СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗМЕЙКОВЫХ ПОЛУСЕПАРАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B21D53/10 

Изобретение относится к области изготовления штамповкой и ковкой ряда специальных изделий, в частности змейковых полусепараторов шарикоподшипников. Эти полусепараторы представляют собой кольцеобразные изделия с рядом чередующихся впадин-полусфер и плоских площадок. Впадины-полусферы являются гнездами для шариков шарикоподшипника, а плоские площадки предназначены для разделения шариков друг от друга.

Известные способы изготовления змейковых полусепараторов включают по крайней мере операции вырубки из стальной ленты (или листа) кольцевых заготовок, гибки этих заготовок для получения на них ряда радиальных гофров определенной глубины и калибровки для преобразования гофров в последовательность полусферических гнезд и плоских площадок. Наличие дальнейших операций зависит от конкретной конструкции змейковых полусепараторов, обеспечивающей способ скрепления двух полусепараторов в один сепаратор: загибкой усов, клепкой, точечной сваркой и др. Так при скреплении полусепараторов клепкой требуется после операции калибровки еще одна - пробивка отверстий в плоских площадках для установки заклепок при сборке [1]
В соответствии с [1] рекомендуется выбор такого соотношения диаметров исходной кольцевой заготовки и глубины гофров, что после калибровки наиболее глубокие участки (донные участки) полусферических гнезд оказываются меньшей толщины по сравнению с соседними участками полусепаратора, хотя и в пределах поля допускаемых отклонений.

Известны также способ и устройство для изготовления змейковых полусепараторов [2] содержащее многопозиционный пресс с рядом посадочных отверстий, размещенных c постоянным угловым шагом, и ряд пооперационных штампов для последовательного выполнения операций по изготовлению змейковых полусепараторов. Для перемещения заготовок от штампа к штампу используется карусельный держатель с рядом равнорасположенных посадочных мест для кольцеобразных заготовок. Для обеспечения точной ориентации заготовок относительно каждого штампа конструкция заготовки предусматривает три вспомогательных технологических уса, выступающих за внешний контур кольца. Технологические усы равнорасположены по окружности и обеспечивают точность ориентации, т.к. усадка диаметра кольцевой заготовки после гибки гофров не влияет на взаимное угловое расположение усов. Технологические усы срезаются лишь при выполнении последней операции. Однако способ и устройство [2] для изготовления змейкового полусепаратора не позволяют достичь высокой производительности и существенной экономии металла, т.к. использование карусельного держателя не позволяет разместить на этом же прессе штамп для вырубки кольцевых заготовок и, как следствие, требуется ручная операция загрузки магазина заготовками, предварительно вырубленными на другом оборудовании. Велик также и расход металла, т. к. в отходы при вырубке колец, например из ленты в отход, уходит от 80 до 90% металла. Источник [1] рекомендует использовать для изготовления полусепараторов многопозиционный пресс с рядом посадочных отверстий, размещенных с постоянным шагом по прямой линии, и грейфер для шагового перемещения заготовок от штампа к штампу, снабженный линейным рядом пар пальцев-захватов, число которых равно числу штампов.

Изготовление змейковых полусепараторов на таком устройстве повышает производительность, т. к. позволяет на одном и том же прессе производить и вырубку заготовок из ленты.

Цель изобретения сокращение расхода металла и существенное повышение производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что при способе изготовления змейковых полусепараторов, включающем по крайней мере операции вырубки из ленты кольцевых заготовок и гибки этих заготовок для получения на них ряда радиальных гофров определенной глубины, из ленты вырубают две кольцевые заготовки (внешнюю и внутреннюю), такие, что внутренней диаметр внешней заготовки равен наружному диаметру внутренней, каждую из заготовок гнут для получения одинакового количества радиальных гофров, причем глубину гофров для внешней заготовки увеличивают по сравнению с глубиной гофров внутренней заготовки на величину, обеспечивающую после гибки гофров равенство наружных диаметров обеих кольцевых заготовок.

Появление выигрыша в металле можно пояснить на примере изготовления змейкового полусепаратора с наружным диаметром 91,4 мм. При существующем способе изготовления отходом являются остатки стальной ленты шириной 100 мм (с отверстиями диаметром 96,5 мм) и диски диаметром 84,6 мм. В пересчете на один полусепаратор отход составляет 83% металла. При новом способе изготовления отходом являются остатки стальной ленты шириной 112 мм (с отверстиями диаметром 108,5 мм) и диски того же диаметра (84,6 мм). В пересчете на два полусепаратора отход составляет 89,2% или на один полусепаратор 44,6% металла.

