Устройство для ротационной вытяжки осесимметричных оболочек сложной формы
Владельцы патента RU 2655558:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам ротационной вытяжки, которые предназначены для изготовления высокоточных осесимметричных оболочек сложной формы, например гидроцилиндров или баллонов высокого давления и малых габаритных размеров. Устройство содержит корпус, подвижное входное опорное кольцо, неподвижное выходное опорное кольцо, сепаратор, давильные элементы, микрометрическую гайку, оправку, прижим и ползуны, взаимодействующие с опорным кольцом. Выходное опорное кольцо выполнено с возможностью осевого перемещения, его торцевая поверхность, контактирующая с корпусом, имеет конический участок с углом конусности от 15 до 45°. Между торцами выходного опорного кольца и корпуса установлены ползуны в виде секторов, сжатых в осевом направлении кольцевой пружиной и контактирующих боковыми торцами с одной стороны с торцом корпуса, с другой стороны - с конической торцевой поверхностью опорного выходного кольца, а рабочей поверхностью - с копиром, который установлен на корпусе прижима с возможностью осевого перемещения и фиксацией. В корпусе прижима установлен подпятник, с одной стороны контактирующий с заготовкой оболочки, а с другой стороны с упорным подшипником. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей устройства. 5 ил.
Изобретение относится к устройствам ротационной вытяжки, которые предназначены для изготовления высокоточных осесимметричных оболочек сложной формы, например, гидроцилиндров или баллонов высокого давления и малых габаритных размеров.
Известно устройство ротационной вытяжки с шариковыми давильными элементами, содержащее корпус, подвижный входной и неподвижный выходной опорные конусы, сепаратор, шариковые давильные элементы, микрометрическую гайку, оправку и прижим (Ковка и штамповка: Справочник. В 4 т. Т. 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков / Под ред. A.M. Дмитриева. - 2-е изд., перераб. И доп. / Под общ. Ред. Е.И. Семёнова. - М.: Машиностроение. 2010. 352 с., табл. 10, стр. 308).
Известное устройство обладает ограниченными технологическими возможностями по изготовлению цилиндрических оболочек одно- и многоступенчатых с закрытой концевой частью, а также осесимметричных оболочек сложной формы, что показано в классификации оболочек. (Ковка и штамповка: Справочник. В 4 т. Т. 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков / Под ред. A.M. Дмитриева. - 2-е изд., перераб. И доп. / Под общ. Ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение. 2010. 352 с., табл. 8, стр. 304).
Наиболее близким устройством для ротационной вытяжки осесимметричных оболочек с переменной толщиной стенки и диаметром является устройство по авторскому свидетельству СССР №804091, МПК8 B221D 22/16, опубл. 15.02.1981, бюл. №6, которое содержит корпус, подвижный входной и неподвижный выходной опорные кольца с конусной рабочей поверхностью, сепаратор, прижим, давильные элементы, микрометрическую гайку с установленным в ней кольцом, имеющим радиальные пазы и смонтированными в них ползунами, взаимодействующими с входным опорным кольцом, оправку, на которой установлена с возможностью осевого перемещения втулка с конической опорной поверхностью, контактирующей с ползунами в момент окончания процесса ротационной вытяжки, причем втулка снабжена средствами фиксации относительно заготовки.
Недостатком известного устройства является невозможность получения осесимметричных оболочек любой формы. Устройство позволяет получать переменную толщину стенки на краевом участке цилиндрической оболочки. Изготовить осесимметричные оболочки, по форме отличающиеся от цилиндрических, например, конической, овальной и любой другой формы, с помощью известного устройства невозможно.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей устройства, которое позволяет получить осесимметричные оболочки любой формы.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее корпус с установленными внутри него входным и выходным опорными кольцами, сепаратор с установленными шариковыми давильными элементами, микрометрическую гайку, оправку, прижимное устройство, состоящее из корпуса прижима, и ползуны, взаимодействующие с выходным опорным кольцом, при этом оно снабжено установленным на корпусе прижима с возможностью осевого перемещения и фиксацией копиром и контактирующим с одной стороны с заготовкой оболочки, а с другой стороны - с упорным подшипником подпятником, установленным в корпусе прижима, при этом выходное опорное кольцо выполнено с возможностью осевого перемещения и его торцевая поверхность, контактирующая с корпусом, имеет конический участок с углом конусности от 15 до 45°, причем ползуны установлены между торцами выходного опорного кольца и корпуса и выполнены в виде секторов, сжатых в осевом направлении кольцевой пружиной и контактирующих боковыми торцами с одной стороны с торцами корпуса, с другой стороны - с конической торцевой поверхностью выходного опорного кольца, а рабочей поверхностью - с копиром.
На фиг. 1 показано устройство для ротационной вытяжки цилиндрической оболочки с переменной толщиной стенки по длине перед началом ротационной вытяжки оболочки, на фиг. 2 - устройство в момент начала ротационной вытяжки с утонением в зависимости от выступа копира, На фиг. 3 - устройство в момент окончания ротационной вытяжки с утонением и образованием утолщенного участка оболочки, которое соответствует участку впадины на поверхности копира, на фиг. 4 - положение ползуна и копира в устройстве по разрезу А-А. На фиг. 5 - устройство для ротационной вытяжки осесимметричной оболочки оживальной формы.
