Способ обработки полых осесимметричных деталей переменной жесткости

 

Изобретение относится к металлообработке , в частности к способам обработки круглых шлицевых отверстий осесимметричных деталей, имеющих переменную в продольном направлении жесткость стенки, методом пластического деформирования. Цель изобретения - повышение качества обрабатываемых деталей путем снижения градиента и изменения кривизны стенки детали в продольном направлении. Деформирующее протягивание производят с суммарным натягом, вызывающим образование погрешности, противоположно направленной погрешности термообработки. Величина натяга определяется как отношение величины погрешности термообработки к коэффициенту, учитывающему жесткость стенки детали. Деформирующее протягивание осуществляют со способом базирования детали на торец большей жесткости. Сложение противоположных погрешностей процессов деформирования и термообработки ведет к уменьшению изменения кривизны стенки детали в продольном направлении, что приводит к повышению показателей качества обрабатываемого отверстия . 4 ил. (Л С

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКИТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739241/ 27 (22) 21.09,89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Липецкий политехнический институт (72) С.К.Амбросимов и И.И. Шацких (53) 621.923,77 (088.8) (56) Шадуро P.H„Æoëîáîâ-А.А., Сорокин

Л.В. Технологические воэможности комбинированной химико-термической обработки. — Материалы семинара "Разработка и промышленная реализация новых механических и физико-химических методов обработки". М., МВТУ, 1988. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЛЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ .ДЕТАЛЕЙ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ (57) Изобретение относится к металлообработке, в частности к способам обработки круглых шлицевых отверстий осесимметричных деталей, имеющих переменную в продольном направлении жесткость стенки, Изобретение относится к металлообработке, в частности к способам обработки круглых и шлицевых отверстий осесимметричных деталей, имеющлх переменную в продольном осевом направлен!ли жесткость, методом пл астичес кого дефо рмирования с последующей термообработкой детали.

Цель изобретения — повышение качества обрабатываемых деталей путем снижения градиента изменения кривизны стенки детали в продольном направлении.

На фиг. I изображена схема базирования детали и характер изменения кривизны стенки детали до и после (пунктирная линия) термоЪбработки беэ операции деформирования; на фиг. 2 — схема деформирования

„„5Q „„1701498 А1 методом пластического деформирования.

Цель изобретения — повышение качества обрабатываемых деталей путем снижения градиента и изменения кривизны стенки детали в продольном направлении, Деформирующее протягивание производят с суммарным натягом, вызывающим образование погрешности, противоположно направленной погрешности термообработки.

Величина натяга определяется как отношение величины погрешности термообработки к коэффициенту, учитывающему жесткость стенки детали. Деформирующее протягивание осуществляют со способом базирования детали на торец большей жесткости.

Сложение противоположных погрешностей процессов деформирования и термообработки ведет к уменьшению изменения кривизны стенки детали в продольном направлении, что приводит к повышению показателей качества обрабатываемого отверстия. 4 ил.!!й ! детали; на фиг, 3 — характер изменения кривизны стенки детали до (пунктирная линия) СР и после деформирования; на фиг. 4 — характер изменения кривизны стенки детали по- фь сле термообработки, «о

Способ осуществляют следующим обра-, (ф зсм. !

Деталь 1 базируют торцом большей жесткости 2 на столе пресса 3 (фиг.1). Исходя из известной величины и направления погрешности процесса термообработки Лт, выбирают режимы деформирования, т.е, суммарный натяг на деформирующие элементы протяжки (или один элемент протяжки). Деформировэние детали происходит при приложении осевой. нагрузки Q к деформирующему элементу 4 (фиг.2). B результате

1701498 деталь после деформирования приобретает искажение профиля, характер которого приведен на фиг.3. Получена погрешность, обратная по направлению погрешности процесса термообработки. Далее в процессе последующей термической обработки происходит сложение различно направленных погрешностей Ad иЛт, что приводит к получению детали 5 (фиг.4), практически не имеющей искажения профиля.

Режимы процесса деформирующего протягивания выбирают по следующим соображениям. Как показывают результаты измерения детали после процесса термообработки без предварительного деформирования, на участке меньшей жесткости диаметр уменьшается к торцу в направлении от участка большей жесткости (фигЛ).

Образуется погрешность переходного вида, условно названная "бочкообразность — конусность". Такое искажение профиля детали происходит в результате объемной усадки при термообработке. Причем участку меньшей жесткости соответствует большая усадка. Для компенсации данной погpGLUHQсти Ът необходимо иметь перед операцией термообработки исходную погрешность формы профиля продольного сечения h,ц, равную ей по величине, но противополо>кную по направлению. При этом данная погрешность также должна быть получена в результате объемно деформации детали, что приведет в сог>тветствие вид напряжений обоих процессов. В обоих случаях напряжения обьемные, что способствует компенсации обьемных деформаций, Необходимая погрешность также должна иметь переходный вид, но с увеличением диаметра в направлении торца меньшей >кесткости, т.е. "седлообразность — конусность".

