Способ изготовления изделий с криволинейной поверхностью вращения

 

В способе изготовления изделий с криволинейной поверхностью вращения осуществляют намотку одинаковыми лентами в форме трапеций заготовки в виде рулона. Основания трапеций превышают соответственно высоту изделия по внешнему и внутреннему диаметрам на величину упрессовки материала. Для равномерного распределения пресс-материала начала лент сдвигают относительно друг друга на одинаковое расстояние, а заготовку стягивают по внешнему диаметру лентой постоянной ширины. Использование способа при изготовлении седел шаровых кранов уменьшает неравномерность деформации пресс-материала, что способствует устранению брака от складчатости, трещин и искажений формы, а также за счет оптимизации раскроя повышает коэффициент использования материала. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления изделий прессованием и предназначено для получения изделий с криволинейной поверхностью вращения переменной толщины, например седел шаровых кранов.

Известен способ изготовления изделий с криволинейной поверхностью вращения, заключающийся в том, что штамп вдавливают в заготовку, которую выполняют в виде рулона ленты (патент RU 2001770, B 29 C 43/02, 1991).

Недостатком известного способа при изготовлении изделий с криволинейной поверхностью вращения является неравномерная степень деформации заготовки, что при использовании в качестве пресс-материала типа терморасширенного графита (ТРГ), вызывают складчатость, значительные внутренние напряжения, приводящие к изменению геометрической формы изделия и часто к трещинам по складкам.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка, для чего намотку заготовки выполняют одинаковыми лентами в форме трапеций, основания которых превышают соответственно высоты изделия по внешнему и внутреннему диаметрам на величину упрессовки материала, а начала лент смещены относительно друг друга на величину, равную отношению длины внутренней окружности заготовки к числу лент.

Дополнительно заготовку обматывают по наружному диаметру лентой постоянной ширины, которой стягивают заготовку и закрывают места выхода концов лент на поверхность изготавливаемой детали.

Способ был реализован при изготовлении седел шаровых кранов с наружным диаметром от 35 до приблизительно 140 мм и отношением высот изделий по наружному и внутреннему диаметрам до 3,75 из лент терморасширенного графита, толщиной до 0,6 мм.

Данные для раскроя лент определялись в следующей последовательности: определяли суммарную длину лент, исходя из размеров гнезда пресс-формы, по формуле L = (D²_н-D²_в)·K·π/4t, где L - суммарная длина лент; D_н - наружный диаметр детали; D_в - внутренний диаметр детали; K - коэффициент заполнения формы (по экспериментальным данным K = 0,85); T - толщина лент из ТРГ.

Ширину ленты постоянного сечения определяли по формуле: b = M/L·t·ρ, где b - ширина ленты;
M - масса детали;
ρ - плотность ленты
Число лент ориентировочно определяли из соотношения n = L/l₁, где n - число лент; l₁ - длина ленты, которая назначалась с учетом оптимального раскрытия материала.

С учетом обматывания заготовки лентой постоянной ширины для уточнения n и l₁ использовалось соотношение (L - D_н) >l₁ · n.

Сущность изобретения поясняют фиг. 1, 2, 3.

Ленту шириной 2b и длиной l₁ разрезали на две трапециевидные ленты 1, как это показано на фиг. 1.

Величина упрессовки материала, как разность между высотой профиля заготовки и соответствующей высотой профиля изделия, существенно выравнивается при обеспечении пропорциональности оснований трапеции a и (2b - a) (фиг.1) соответственно высотам внешней (h_н) и внутренней (h_в) стенок изделия.

При этом a = 2b · h_н/h_н + h_b.

В результате раскроя получали (n-1) лент вида 1 и одну ленту вида 2 (фиг.1) для комплектации одной заготовки. Длину ленты 2 определяли по формуле l₂ = l₁ + b · (L - l₁ · n)/a, причем величина b·(L-l₁·n)/a > πD_н
После раскроя определяли массу комплекта лент и доводили ее до заданной величины путем обрезания широкого конца ленты 2.

Лента 2 может быть разделена на ленту 1 и участок с постоянной шириной без изменения сущности изобретения.

Процесс сборки заготовки поясняет фиг.2. Узкие концы лент 3 поочередно закрепляли на оправке 4 из тонкослистового материала зажимами 5, смещая их по окружности оправки с шагом, равным отношению длины окружности оправки к числу лент, а затем наматывали и стягивали ленты вращения оправки. Потом зажимы убирали, заготовку перемещали к другому концу оправки и подтягивали ленты на оправке.

Фиг. 3 поясняет операции установки заготовки в пресс-форму и прессования. Оправку с заготовкой надевали на пуансон 6, при этом вводили в обойму 7, после чего оправку утопляли внутрь обоймы 7. Устанавливали нажимную втулку 8 и сближали ее с обоймой 7 до смыкания торцев пресс-формы.

При прессовании седел шаровых кранов по описанному способу был практически полностью исключен брак из-за складчатости, трещин и искажений формы.

Значительно улучшен внешний вид изделий. Одновременно, за счет оптимизации раскроя материала ТРГ для заготовок, коэффициент использования материала повысился до 0,9е

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделия с криволинейной поверхностью вращения, включающий намотку заготовок в виде рулона ленты, установку ее в пресс-форму и прессование, отличающийся тем, что намотку выполняют одинаковыми лентами в форме трапеций, основания которых превышают соответственно высоты изделия по внешнему и внутреннему диаметрам на величину упрессовки материала, а начала лент смещены относительно друг друга на величину, равную отношению длины внутренней окружности заготовки к числу лент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовку дополнительно обматывают по наружному диаметру лентой постоянной ширины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3