Инструмент для упрочнения деталей с осевым отверстием

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при конструировании инструментов для холодного упрочнения деталей с отверстиями. Цель изобретения - повьппение экономичности использования инструмента при обеспечении заданной эффективности упрочнения за счет снижения энергоемкости процесса. Б инструменте линия профиля упрочняющих диаметральных выступов в поперечном сечении выполнена в виде симметричной относительно вершины профиля линии переменной кривизны. Радиус ее уменьшается от продольной оси выступа к его краям. При рабочем ходе траверсы пресса или молота одновременно с упрочняющими участками к детали прижимаются формообразующие поверхности и придают детали заданный профиль. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

42 20 A i (19) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4186863/25-27 (22) 28.01.87 (46) 07,12.88. Бюл. М 45 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) Л.M .Áåëêèí, С.М.Гензелев, H.Н.Белкина и Л.П,Мощир (53) 621. 979. 07 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1191161, кл. В 21 7 5/00, 1983, (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАJlEA С ОСЕВЬИ ОТВЕРСТИЕМ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при конструировании инструментов для холодного упрочнения деталей с отверстиями. Цель изобретения — повышение экономичности использования инструмента при обеспечении заданной эффективности упрочнения за счет снижения энергоемкости процесса.

В инструменте линия профиля упрочняюших диаметральных выступов в поперечном сечении выполнена в виде симметричной относительно вершины профиля линии переменной кривизны, Радиус ее уменьшается от продольной оси выступа к его краям. При рабочем ходе траверсы пресса или молота одновременно с упрочняющими участками к детали прижимаются формообразующие поверхности и придают детали заданный профиль. 1 з,п, ф-лы, 6 ил,.

1442320 где В толщина изготавливаемой детали, мм;

40 длина упрочняемых участков, мм; предел текучести материала детали, МПа; модуль упругости материала 45 детали, МПа; усилие прижатия инструмента к детали, Н.

ПРичем этот Радиус кривизны соответствует радиусу упрочняющих участков штампа известного инструмента.

Профилирование поверхности диаметральных упрочняющих участков ведется по кривой переменной кривизны, Наиболее универсальной является кривая выполненная по уравнению у

=ае" ", где у,x — текущие значения координат точек линии пересеченчя поI

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и, в частности, к инструменту для упрочнения холодной пластической деформацией кольцевых деталей.

Цель изобретения — повышение экономичности использования инструмента за счет уменьшения энергозатрат при сохранении заданной эффективности упрочнения путем снижения усилий деформирования.

На фиг.l показан инструмент, общий вид; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.З вЂ” сечение А-А на фиг,l; на фиг.4 — кривая поверхности выступа в нормальном его сечении при параметре V=1; на фиг.5 — то же, при

V=-1; на фиг. 6 — то же, для примера конкретного выполнения инструмента. 20

На пуансоне 1 выполнены диаметральные упрочняющие выступы 2 (фиг.2), примыкающие к контуру отверстия, Упрочняющие диаметральные выступы профилируются по симметричной относи- 25 тельно вершины профиля кривой переменного радиуса кривизны (фиг.3). Ширина упрочняющих выступов d, высота выступов

Радиус кривизны в вершине профиля 30 составляет R при этом данный радиус кривизны должен обеспечить заданный эффект упрочнения. Величину этого радиуса целесообразно определять по формуле, полученной теоретически и подтвержденной экспериментально

0 413Веб >7 0 1 ЕВ

R мм = - — -- — т-

2 верхности каждого выступа с секущей плоскостью, нормальной к его продольной оси, в прямоугольной системе координат, ось ординат которой расположена перпендикулярно продольной оси выступа, а и Ь вЂ” параметры, определяемые из выражения

1 bR а -"- Ъ --.

2bR R ) при этом Ь находят из уравнения

Ма — — — — -1

4 б

= Ч

2Ь

) где д — отношение высоты диаметR рального выступа к радиусу кривизны в вершине профиД ля

В.

d — отношение ширины диамет

R рального выступа к радиусу кривизны в вершине профиля, d

"=к — высота диаметральных выступов участков;

1 — ширина диаметральных выступов;

R — радиус кривизны в вершине профиля; е — основание натурального логарифма, при этом U l если Д ) - и Ч™-1

d.

dà если 6 < --" "°

Рекомендуется выбирать высоту диаметральных выступов с линией переменной кривизны, равную 0,25-0,75 соответствующей высоты выступов с линией постоянной кривизнЫ, характерной

J для известного инструмента, При высоте выступа с линией переменной кривизны, большей 0,75 высоты выступа с линией постоянной кривизны, практически не достигается экономии энергии при упрочнении, а профилирование по такой кривой сложнее, чем по дуге окружности. При этом при высоте выступа меньше 0,25 высоты выступа известного инструмента упрочнение сводится к упрочнению тупым, пуансоном, что не обеспечивает заданной эффективности упрочнения, Кроме упрочняющих, инструмент может иметь также и формообразующие участки 3 (фиг.2) например выступы для нанесения на изготавливаемую де" Э

1 >42 > та Л У К Л > >:> Н > > к > > a t > I . I t (>> > >«> » >>1>к .> It t t«» > разом.

