Способ ротационной вытяжкицилиндрических деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (is>833341

Союз Советских

Социалистических

Рвсаублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву —. (22) Заявлено 030278 (21) 2575361/25- 27 (51)М. Кл.

В 21 0 22/16 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Опубликовано 300581. Бюллетень N9 20 (53) Д(621.983. . 44 (088. 8) Дата опубликования описания 30.0581 (72) Автор изобретения

В.Н.Королев

t Л) (71) Заявитель (54) СПОСОБ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обра. ботке металлов давлением, а именно к способам ротационной вытяжки цилиндрических деталей.

Известен способ ротационной вытяжки цилиндрических деталей путем раскатки вращающимися давильными элементами вращающейся трубчатой заготовки f1).

Недостатком известного способа является невозможность обработки особо тонкостенных цилиндрических деталей.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обеспечения обработки особо тонко- . стенных цилиндрических деталей.

Указанная цель достигается за счет того, что.предварительно за" готовку обжимают в шариковой матрице со степенью деформации 10-15%,а окончательную ротационную вытяжку . производят со степенью деформации 5055%, при этом отношение скоростей ротационной вытяжки и скорости перемещения заготовки составляет

Чр — = 2ОО->30

Vn где Чр — скорость ротационной вытяжки раскатывания), V скорость перемещения заготовки.

Операция обжима (калибровка)производится с целью устранения между внутренним диаметром заготовки и оправкой и обеспечения плотного практически безэаэорного контакта

О заготовки с оправкой. При этом создаются рациональные условия для последующей вытяжки путем выравнивания толщины стенки по периметру вдоль образующей, что способствует

15 более равномерному течению металла вследствие одинаковой степени деформации по периметру, а следовательно возможно изготавливать тонкостенные детали с высокими точностными ха20 рактеристиками как по диаметрам, так и по толщине . стенки.

Так, например., на заготовке иэ стали 12Х18Н10Т с наружным диаметром и 20,4 мм и исходной толщиной стен25 ки 0,40 мм, имеющей односторонний зазор между втутренним диаметром за-. готовки и наружным диаметром оправки

0,05-0,06 мм, производят обжим шари-. ковой матрицей со степенью деформации

30 15% достигнув рациональных условий:

833341 для последующей ротационной вытяжки с утонением. A при одностороннем зазоре между заготовкой и оправкой, равном 0,03-0,04 мм, рациональные условия достигаются при обжиме со степенью деформации 10%.

При изготовлении тонкостенных

5 цилиндрических деталей, особо с окончательной толщиной стенки 0,1 мм, сильно сказывается скручивание (винтовое перемещение концевого сечения в градусах) и потеря устойчивости (волнистость вдоль образукщей) значительно влияющие на точность диаметральных размеров и толщину .стенки. Поэтому установление конкретных рациональных параметров процес- 15 са ротационной вытяжкой, позволяющих. получать качественные тонкостенные детали из труднодеформируемых металлов по 2-му классу точности и 10-му классу шероховатости, имеет весьма 20 важное значение.

Степень деформации за проход принято определять по формуле:

50

55 бО з а о юо у, 25

+ где t u t — толщина стенки до и после ротационной вытяжки.

Большое значение на качественные характеристики (точность и шерохова- ЗО тость),процесса оказывает отношение скорости ротационной вытяжки (раскатывания) к скорости подачи детали:

Чр 23JRn п. Кс 2 Rn

Чп sо n где и — радиус детали;

5 — осевая подача условного о сепаратора, 1

K 1 ук1 щ. )(S — подача на один шарик;

rn — количество шариков в матрице;

К вЂ” скоростной коэффициент рос тационной вытяжки с вра- 45 щакщейся обоймой.

На чертеже показана схема плана скоростей.

Исходя из это схемы, определяют скорость ротационной вытяжки Мр и Кс

Используя графоаналитический метод из плана скоростей определяют скорость вращения шариков — Ч, ш (условного сепаратора) относительно обрабатываемой заготовки.

