Способ изготовления полых осесимметричных деталей

Способ изготовления полых осесимметричных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >745584 (61) Дополнительное к авт. свир-ву— (22) Заявлено 011277. (21) 2550331/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 07,07,80. Бюллетень ¹ 25

Р м К„г

В 21 Н- 8/00

В 21 D 22/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5Ç) УДЫ 621.73. . 047 (088.81

Дата опубликования описания 07.07.80. (72) Авторы изобретения

Т. Д. Толкачева, A Ф. Лавров, A Ф. Толкачев, А. В. Вишняков и Ю- М. Филигаров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ

О СЕ СИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, может быть использовано при производстве цилиндрических деталей на вращающейся оправке.

Известны способы изготовления полых осесимметричных деталей цилиндрической формы по различным схемам несколькими роликами, в основном двумя или тремя. Ролики устанавливают в одной плоскости с одинаковым зазором от поверхности оправки, при этом все ролики имеют одну форму рабочей поверхности, которая выбирается в зависимости от деформируемого материала (1).

Недостатком указанных способов является невысокая разовая степень деформации из-эа образования наплыва перед роликами, особенно при деформировании пластичных материалов, а также повышения усилий при деформировании высокопрочных материалов.

Известен также способ изготовления полых осесимметричных деталей, заключающийся в деформировании на вращающейся оправке полой заготовки с роликами, имеющими конические рабочие поверхности и вершины с Об30 разов анием нескольких участков зоны . деформации, наклоненных к оси обрабатываемой детали (2).

При данном способе изготовления полых осесимметричных деталей исполь,зуют станок с двухрядным расположением роликов одинакового диаметра, позволяющим получать несколько участков зоны деформации, причем в первом ряду Применяют ролики с большим рабочим радиусом и устанавливают с большим зазором относительно поверхности оправки, а во втором ряду— ролики с меньшим рабочим радиусом и устанавливают с меньшим зазором, т.е. получают ступенчатую зону деформации, и суммарную величину обжа ия толщины стенки заготовки распределяют между рядами роликов.

Однако данный способ не применим при получении деталей йа станках с однородным расположением роликов, при котором разбивки зоны деформации на участки осуществляют за счет использования роликов сложной формы, что является недостатком при изготовлении деталей массового производства, либо эа счет смещения роликов одинакового профиля в осевом направле745584 е

r.45

t (at, -gt<)(t з-t X,)-С У-(° /р ц .

h3ggpg g,g /pcs . lp o(8О 8= !! Я) 4 g (tying Q +g) су wý2 Ь © где Д - величина обжатия тоЛщины стенки,на первом участ55 наклона его к оси заготовки; 4с Х- общая величина обжатия ! толщины стенки на двух участках, последовательно расположенных друг за . 60 другом; - рабочий-угол первого.ролика !

t — рабочий угол второго ролика; ° 65 нми до получения ступенчатой контактной эоны заготовки с роликами, при этом затруднен выбор оптимального рабочего профиля роликов, обеспечивающего одновременно точность .-" размеров и.качество поверхности, S особенно при иэ готов ленин тонкостенных точных деталей из пластичйых материалов .

Целью изобретения является повышение производительности процесса деформирования за счет распределения величины обжатия толщины стенки между участками зоны деформации и повы"шеййй теочйости размеров и качества

„поверхности получаемой детали за счет выбора оптимального профиля зоны деформации.

Поставленная цель достигается тем, что перед деформированием заготовки участки зоны деформации располагают под разным углом наклона к оси o6-, 20 рабатываемой детали и последовательно смещают по окружности и длййе обрабатываемой детали, причем площади контакта йежду роликами и заготовкой на всех участках сохраняют рав- 25 ными.

ДеФормеацию начинают осуществлять с участка с минимальным углом нак- . лона к оси детали и заканчивают на

" участке с максимальным углом накло- Зо йа к оси детали.

Для обработки используют заготовку, имеющую заходную фаску с углом, равным углу, образованному плоскостью, - касательйой к- рабочим поверхностям роликов и осью заготовки.

Величину деформации на первом 7частйе, величины смещения последующих участкой один относительно другого по длине детали и величину углу фаски заготовки оареде- 40 ляют соотношениями1

Д! )„у! з фФ/7 (! тК + sino<

1 а

Д, — величина смещения вершин роликов в осевом направлении; (- величина смещения вершин роликов в радиальном направлении!

Я угол эаходной фаски заготовки .

На Фиг. 1 показана схема деформирования заготовки предлагаемым способом двумя роликами; на фиг. 2 вид A фнг, 1; на фиг. 3 — схема деформирования тремя роликами; на фиг. 4 — вид Б фиг. 3.

Заготовку 1 устанавливают на вращающуюся оправку 2 и деформируют с образованием нескольких участков зоны деформации роликами 3, 4. Величинами углов 2g задаются исходя из требований, предъявляеьых к получаемой детали. Для того, чтобы деформация заготовки начиналась на участке с минимальным углом наклона к оси детали, а заканчивалась на участке с максимальным углом наклона к оси детали, ролики 3 и 4 устанавливают на оси роликодержателей e одной плоскости по направлению вращения оправки 2, начиная с ролика с меньшим рабочим углом, т. е.