HttcтрумеFt t устанавливакт R верхней траверсе пресса или молота и размещают относительно обрабатываемой детали так, что упрочняющие поверхности инструмента находятся против участков деталей, подлежащих упрочнению (в зоне концентрации напряжений). Во время рабочего хода траверсы инструмент прижимают к обрабатываемой детали с некоторым усилием. При этом упрочняющие выступы 2 (фиг,2) прижимаются к поверхности обарабатываемой де тали и за счет криволинейного профиля создают в местах соприкосновения высокие контактные напряжения. При 20 этом оптимальный радиус кривизны, выбранный по указанной формуле, обеспечивает максимальную эффективность упрочнения. При этом выступ упрочняющего профиля соответствует зоне мак- 25 симальной концентрации напряжений у отверстий, т.е. именно в зоне максимальной концентрации напряжений пластическая деформация осуществляется оптимальным радиусом кривизны и сле- 30 довательно в наиболее опасном месте создается максимальная эффективность упрочнения. В других точках упрочняемой поверхности радиус кривизны отличается от оптимального и эффективность упрочнения несколько уменьшается, но и напряженность в этой зоне мены»е. При этом за сче г уменьшения требуемой высоты выступа уменьшаются затраты энергии на упрочнение.

При рабочем ходе траверсы пресса или молота одновременно с упрочняющими участками к детали прижимаются формообразующие поверхности и придают детали заданный профиль. — 0,(>067 v у = 2,479

Обработка проушин с помощью инст40 румента,упрочняющие выступы которого спрофилированы по укаэанному контуру, позволила обеспечить прирост предела выносливости на 35% по сравнению с неупрочненными, т.е. до такого же

45 уровня, как известным штампом однако при этом для упрочнения потребовалось приложить усилие 125 кН, т,е, на 40 меньше, чем при использовании известного штампа.

Формула изобретения

1. Инструмент для упрочнения деталей с осевым отверстиеМ холодным

55 пластическим деформированием, сойеРжащий кольцевой пуансон с выполнени т.ц.

Ццс > Румент ра(>»тает еле,>уюшим обПри подъеме траверсы в местах контакта упрочняющих поверхностей с поверхностью детали сохраняются остаточные напряжения сжатия, способствующие повышению сопротивления усталости.

Пример. Изготавливают и упрочняют проушину, наружный диаметр которой 50 мм, внутренний (диаметр отверстия) 29 мм, n>JIttt«tttt 28 мм. Материал проушицы — цормалиэовацная сталь

40Х, предел текучести 510 МПа, В этих условиях оптима»» ttf Ié радиус дуги ок20 л

1>уж>«>сти, по ко ropnt проф»я»рук>т 1»Рочцяющие участки t»tc трумента, 30 >>и.

Упрочнение с усилием 210 кН позвонило повысить предел выносливости проушин на 35 .

1Цирина упрочцяющих участков при испытаниях 30 мм, т.е. высота выступов этого инструмента составила в =30—

1=

3 75 (мм)

Ф

В инструменте предлагаемой конструкции II>> = 1,875 мм. Радиус кривизны, согласно изобретению, также принят равным 30 мм. Тогда в соответствии с п.2 формулы изобретения 611 =

1 875 29 — 0 0625 d = — = 1. На30 ™ 30 ходили параметр Ь из уравнения

Ь„ г/Ф

0,0625 = ф, 2

dtt 1 причем поскольку в -- (О 0625ct к 8 8

=0, 125), то принято V=1 . Решение данного уравнения дает bg = 6,05 и

be I

b = -- = О 00672 а = — — = 2 479.

Rz 2Ь

Я

Таким образом, профилирование упрочняющих выступов выполняли по линии причем х изменяли в пределах от

29 — 14,5 до +14,5. Вид линии приведен на фиг.6.

I ными ца его торце дцаметральцыми выступами, продольны» ocH t H >..t I>tttt Ko торых расположены tt>- рпецдикулярно

1412320

1 Ьа а Ь

2Ь Re20 ос и и уа flo o11я ° Ilo II cpx IIoc I è выполнены иы1!укл1ам11 к ринблин» и ными и симмР трич ными относительно упомянутых продольных осей в нормапьных к ним сечениях, а центральный угол, ограничивающий ширину выступов по дуге окружности отверстия пуансона составляет не

О

У менее 40, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности его использования за счет умень шения энергозатрат при сохранении заданной эффективности упрочнения, кривизна линий в нормальных сечениях выступов выполнена переменной, уменьшающейся в направлении от продольной оси выступов к их краям.

2. Инструмент по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, линия пересечения поверхности каждого диаметрального выступа с секущей плоскостью, нормальной к его продольной оси, опчах ределяется функцией у=а е где у, x — текущие значения координат точек линий в прямоугольной системе координат с осью ординат, расположенной перпендикулярно продольной оси вь1ступа и Ipðåсекаюшей ее, е — основание натурального логарифма, а и

h — параметры, определяемые из выражений

5 в которых величина Ь,1 определяется из уравнения

10 vb„д е

4

Ь V

2Ъ

К где б „- отношение высоты а ди15 аметрального выступа к радиусу R его кривизны у продольной оси; отношение ширины d диаметрального выступа к радиусу R его кривизны у продольной оси;

V — коэффициент, выбираемый из условий

2 фя

25 V = I при g i — и V=-1 при

8 а

dа

1442320

<Р E

Составитель А . Бис тров

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор В.Данко

Заказ 6340/12

Тираж 589 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4