Способ изготовления сферических шарниров

 

Изобретение относитсяк обработке металлов давлением, в частности к способам и,;гг)Т()н.1С11ня сферических Н1арниров. Цель и ioujHT.. iiiiii повышение качества сфери- in 1ч11л 1п;11)1:иров с толстостенными втулка- ,ii . Л зкл о изготавливают сферический вкладыш 1 со сквозным отверстием и втулку 4 с наружной новер.хностью, имеющей выпуклую форму с обряуюндей в виде дуги окружности . Торцы втулки выполняют со скосами, направленными к оси втулки. Угол наклона скосов изменяется от 10 до 45°. После установки вкладыша 1 во втулки 4 осуществляют обжатие последней вокруг сферической поверхности вкладыша в обжимных матрицах 5 и 6. В результате обеспечивается частичный охват втулкой сферической поверхности вкладыша. Окончательное оформление втулки и полный охват сферической поверхности вкладыша обеспечивают осадкой втулки по торцам. Обжатие ocynie- ствляют со степенью тангенциальной деформации на внутренней кромке вту,1ки. не меньшей 0,6 от суммарной степени тангенциальной деформации на внутренней кромке при обжатии и осадке, ббеснечивается радиальная направ.ценность течения мета:1,1а втулки, что повышает качество сферических шарниров. 4 ил. (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ».(ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4248!74/25-27 (22) 1.03.87 (46) 23.03.89. Бюл. ¹ 11 (72) М. М. Черных, В. В. Космачев, Ф. Г. Яйленко, О. А. Г1опков, В. Н, Хрипунов, Б. Х. Гедгафов, H. М. Ченцов, А. Г1. Костиков, 1LI. Г1. Лобжанидзе, В. Е. Блен и H. М. Шур (53) 621.757 (088.8) (56) Патент США № 4337559, кл. В 21 D 53/10, 1982. (54) (..(10(.OÁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СФЕРИЧ Е(. K И X ШАРНИРОВ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам чз» >тонл». ния сфери»ц ckkkx шарниров. 1.1ель

:. «ю(ч г."»н и - повышение качества сфери. I;kl ° нп»рпиров с толстостенными втулка- ч» гo изготавливают сферический вк;шды»п 1 со сквозным отверстием и втулку 4 с наружной п»>верхностью, имеющей выпук„„80„„1466905 (51) 4 В 23 Р 11,/00, Р 16 (. 23, (ц лую форму с образующей в виде дуги окружности. Торцы втулки выполняют со скосами, направленными к оси втулки. Угол наклона скосов изменяется от 10 до 45 . После установки вкладыша 1 во втулки 4 осу цествляют обжатие последней вокруг сферической поверхности вкладыша в обжимных матрицах 5 и 6. В резу. ьтате обеспечивается частичный охват втулкой сферической поверхности вкладыша. Окончательное оформление втулки и полный охват сферической поверхности вкладыша обеспечивают осадкой втулки по торцам. Обжатис осупцствляют со степенью тангенциальной деформации на внутренней кромке втулки, не меньшей 0,6 от суммарной степени тангенциальной деформации на внутренней кромке при обжатии и осадке. Обеспечивается радиальная направленность течения метал, а втулки, что повышает качество». фс рич»» —ких шарниров. 4 пл.

1466905

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении шаровых шарнирных соединений путем пластического формоизменения охватывающей детали.

Цель изобретения — повышение качества сферических шарниров с толстостенными втулками за счет придания радиальной направленности течению металла втулки.

На фиг. 1 — 4 представлены этапы дефор, мирования втулки.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают сферический вкладыш 1 со сквозным отверстием, например, объемной штамповкой и последующей механической обработкой. Вкладыш может иметь соосные отверстию цилиндрические выступы 2, по;средством одного из которых его устанав .ливают на центрирующий вьгступ подпружи, .ненного фиксатора 3.