2g(gg. Затем ролик с большим углом устанавливают с зазором 2., обеспечивающим получение толщины стенки готовой детали (2g: tg — для схемы на фиг. 3), а ролик с мень:шим углом смещают в радиальном и осевом направлениях до получения равномерно распределенной площади контакта между роликами и заготовкой.

В этом случае при деформировании заготовки 1 с исходной толщиной стенки (Туа) па оправке 2 ролик с меньшим углом образует начало эоны деформации Н, а ролик с большим углом— конец зоны деформации К (Фиг. 1) .

Так как при деформировании заготовки предлагаемым способом происходит смещение вершин роликов,необходимО исключить перекос оправки в первоначальный момент деформиравания, Для обеспечения одноэременного контакта роликов с заготовкой у заготовки выполняют заходный угол,В образованный плоскостью И, касательной к рабочим поверхностям роликов, и осью заготовки.

Исходя иэ условия равномерного распределения между роликами площади зоны контакта с заготовкой, определяют координату пересечения рабочих углов роликов и величину обжатия толщины стенки заготовки первым роликом из соотношеннй:

htp ю !ьз . 5!n <, < . + UII7 а(Мсу!.! 4,2 ° 4in < .!

Е=Т

308 dinс(+ 1 o(!

745584 где Zy =(- координата пересечения ра-. бочих углов роликов, равная толщине стенки заготовки, полученной после деформирования роликом 3; величина обжатия толщины стенки заготовки роликом 3; д / — общая величина обжатия толщины стенки заготовки роликами 3 и 4; исходная толщина стенки за готовки;

Ж вЂ” рабочий угол ролика 3; — рабочий угол ролика 4;

Тогда величина смещения вершины одного ролика относительно другого в осевом и радиальном направлениях определится иэ соотношения: (z-z (uzi -t ñ )-с дt>

0= т

tgg tggz

20 где а величина смещения вершины роликов в осевом направлен ии ; величина смещения вершины роликов в радиальном направлении; зазор между роликом 4 и поверхностью оправки, равный толщине стенки заготовки, полученной после деформирования роликом, 4, т. е. P - t, — 2д — h8 — d /pe д /

30 так как.Р< имеем:

35 (ate м,2-дt<)Ctpd — t с(-C. У q

t47 (td7K

При установке обоих роликов с одинаковым зазором между вершинами ро- 40 ликов и оправкой величина а определится из соотношения (Усуи 4 2 - 44) Cb 2

tp g(ted 45

При установке обоих роликов без смещения в осевом направлении величина смещения вершин роликов в радиальном направлении определится из 50 соотношения:

Заходный угол заготовки определится из соотношения: ) сУ РqÄ (. tPM2

Д 1 (ф 2 — Цд,У ) + Ь | Щм 62 tP q 60

Данные соотношения не учитывают влияния жесткости системы: станокинструмент — заготовка и принимается что толщины стенки, полученные йосле деформирования каждым ро- 65 ликом, равны установленным зазором между роликами и оправкой, т. е. / =Я и / =2 . Равномерное распределение усилий, действующих на каждый ролик, зависит не только от равномерного распределения площади контакта роликов с заготовкой. Усилие деформирования при всех прочих одинаковых ,технологических параметрах изменяется от изменения величины 6, где / — площадь контакта ролика в зоне деформации и б — истинные напряжения деформирования. Поэтому в зависимости от степени упрочнения заданного материала необходима корректировка величин обжатия в большую или меньшую сторону от расчетного значения. При деформировании достаточно упрочняемых материалов целесообразно равномерно распределить между роликами величину обжатия, при этом уменьшается эона контакта роликов с увеличением рабочего угла.

Несмотря на укаэанные допущения при деформировании заготовок из раз-. личных материалов по предлагаемому способу получены положительные результаты.

При деформировании заготовки с образованием трех участков зоны деформации используют три ролика 3 — 5 (фиг. 4) и задаются величинами рабочих углов каждого ролика У, в зависимости от требований, предъявляемых к детали, а установку роликов осуществляют согласно схемы фиг. 3, при этом величины обжатия каждого ролика 4/ 4 д, Ak@ в еличины смещений вершин роликов друг относительно друга определяют по ранее приведенным соотношениям.

Данный способ изготовления деталей применим с использованием станков любой конструкции: с однорядным и многорядным расположением роликов, а также при прямой и обратной схемах деформирования, при этом получают детали с постоянной и с переменкой толщиной стенки .

Основным преимуществом способа изготовления полых осесимметричных деталей является повышение производительности процесса деформирования что достигается за счет распределения по заданному закону суммарной величины обжатия между роликами. При этом расположение участков зоны деформации с различным наклоном к оси обрабатываемой детали улучшает качество поверхности, так как предотвращает образование наплыва перед роликами за счет меньшего угла в начале зоны дефор мации и повышает точность по геометрическим параметрам за счет большего угла в конце зоны деформации заготовки.