Из подобия дАВО ЬKNО имеют:

OK Ч

Ч

ОР, ц,откУда ЧU = Чоб И-х,, (1) чo5

И з подоб ия Л АВО сл д СОВ меют: он ч гш-х Чд

h-Х откуда дИ 0 ш

Ч вЂ” Ч г (2)

Чо+Чд 65

Подставляя значение х из уравнения (2) в уравнение (1) получают:

1 (3) rig

Определяют скорость ротационной вытяжки при вращении обоймы и детали, в разные стороны:

=Ч - Чд .„-Чоб "д+Ч < (4

Р д цэ д 1„— 11

1+ . +

Ш г

Определяют скоростной коэффициент вытяжки:

Чд Ф Чоб Зоб г

Подставляя значение 14 =г sin $, получают:

1+ 0

Ч ч ко.= е > ь)

1-еiA где 1. — угол между опорными конусными поверхностями обоймы, г — радиус шарика

Vo6 — скорость вращения обоймы,"

V — скорость вращения детали.

Результирующее значение отношения скорости ротационной вытяжки к скорости подачи детали, т.е. 1 .й ! 0 учитывает совокупное влияние на точность и шероховатость подачи на шарик и геометрические размеры инструмента.

Точность и шероховатость раскатанных тонкостенных деталей -в значительной степени зависит от степени деформации и отношения †-E-.

Sb

Например, при принятых d = cons t (d 2,4 мц) (m=16 шт) и 2R>=const (ф 10,40 мм) варьируют подачей и степенью деформации.

С уменьшением подачи на шарик увеличением отношения ) уменьа

S шается шероховатость, а Ь увеличением,"степени деформации за проход и общей. степени деформации уменьшается воЛнистость раскатанной поверхности, а следовательно, и отклонения диаметральных размеров и толщины стенки;

Степень деформации за проход при ротационной вытяжке влияет на соотношение сжимающих и расстягивакщих напряжений,.действукщих на обрабатываемую деталь, и поэтоМу Е „ берется в зависимости от достижения минимальйой окончательной толщины стенки.Так,. при значительных радиальных сжимающих напряжениях (степенях деформации менее 50% ) снижается точность геометрй- ческой формы тонкостенных деталей вследствие увеличения волнистости и даже час то происходит потеря устойчивости(гофрирование) всей детали, особенно на окончательных проходах ротационной

833341

Вследствие увеличения сопротивления ротационной вытяжке, вызванного процессом многократного знакопеременного изгиба при отношении

0,065, диаметр деталей увеличивается, до 0,2 .мм и возникают трещины

5 на тонкостенных деталях даже из пластичных металлов (например нз стали

12K18H10Tj при относительной толщине - - = 0,054-0,09.

При ротационной вытяжке шариковой матрицей заготовок иэ стали 12Х18Н10Т с относительной толщиной - - = 0,15tú 0,24 (т.е. - > 0,1) и при отношении

-Я. = 0,15-0,25, в результате увеличейия сопротивления выдавливанию, происходит вытяжка стенки в тангенциальном направлении (увеличение диаметра/ до 0,06 мм.

Тонкостенные и особо тонкостенные

Расширяются технологические возмож"ности ротационной вытяжки, позволяя производить за один проход операцию ротационного обжима и ротационную вытяжку с утонением стенки. Возможно производить операцию обжима тонкостенных трубчатых деталей на требуемую длину, получая детали с различными диаметрами и толщиной стенки.

Применение перед. ротационной вытяжкой операции ротационного обжима Позволяет использовать исходные, заготовки с более широким полем допуска (т. е. удешевляет технологический

65 вытяжки при достижении толщины стенки детали < 0,09 мм.

Так, у деталей @ 10, 40, полученных окончательной ротационной вытяж ой. с E+ = 0,50 и 6t = 0,50— — 142-145 (S, = 0,015 мм/шарик) отклонение от цилиндричности на основной длине детали (исключая край) не превышает 0,02 мч, а колебание толщины стенки (с = 0,08 мм) не превышает 0,01 мм.

В

С увеличением степени деформации при окончательной ротационной вытяж- ке до. 6«0,55 (и даже при увеличении общей степени деформации) при изменении отношений, с 400 до 120 (с S.„ = 0,015 до 0,005 мм/шарик) отклонения диаметральных размеров и толщины стенки (с = 0,06 MM) уменьшается до 0,01 мм, но увеличивается шероховатость поверхности.

При отношении, а — 200 (5

0,0089 ьм/шарик) прио степени деформации Eq„ = 0,5 отклонения диаметра раскатанной детали уменьшаются до

0,015 мм.