Естественно, при последующем одновременном выполнении одноименных операций над обеими заготовками (вырубка, гибка гофров, калибровка и т.д.) производительность оборудования повышается вдвое.

Для осуществления описываемого способа в устройстве, содержащем многопозиционный пресс с рядом посадочных отверстий, размещенных с постоянным шагом по прямой линии, ряд пооперационных штампов, размещаемых в посадочных отверстиях пресса, и грейфер шагового перемещения заготовок, снабженный линейным рядом пар пальцев-захватов, число которых равно числу штампов, ряд посадочных отверстий, ряд пооперационных штампов и соответствующих им пальцев-захватов грейфера разделены на две группы, первая из которых предназначена для вырубки заготовок для двух полусепараторов и обработки одной из них, а вторая для обработки второй заготовки; в каждой из групп число посадочных отверстий на одно превышает число штампов в группе; штампы в заданной последовательности размещены в посадочных отверстиях подряд, начиная с первого, а грейфер дополнен парами пальцев-толкателей, одна из которых соответствует последнему посадочному отверстию первой группы, а каждая из остальных пар пальцев-толкателей размещена за соответствующей парой пальцев-захватов первой группы штампов на расстоянии полшага от каждого из них.

На фиг. 1 показана технологическая схема изготовления змейковых сепараторов с конечным наружным диаметром 91,4 мм и отверстиями для заклепок, на фиг. 2 фрагменты кольцеобразных заготовок после гибки гофров, на фиг. 3 - фрагменты тех же заготовок после чеканки, на фиг. 4 фрагмент устройства для осуществления способа неподвижная плита пресса с грейфером, на фиг. 5 - схема взаимодействия пальцев-захватов и пальцев-толкателей с кольцевыми заготовками полусепараторов.

Как показано на фиг. 1, первой операцией изготовления змейкового полусепаратора является вырубка из стальной ленты 1 шириной 112 мм диска 2 диаметром 108,5 мм; второй операцией вырубка из диска 2 второго диска 3 диаметром 96,5 мм и внешней кольцевой заготовки 4 с таким же внутренним диаметром 96,5 мм, а также кольцевой заготовки 5. Третьей операцией является гибка кольцевой заготовки 4 для получения гофров. Гофры 5 обеспечивают усадку наружного диаметра внешней кольцевой заготовки 4 с размера 108,5 мм до размера 91,4 мм. Четвертой операцией является калибровка кольцеобразной заготовки 6 для получения полусферических гнезд 7 и плоских площадок между ними. Последняя пятая операция пробивка круглых отверстий на площадках между полусферическими гнездами 7 для установки заклепок при сборке двух полусепараторов в одно изделие. Подобные же операции выполняются над диском 3 путем вырубки из него внутренней кольцевой заготовки 7 с внутренним диаметром 84,5 мм, гибки для получения гофров. Гофры 9 обеспечивают усадку наружного диаметра внутренней кольцевой заготовки с размера 96,5 мм до того же диаметра 91,4 мм. Разность "а" (фиг. 2) между глубиной гофра 5 кольцеобразной заготовки 6 и глубиной гофра 9 кольцеобразной заготовки 10 является расчетной величиной или подбирается эмпирически. Получаемые после чеканки кольцеобразные заготовки 11 и 12 отличаются друг от друга только толщиной донного участка полусферических гнезд 7. Разность "в" толщин донных участков полусферических гнезд 12 кольцеобразных заготовок 11 и 12, показанная на фиг. 3, при правильном выборе разности "а" глубин гофров 5 и 9 должна уложиться в поле допускаемых отклонений. Одноименные операции над обеими заготовками выполняются одновременно для получения деталей конечной формы 13, 14.