745584

Формула изобретения

60

Пример. Деформирование заготовки производят на стенке СРГ-0,6, : Ймейщем два ролика, сймметрично расположенных относительно оправки. Полую заготовку из стали 40х толщиной

Тдал 9 мм с внутренним диаметром--147 1 устанавливают на вращающуюся оправку. Диаметр оправки 147-0,08.

Для получения эоны деформации, состоящей из участков с разным накло, ном к оаи обрабатываемой детали, применяют ролики и рабочими углами: « 20, ale 30, Ролик 4 с . большим углом (,, (= 30 ) установлен с зазором 2,8 мм, ролик 3 с меньшим углом установлен с зазором 3,5мм, т. е. смещен в радиальном направлении на величину С: 0,7 мм.

Величину смещения вершин роликов в осевом направлении определяют исходя из условия равного распределения площади контакта между роли- 20 нами и заготовкой на всех участках эоны деформации, т. е. иэ соотношений: (дав м -М (t 4.- 4)-С. 4 м. 30 (6 2-2,5Ъ)(О 577-0,36 ) — 0,% ° 0,5 77 g 0<577 0,36Ч

С учетом деформационного упрочнения 35 и пружинения роликодержателей прийята величина смещения a 1, 0 мм.

По результатам расчетов ролики устанавливают со смещением по длине оси обрабатываемой детали И .затем 40 производят деформироваййе заготовки.

Технологические режимы.

Число оборотов оправки = 185 об/мин

Продольная подача Я = 90 — 110 мм/мин

Максимальная степень деформации 67%. 45

В процессе дефорйироВания заготовки образовывают зону деформации с участками, имеющими различный йаклон к оси заготовки, при этом начальный участок имеет угол наклона 20, а конечный — угол наклона 30О;" и участки располагают с последбвательным смещением по длине оси.

В результате деформирования получают деталь с окончательной толщиной стенки 3,0+0,2 с Фактическим суммарным обжатием по толщине /)t, = 6,0 мм эа один проход. Точность по внутреннему диаметру обеспечивается в пределах 5 кл. точности.

При дефармировании той же заготовки по известным способам с образованием эоны деформации, состоящей из одного участка, соответствующего рабочему профилю роликов (при 55 применении роликов с одинаковыми углами и установленными с одним зазором) получить данную деталь за один проход не удается вследствие образования наплыва перед роликами, что приводит к появлению шелушения на поверхности и разрыву детали.

Внедрение предлагаемого способа изготовления полых осесимметричных деталей позволит сокращать количество технологических переходов при деформировании заготовки, а также для получения сложного профиля зоны деформации использовать ролики простой конструкции, получать данными роликами детали с повышенными требованиями по качеству поверхности и точности из любых материалов особенно иэ пластичных. Кроме того, повышается срок службы роликов с меньшими углами за счет эксплуатации только части рабочего профиля.

1. Способ изготовления полых осес имметричных дет ал ей, з аключ ающий с я в деформировании .на вращающейся оправке полой заготовки с роликами, имеющими конические рабочие поверхности и вершины с образованием нескольких участков зоны деформации, наклоненных к оси обрабатываемой детали, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и повышения качества детали, перед деформированием заготовки участки зоны деформации располагают под разными углами наклона к оси обрабатываемой детали, причем площади контакта между роликами и заготовкой на всех участках сохраняют равными.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что деформацию начинают осуществлять с участка с меньшим углом наклона к оси детали и заканчивают на участке с большим углом наклона к оси детали, 3 ° Способ по пп. 1, 2, о т л и ч а ю шийся тем, что для обработки используют заготовку, имеющую заходную фаску с углом, рав-. ным углу, образованному плоскостью, касательной к рабочим поверхностям роликов и осью заготовки.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т— лйчающийс я тем, чтовеличину деформации на первом участке, величины смещения последующих участков один относительно другого по длине детали и величину угла Фас ки заготовки определяют соотношениями:

1Ï

745534 м g,ã.

Щ4 где Я „— величина обжатия толщи .У ны стенки заготовки на ð первом участке с минимальным углом наклона его к оси заготовки;

Д/гц - общая величина обжатия

J Р толщины стенки на .двух участках, последовательно расположенных друг за другом; рабочий угол первого p:»лика; — рабочий угол второго ролика;

Я. — величина смещения вершин роликов в осевом направлении;

С вЂ” величина смещения вершин роликов в радиальном направлении;

У угол заходной фаски заготовки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе уик Ч. Обработка металлов без снятия стружки. М., Иир, 1965, с. 162, 192-193.

2. Патент ФРГ 9 1964401, кл . В 21 D 22/14, 1973 (прототип) .

745584

Составитель A. Аржанов

Редактор И. Гохфельд Техред И.Нинц Корректор И. Муска

Заказ 3855/7 Тираж 986 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ° ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4