Устройство содержит оправку 1, установленную в шпинделе токарного станка, на которой базируется заготовка 2, корпус 3, микрометрическую гайку 4. Внутри корпуса установлены подвижное входное опорное кольцо 5, подвижное выходное опорное кольцо 6, сепаратор 7 с установленными шариковыми давильными элементами 15. Между торцами выходного опорного кольца 6 и корпуса 3 расположены ползуны 10 в виде секторов, сжатые в радиальном направлении пружинами 11, причем ползуны 10 контактируют своей конической поверхностью с конической поверхностью торца выходного опорного кольца 6. Заготовку 2 к оправке 1 прижимает прижимное устройство, состоящее из корпуса прижима 12, в котором закреплен подпятник 13, опирающийся на упорный подшипник 14. Прижимное устройство закреплено в пиноли задней бабки. На корпусе прижима 12 закреплен копир 8 с помощью винтов 9.
Устройство базируется на суппорте токарного станка и работает следующим образом. Осуществляется настройка устройства путем установки его по оси вращения оправки 1. На оправку 1 устанавливают заготовку 2 осесимметричной оболочки и прижимают к оправке 1 прижимным устройством. Подпятник 13 прижимного устройства находится в постоянном контакте с заготовкой 2 и упорным подшипником 14. Перед началом ротационной вытяжки (фиг. 1) ползуны 10 рабочей поверхностью контактируют с поверхностью корпуса прижима 12. На корпусе прижима 12 в требуемом положении закрепляется копир 8 винтами 9. После включения токарного станка происходит вращение оправки 1 с заготовкой 2 и подпятника 13 прижимного устройства, при этом корпус прижима 12 неподвижен. При продольном перемещении суппорта токарного станка вместе с устройством, ползуны 10 входят в контакт с копиром 8 и перемещаются в радиальном направлении (фиг. 2), взаимодействуя с выходным опорным кольцом 6 коническими поверхностями. В результате этого взаимодействия происходит перемещение выходного опорного кольца 6 в осевом направлении и сближение его с входным опорным кольцом. В результате этого происходит радиальное перемещение шариковых давильных элементов 15 с настройкой их положения. Для этого поворотом микрометрической гайки 4 по часовой стрелке перемещают входное опорное кольцо 5 и устанавливают на требуемый размер. Производят ротационную вытяжку с формоизменением заготовки до заданного диаметрального размера и длины, соответствующие длине участка копира. При прохождении впадины участка копира 8 ползуны 8 сближаются в радиальном направлении, выходное опорное кольцо удаляется от входного опорного кольца 5 и шариковые давильные элементы 15 расходятся в радиальном направлении. Это обстоятельство приводит к получению утолщенного участка в заданном месте осесимметричной оболочки (фиг. 3). В процессе ротационной вытяжки ползуны 10 под действием кольцевой пружины 11 находятся в постоянном контакте с поверхностью копира 8 (фиг. 4). После продольного перемещения по копиру 8 ползуны снова контактируют с корпусом прижима 12, выходное опорное кольцо 6 занимает крайнее правое положение и шариковые давильные элементы 15 выходят из соприкосновения с поверхностью заготовки 2. Суппорт токарного станка вместе с устройством отводятся в исходное положение. Станок выключается, отводится прижимное устройство, и готовая осесимметричная оболочка с утолщенным участком требуемых размеров и формы снимается с оправки 1. Таким образом, расширяются технологические возможности устройства, в отличие от известных.
Устройство позволяет получить осесимметричные оболочки не только цилиндрические с утолщениями, но и другой формы. На фиг. 4 показано получение осесимметричной оболочки с оживальным участком. Для получения такой оболочки в шпинделе токарного станка закрепляется оправка 1 с оживальным участком. На оправку 1 устанавливают заготовку 2 (см. фиг. 4, выше осевой линии) и прижимается прижимным устройством. На корпусе прижимного устройства 12 устанавливается копир 8 требуемой конфигурации и закрепляется винтами 9 в требуемом относительном положении. В процессе ротационной вытяжки при продольной подаче суппорта токарного станка ползуны, находясь в непрерывном контакте с поверхностью копира 8, перемещаются в радиальном направлении и регулируют положение выходного опорного кольца, а также перемещение шариковых давильных элементов в радиальном направлении. В результате происходит формоизменение заготовки 2 с получением осесимметричной оболочки с оживальным участком (фиг. 4, ниже оси симметрии). Аналогично, устанавливая на корпусе прижимного устройства 12 копиры 8 требуемой формы, имеется возможность получения деталей широкой номенклатуры по форме и размерам.
Устройство для ротационной вытяжки осесимметричных оболочек сложной формы, содержащее корпус с установленным внутри него входным и выходным опорными кольцами, сепаратор с установленными шариковыми давильными элементами, микрометрическую гайку, оправку, прижимное устройство, состоящее из корпуса прижима, и ползуны, взаимодействующие с выходным опорным кольцом, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на корпусе прижима с возможностью осевого перемещения и фиксацией копиром и контактирующим с одной стороны с заготовкой оболочки, а с другой стороны - с упорным подшипником подпятником, установленным в корпусе прижима, при этом выходное опорное кольцо выполнено с возможностью осевого перемещения и его торцевая поверхность, контактирующая с корпусом, имеет конический участок с углом конусности от 15 до 45°, причем ползуны установлены между торцами выходного опорного кольца и корпуса и выполнены в виде секторов, сжатых в осевом направлении кольцевой пружиной и контактирующих боковыми торцами с одной стороны с торцами корпуса, с другой стороны - с конической торцевой поверхностью выходного опорного кольца, а рабочей поверхностью - с копиром.