Это удается достичь, применяя процесс деформирующего протягивания, причем идущего только с образованием погрешности

"седлообразность — конусность".

В соответствии с этим обстоятельством установлена область определения данного вида погрешности на множество технологических факторов: М; i, t, d, I, материал детали. Например, для стали 45 и 40Х соответственно:

М={(1л,d,å)/ — — 4,5- +6,7 10 0),(1)

М={(i t d е) /I-74102t+831031+,34101<0, где! — натяг;

t — толщина стенки;

d — диаметр отверстия;

l — длина детали.

Формулы получены на основе результатов теоретических и экспериментальных ис5 следований. Далее величина натяга определяется из условия равенства погрешностей термообработки и деформирования:

/ Лт/=/Й /. (2)

На основе исследований установлено также, что на множестве М величина погрешности формы профиля продольного сечения при деформировании пропорциональна натя гу

= К.i (3) где i — натяг на деформирующий элемент;

K — коэффициент, учитывающий жесткость стенки детали, Данный коэффициент учитывает диа, метр обрабатываемого отверстия, толщину стенки, длину, материал детали и, определяется экспериментально. Тогда из формул (2) и(3) величина натяга определится по формуле

h,т

К (4) где Лт — берется как математическое ожидание некоторой .совокупности измерений данной величины;

К вЂ” указанный выше коэффициент, Необходимо отметить также, что в случае обрабстки многозубой деформирующей протяжкой величина i является величиной суммарного натяга. Далее, исходя из велигины 1, выбирают диаметры элементов протяжки (прошивки), Пример, Способ был реализован при обработке шлицевого отверстия (достаточной длины) одновенцового зубчатого колеса. Материал детали сталь 40Х, твердость после термообработки HRC 40-45. Размеры; средний диаметр окончательно обработанного отверстия 30-0,02 мм, толщина стенки малой жесткости t» 5 мм, длина данного участка I> 20 мм, толщина стенки большей жесткости tzi1 мм, длина Ь 20 мм. Погрешность формы профиля продольного сечения отверстия после операции термообработки

ЛТ составляет 0,04 мм. Б исходном варианте для ее устранения применяют дополнительную операцию выхаживания. Погрешность

ЛТ имеет вид "бочкообразность — конусность" (пунктирная линия) с уменьшением диаметра к торцу малой жесткости. По формуле (1) определим область допустимого натяга с точки зрения образования погрешности Йд необходимого вида:

I = 7,4 10 tI + 8,3 10 11 - 3,4 10

„= 7,4 10 5+ 8,3 10 20 - 3,4 10 = 0,2 мм.

В диапазоне!, t>,!1 погрешность Ь пропорциональна натягу!, т.е. Q = 0,2 I, где 0,2— коэффициент К, немногим больший отношения t1/d. Тогда

1701498

/d>l

Фиг.2

ЛТ 004 — =0,2 мм.

К 0,2

Величина i входит в допустимую область, окончательно принимаем! = 0,2 мм.

Деформирующее протягивание осуще- 5 ствляли одним деформирующим элементом с натягом 0,2 мм, Затем была проведена термообработка: нагрев ТВЧ, закалка в масле, отпуск низкий 180-200 град, охлаждение — воздух. 10

Окончательная погрешность формы профиля продольного сечения отверстия при обработке известным способом 0,04 мм, а предлагаемым (режущее протягивание, деформирующее протягивание, термо- 15 обработка) — 0,01 мм, Обработка детали предлагаемым способом позволяет повысить точность формы отверстия в 4 раза и производительность обработки, поскол ьку осуществлена замена 20 трудоемкой операции выхаживания на высокопроизводительную операцию деформирующего протягивания. Необходимо отметить, что деформирующее и режущее протягивание можно совместить в одну опе-. 25 рацию, что также ведет к повышению производительности обработки.

Формула изобретения

Способ обработки полых осесимметричных деталей переменной жесткости в продольном направлении, согласно которому после предварительной механообработки проводят дорнование и последующую термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемых деталей путем снижения градиента изменения кривизны стенки детали в продольном направлении, при формовании деталь базируют на торец с большей жесткостью, а дорнование осуществляют с натягом, определяемым из выражения

i= ЛТ/W, где i — величина натяга, мм;

ДТ- — погрешность размера отверстия детали вдоль продольной оси после термообработки, мм;

К вЂ” коэффициент, учитывающий жесткость стенки детали, 1701498 Х ДРОКТОР О kp88i3686