Объемной штамповкой и последующей ,,механической обработкой придают наружной поверхности втулки 4 выпуклую форму с об-! разующей в виде части окружности радиу .сом R. Величину Ф выбирают в диапазоне

0,7 (г+4)(Р(1,5(г+4), где r — радиус сферической поверхности; 4 — толщина стенки втулки на середине ее высоты. В рекомендуемом диапазоне значений наиболее предпочтительно значение R=1,0(г+4), обеспечивающее после обжатия и осадки наиболее равномерную по высоте толщину стенки и, следовательно, наиболее равномерное распределение напряжений по высоте стенки при работе шарнира.

Перед обжатием оформляют также торцовые и внутреннюю поверхности втулки.

На и|ирине всего торца как нижнего, так и верхнего, выполняют скос с наклоном к внутренней поверхности втулки, а внутреннюю поверхность выполняют цилиндрической с диаметром, равным диаметру сферы, и высотой Йь, равной высоте окончательно оформленной втулки Н. На середине внутренней поверхности втулки может быть выполнена кольцевая канавка для смазки (показана пунктиром на фи г. 1) .

Угол скосов а взаимно связан с радиусом R через объем втулки. Рекомендуемый диапазон значений составляет 10 — 45 .

Оформленную втулку 4 устанавливают на вкладыш до упора внешней кромки втулки, соответствующей точке b на фиг. 1, в рабочую поверхность нижней обжимной матрицы 5, обеспечивая совпадение горизонтальных плоскостей симметрии Π— О вкладыша 1 и втулки 4. При движении вниз верхней обжимной матрицы 6 происходят изгиб стенки втулки и обжатие втулки вокруг вкладыша (фиг. 2). Предшествующее обжатию оформление наружной поверхности втулки 4 и выполнение скосов на ее торцах позволяет уменьшить толщину стенки втулки у торцов, а также изменить соотношения углов встречи инструмента с обрабатываемой заготовкой, уменьшить угол ср между касательной к рабочей поверхности матрицы 5 в точке в и касательной в той же точке к внешней поверхности втулки и увеличить угол О между касательной а — а"к рабочей поверхности матрицы и торцом втулки.

Уменьшенная толщина стенки у торцов и изменение соотношения углов позволяет предотвратить значительное смятие внешней

10 кромки втулки в начальной стадии обжатия, сопровождающееся осевым течением металла с образованием вокруг контактной площадки наплывов металла (в местах В и С на фиг. 1), и обеспечить необходимое для обжатия втулки шара радиальное течение металла.

Радиальное перемещение стенки на одну и ту же величину путем обжатия требует меньших затрат энергии, чем путем осадки.

Поэтому большую часть радиального пере20 мещения производят обжатием, которое выполняют со степенью тангенциальной деформации е,. на внутренней кромке (е на фиг. 1) втулки, не меньшей 0,6 суммарной степени тангенциальной деформации ег на внутренней кромке втулки при обжатии и осадке.

Если обжатие выполняют с е,з(0,6е, например с еою =0,5е, то на долю осадки и риходится. значительная часть суммарной степени тангенциальной деформации е, что ведет к резкому увеличению усилия осадки и вытеканию металла в разъем между осадочными бойками с образованим кольцевого наплыва металла на внешней поверхности втулки. Увеличиваются расход металла и энергетические затраты, снижается стойкость осадочных бойков.

Обжатие выполняют в матрицах 5 и 6, профиль рабочей поверхности каждой из которых содержит два участка — ао и bc, плавно сопрягающихся в точке b. Поскольку расположенный между плоскостью разъема матриц и точкой касания втулки с матрицей

40 (точкой b) участок ab профиля не участвует в оформлении зоны внешней кромки, он выполнен соответствующим профилю готового изделия, т. е. R,b=R» (фиг. 4).

Профиль участка bc выполнен радиусом

45 ь., меньшим радиуса R,ü.