При ротационной вытяжке с отношением „ = 230 (Я, = 0,008 мм/шарик), но со значительной степенью деформации при окончательной ротациоННоА вытяжке (

Поэтому при достижении окончательной толщины стенки детали tä = 0,050,06 мм (при отношении — Ф вЂ” = 230) следует принимать на последнем (окончательном) проходе ротационной вытяжки 6jq = 55%, а при достижении толщины стенки. са = 0,08-0,09 мм (при отношении „а = 200) — 6g = 504, что поз воляе Р достичь прев алирован ия меридиональных растягивающих напря-. жений над радиальными сжимающими и получать качественные тонкостенные и особо тонкостенные детали по 2-му классу точности и 8-10-му классу шероховатости.

Таким образом, с цепью достижения наивысшей точности диаметральных размеров и толщины стенки с шероховатостью не ниже 8-ro,класса, ротационную вытяжку следует производить с

При ротационной вытяжке тонкбстенных цилиндрических деталей при отношении < 0,065 (больших диаметрах шариков) и ф с 0,1 в результате прерывистого действия шариков стенка детали прижимается к пуансону в тех местах, .которые находятся под шариками, а в местах между шариками она может упруго-пластически изгибаться.

Поскольку шарики вращаются вокруг раскатываемой заготовки, то места контакта заготовки с шариками и области прогибов заготовки меняются, т.е. возникает знакоперемениый изгиб тонкостенной заготовки.

50 удлиненные детали ротационной вытяжкой шариковой матрицей из пластичных и малопластичных металлов по

2-му классу точности и 10-му классу шероховатости возможно изготовить при отношении — = 0,15-0,25 и - С 0,1.

Предлагаемый способ ротационной вытяжки осуществляется с помощью устройства ротационной вытяжки, устанавливаемого на суппорте токарного станка. Устройство содержит две последовательно расположенные матрицы.

Первая шариковая матрица, в которой производится обжим заготовки с целью ликвидации зазора между оправкой и внутренним диаметром заготовки и выравнивания толщины стенки по периметру. Давильные элементы (шарики первой шариковой матрицы) получают планитарное вращение от обрабатываемой заготовки, одетой на закаленную оправку, которая закрепляется в цаноВоМ патроне. Давильные элементы шарики второй матрицы устройства, производящей ротационную вытяжку, получают вращательное движение от заготовки и от обоймы, приводимой во вращение через шестеренчатую передачу от электродвигателя.

Использование предлагаемого способа ротационной вытяжки позволяет достигнуть следующего техника-экономического эффекта.

833341

Составитель E. Хохрина

Редактор E. Спиридонова Техред H. Келушак Корректор О.Билак, Заказ 3859/9 Тираж 888 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 процесс изготовления заготовок, а после операции обжима шариковой матрицей заготовки получаются правильной геометрической формы (по 3-4-му классу точности) и с равномерной толщиной стенки.

Применение ротационной вытяжки шариковой матрицей с утонением стенки позволяет при относительных степенях деформации 50-55% за проход

H oTHolllalpH = DO-230 с атно- р шениями - — = %,15-0,25 и — - < 0,1 и достигать при изготовлении особо тонкостенных деталей 2-го класса точности и 10-ro класса шероховатости, повысив при этом производительq ность в 1,5-2 раза со 100% выходом по вакуумной плотности деталей (где R — наружный радиус заготовки; подача условного сепаратора;

t — толщина заготовки; г„, — радиус шарика; Rä — наружный радиус детали) 20

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известными представляет существенную новизну и дает новый положительный эффект. формула изобретения

Способ ротационной вытяжки цилиндрических деталей путем раскатки вращающимися давильными элементами вращающейся трубчатой з аготовки, о т л и ч а. ю щ и и еятем,,что, с целью расширения технологических возможностей путем изготовления особо тонкостенных цилиндрических деталей из труднодеформируемях металлов, предварительно заготовку обжимают в шариковой. матрице со степенью деформации 10-15%, а окончательную ротационную вытяжку производят со степенью деформации 50-55%, при этом отношение скоростей ротационной вытяжки и скорости перемещения заготовки составляет : р

= 100 -230 ) где 4р — скорость ротационной вытяжки, V .скорость перемещения заготовки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 441070, кл. В 21 0 22/16, 1974.