body.

Сочетание предлагаемых размеров - глубины и угла - конической поверхности 13 с размерами конических поверхностей 12 и 14 обеспечивает гарантированное отсутствие штамповочных дефектов в виде пресс-утяжин, недопустимых сколов и расслоений на поверхности поковки. Это регулярно подтверждается результатами контроля качества выпускаемой продукции.The combination of the proposed dimensions - depth and angle - of the conical surface 13 with the dimensions of the conical surfaces 12 and 14 ensures a guaranteed absence of stamping defects in the form of press-sinks, unacceptable chips and delamination on the surface of the forging. This is regularly confirmed by the results of quality control of products.

Предлагаемая в качестве изобретения матрица для выдавливания корпусов распылителей топливных форсунок работает следующим образом.The inventive matrix for extrusion of fuel injector nozzle bodies operates as follows.

Заготовка устанавливается в первое коническое отверстие 11. Во время выдавливания пуансон (на фигурах не показан) деформирует заготовку так, что часть ее продавливается через калибрующий поясок калибрующее очко 15 матрицы 1. При этом заготовка приобретает форму и размеры, ограниченные размерами конических отверстий 11, 12, 13, 14 и калибрующего очка 15.The workpiece is installed in the first tapered hole 11. During extrusion, the punch (not shown in the figures) deforms the workpiece so that part of it is pushed through the calibrating collar of the calibrating point 15 of the matrix 1. In this case, the workpiece takes on the shape and dimensions limited by the dimensions of the tapered holes 11, 12 , 13, 14 and calibrating point 15.

После завершения рабочего хода пуансон занимает начальное положение, и поковка перемещается толкателем (на фигурах не показан) вверх до извлечения из матрицы 1.After the end of the working stroke, the punch takes the initial position, and the forging is moved by the pusher (not shown in the figures) upward until it is removed from the die 1.

Формирование профиля рабочей поверхности матрицы сочетанием поверхностей прямых соосных конусов и прямого цилиндрического отверстия позволяет значительно упростить процесс изготовления матрицы за счет применения более простого режущего инструмента.Formation of the profile of the working surface of the matrix by combining the surfaces of straight coaxial cones and a straight cylindrical hole makes it possible to significantly simplify the process of manufacturing the matrix through the use of a simpler cutting tool.

Техническим результатом применения предлагаемой матрицы для выдавливания корпусов распылителей топливных форсунок является уменьшение трудоемкости изготовления инструмента за счет повышения технологичности конструкции матрицы.The technical result of using the proposed matrix for extruding fuel injector nozzle bodies is to reduce the labor intensity of tool manufacturing by increasing the manufacturability of the matrix design.

Предлагаемая матрица для выдавливания корпусов распылителей топливных форсунок применяется с 2017 года в крупносерийном производстве топливных форсунок на Алтайском заводе прецизионных изделий.The proposed matrix for extruding fuel injector nozzle bodies has been used since 2017 in the large-scale production of fuel injectors at the Altai Precision Products Plant.

Claims

Matrix for extruding the body of the atomizer of the fuel injector, characterized in that it is made with a working surface having inlet and fixing sections and a calibrating point with a cylindrical surface, while the inlet section of the working surface of the matrix is made in the form of a first conical surface located coaxially with the matrix, the dimensions of the said first of the conical surface and the dimensions of the cylindrical surface are determined by the specified dimensions of the fuel injector body obtained in the process of extrusion, and the fixing section is made in the form of a second conical surface arranged in series behind the said first conical surface coaxially with the matrix in the form of a chamfer with dimensions (1.5-1.6) × 45 °, a third conical surface with a cone angle of 170 ° and a depth of 0.15 mm to 0.35 mm and a fourth conical surface in the form of a chamfer with dimensions (0.50-0.55) × 45 °.