Величину Rb, определяют, например, графически, исходя из того, что касательная - (фиг. 1) в точке с горизонтальна, радиус Rb, плавно сопрягается в точке b c радиусом R.b=R„, суммарная глубина по50 лостей верхней и нижней матриц с учетом зазора Ь» между ними равна высоте втулки Но. Зазор й» в конце прОцесса обжатия принимают не менее 2 мм. При меньшем зазоре возникает опасность работы пресса враспор из-за возможных неточностей на55 ладки.

Если касательная — / к профилю матрицы в точке с не доходит до горизонтали, то вогнутый рабочий и плоский донный участки!

466905

30

55 матрицы сопрягаются в точке с с «пере10мом» и не обеспечивается требуемая величина я,,, а также благоприятное для последующей осадки соотношение угла встречи внешней поверхности втулки с осадочными бойками, «То затрудняет радиальное перемещение металла к центру шарнира при осадке, увеличивает суммарные энергетические затраты и уменьшает стойкость осадочных бойков.

Если касательная 1 — 1 переходит горизонталь, не обеспечивается плавное сопряже)гие участков ab u bc.

Таким образом, ь результате обжатия внешней поверхности втулки на участке ab придают окончательную форму (так как

R,>,==R< ), обеспечивают уменьшение зазора Л > на величину, и. меньц)ую 0,6Л<>, и частичный охват шара втулкой, осушествляют подготовку зоны внешней кромки для последующей осадки.

После обжатия втулку в сборе с шаром устанавливают на плошадку D нижнего осадочного бойка " (фиг. 3). Окончательное оформление втулки и полный охват шара втулкой (по всей внутренней поверхности втулки) обес )ечиваюг осадкой втулки по торцам усилителями Р между плош;!äêÿx! è О

<< нижнсго 7 и верхнего 8 осадо<шых бойков.

Г!рег)п)<с1ву)оп)е< осадке оформление обжятия зоны внешней кромки втsciêè в XIHT— рицах, касательH;») i — i к профилк> рабочей поверхности каждой из которых в наиболее удаленной <>т плоскости разъема точке профиля (т<>чке с) совпадает с горизонталью, обеспеч и вает благоприятные соотно)пения м< ж)у углами встречи осадочных бойков с поверхностям и обрабатываемой заготовки— обеспечивает малое значение угла xf< жду осадочным бойком и внешней поверхностью втулки (в начальный момент осадки это угол равен нулю) н значительно большее значение угла между осадочным бойком и торцом втулки (угол я<)я) . В результате

<>беси«чивается направленность течения осаживаемого металла, преимущественно к оси шар))ир». Для надежного охвата вкладыша втулкой по всей внутренней поверхности втулки в конечной стадии осадки к внешней поверхности втулки прикладывают радиальные сжимаюшие усилия q от кольцевых выступов Е (фиг. 4), выполненных на осадочных бойках 8 и 7. Рабочая поверхность выступов Е соо1 ветствует внеш ней поверхности готового изделия, т. е. выполнена радиусом R„.

После осадки прикладывают к одной из торцовых пло)цадок F вкладыша, например к нижней, и противоположному торцу с> втулки встречные осевые усилия и смещя)от шар относительно втулки, обеспечивая подвижность шара во втулке и требуемую величину зазора в соединении.

llpu.I.<.р. Один из шарниров состоит из шара из стали 33ХС, втулки из стали 45Х, ВЫПОЛНЕН)ЮЙ ЗЯ ОДНÎ ЦЕЛОЕ С XÂOÑTOÂÈÊOM.

Диаметр шара 65 xlxi, диаметр отверстия в

Н!аре 30 мм. Ня шаре с противоположных сторон соосно отверстию Я 30 мм выполнены два цилиндрических выступа высотой по

10 .мм. Высота втулки в сборе с шаром

36 мм, радиус ее внешней поверхности

32,5 мм, толшина стенки 17 мм.

Технологический процесс изготовления шарнира включает формовку горячей объемной штамповкой, последующую механическукз обработку и фосфатирование шара и втулки, выполненной за одно целое с хвостовиком. В процессев формовки и последук>гцей механической обработки внешней no)3epxHocTi втулки придают выпуклую форму с образую)цеи в виде части окружности.

Радиус окружности R принимают равным

1,0 (> <<>), т.. . R=1,0(32,5+17) =49 5 мм.

На торцах втулки выполняют скосы с наклоном к центру H арнира. Угол и принимают р âíûì 25 . Во втулке выполняют цилиндрическое отверстие Я 65 мм. Сборку шарнира производят на механическом прессе

К849 — С усилием 20 МН в следующей последовательности. Шар устанавливают на цен-..рирующий вь<ступ годпружиненного фиксатора обжимного il там))а. Втулку одевают на шяр до упора 2<. в)<211)неll кромки в нижнк>10 обжи",)н) К3 .,1))гп)1;». Обжим выпозняют в хитрицах, профиль рабочей;)онс рхности каж )ol! из которых имеет двя у)а Th<1. У )ясток ab между плоскостью разъема матриц и точко,:. касания в "улки с матриц< и сформлен (>яд)13 сОм R<„, ря иным радиусу R I3HOHIней поверхности готового изделия, т. е. равным 32,5 x<м. Участок <><, расположенный по

OTHOiII 2H I I K> К Il ОС<<ост)< Р<1 ЗЪ< М<) За ТОЧ КОИ касания, выполнен ря;,иусом Р„,-= !5 мм. Величина радиуса R,,„ оире.)елеH;) графически.

Касательная к профилю в наиболее удаленной От плоскости разъема его Т<>«КО 2!>Hi«iдаст с гор))зонта;1 ью. В за крь!т<> м Ilo 10 H«<нии штампа .<ысотя П, между крайними точками рабоч;,x;10102Tell матриц сост;)вляег

42 мм и равна высоте вту. Ihli;iо обж имя

Н<>, я зазор /1» между торцовыми и,и>скостями 5 мм.

Пос 1< О<> ж и I«вту 1ю в Ооор<< с Illризонта Ii HYK) Hc)oHi о бойка и выполняют осадку кр<>мок втулки I<>

Высоты 36 мм. В кон< чной ст<)дни 021)дк)1 к внешней поверхносги втулки прикла )ьl)3ак>т радиальные сжимяюшие усилия оТ кольце)3hlx выступов, выполненных H

После соорки шарнир устанавливают в следующий штамп, в котором выполня)от сме)цение п)яра относительно втулки до получения трсбуемой величины зазора 13 соедине))ии, равной 0,5 мм. Смещение осуll)<. ствл я )от встреч ни м и осевы м и уси.)и ям и, ко1466905

6 дуги радиусом я величину которого определяют из соотношения

0,7 (r+tp)+P(1,5(r+tp) Формула изобретения

Фиг. 1 торые прикладывают к одноу из цилиндрических выступов шара и противоположному торцу втулки.

Способ изготовления сферических шарниров, заключающийся в установке сферического вкладыша с цилиндрическим отверс, тием во втулку, высота которой меньше диа; метра сферической поверхности, а внутренняя поверхность выполнена цилиндрической, и последующем обжатии втулки вокруг наружной поверхности сферического вкладыша путем одновременного воздействия на концевые участки втулки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сферических, шарниров с толстостенными втулками, используют втулку с выпуклой наружной поверхностью, имеющей образующую в форме где r — радиус сферической поверхности вкладыша;

4 — толщина стенки втулки на середине ее высоты, и скосами на торцах, направленными к оси втулки и расположенными под углом к плоскости, перпендикулярной этой оси, величину которого определяют из следующего диапазона 10 (к<45, после обжатия осуществляют осадку втулки, а обжатие ведут со стспенью тангенциальной деформации на внутренней кромке втулки, не меньшей 0,6 от суммарной степени тангенциальной деформации на внутренней кромке при обжатии и осадке.

1466905 ,Г

Составитель Н. Пожидаева

Редактор И. Горная Техред И. Верес, Корректор М. Максимишинец

Заказ !099/12 Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, IOI