Устройство для осуществления этого способа базируется на многопозиционном прессе, который имеет по крайней мере одиннадцать посадочных отверстий для пооперационных штампов, размещенных (см. фиг. 4) с постоянным шагом "Б" по прямой осевой линии Г-Г. В качестве такого пресса может служить 12-позиционный пресс модели 200 японской фирмы "Аида". Как показано на фиг. 4, в неподвижной плите 15 в посадочных отверстиях 16 пресса размещаются девять матриц пооперационных штампов 17-25. Причем эти девять пооперационных штампов разделены на две группы. В первую группу включены пять штампов: вырубные штампы 17, 18, гибочный штамп 19, калибровочный штамп 20 и пробивной штамп 21. Во вторую группу штампов включены остальные четыре: вырубной штамп 22, гибочный 23, калибровочный 24 и пробивной 25 штампы. На две группы разделены соответственно и посадочные отверстия 16. В первую группу включены первые шесть посадочных отверстий 16 для размещения пяти пооперационных штампов 17
21, а во вторую пять отверстий 16 для размещения четырех пооперационных штампов второй группы 22 25. Пооперационные штампы 17 21 и 22 25 в заданной последовательности размещены в посадочных отверстиях 16 подряд, начиная с первого отверстия каждой группы. Благодаря этому после штампа 21 - последнего в первой группе и после штампа 25 последнего штампа второй группы остается по одному незанятому отверстию 16' и 16''.

Грейфер шагового перемещения заготовок содержит пару продольных тяг 26, размещенных симметрично относительно осевой линии Г-Г посадочных отверстий 16 и имеющих возможность совершения возвратно-поступательных перемещений параллельно осевой линии Г-Г c амплитудой, равной шагу "Б", и перпендикулярно ей вдоль осевой линии Д-Д. Грейфер снабжен парами пальцев 27 29, образованных пластинами, жестко укрепленными в тягах 26. При этом в зависимости от формы рабочей поверхности на своих торцах пальцы подразделяются на два вида пальцы-захваты 27 и пальцы-толкатели 28 и 29. Торцы 30 (фиг. 5) пальцев-захватов 27 имеют дугообразную форму, симметричную осевым линиям Г-Г и Д-Д и имеющую радиус кривизны, равный радиусу наружной окружности кольцевой заготовки, подлежащей захвату и шаговому перемещению. Торцы 31 пальцев-толкателей 28 имеют также дугообразную форму с радиусом кривизны, равным радиусу наружной окружности кольцевой заготовки, подлежащей перемещению, но симметричную только осевой линии Г-Г и сопряженной с прямолинейными участками, слегка расходящимися от осевой линии Г-Г в сторону перемещения кольцевых заготовок по стрелке "Ж". Число пар пальцев-захватов 27 равно числу пооперационных штампов 17 25, т.е. девяти. Число пар пальцев-толкателей 28 и 29 на единицу превышает число штампов первой группы, т.е. шесть. Все пары пальцев-захватов 27 расположены на рейках 26 так, чтобы их осевые линии проходили через центры соответствующих штампов. Пара пальцев-толкателей 29 расположена на тягах 26 так, чтобы их осевая линия проходила через центр незанятого отверстия 16'. Все остальные пары пальцев-толкателей 28 расположены на тягах 26 так, что их осевые линии проходят посередине между центрами двух соседних посадочных отверстий первой группы, т.е. на расстоянии "б", равном половине шага "Б", от осевых линий посадочных отверстий.

Устройство работает по следующему циклу. При срабатывании подвижной плиты пресса с пуансонами (на чертежах не показанной) каждый из штампов 17 25 выполняет свою операцию-вырубку, гибку, калибровку и т.д. Во время подъема пуансонов с подвижной плитой обе тяги 26 и все пальцы 27 29 попарно движутся навстречу друг другу по осевым линиям Д-Д до встречи с заготовками. Затем обе тяги 26 манипулятора совместно с пальцами и заготовками совершают рабочий шаг на расстояние "Б" вдоль осевой линии Г-Г по направлению стрелки "Ж". После завершения рабочего шага тяги 26 и пальцы отходят от заготовок, занимая исходное положение, а затем возвращаются в исходную позицию для совершения следующего цикла. Выход устройства на полный рабочий режим занимает двенадцать циклов. В первом цикле по направлению стрелки Е подают стальную ленту 1 в зону действия вырубного штампа 17 (фиг. 4) для вырубки диска 2. После вырубки диска 2 приходит в действие грейфер, и первые пальцы-захваты 27 переносят диск 2 с зону действия вырубного штампа 18, после чего грейфер возвращается в исходную позицию. Во втором цикле происходят вырубка второго диска 2 из ленты 1 и вырубка диска 3 и внешней кольцевой заготовки 4 из первого диска 2. После подъема подвижной плиты пресса с пуансонами вновь приходит в действие грейфер, и первые пальцы-захваты 27 переносят новый диск 2 в зону действия вырубного штампа 18, вторые пальцы-захваты 27 переносят кольцевую заготовку 4 в зону действия гибочного штампа 19, а первая пара пальцев-толкателей 28, размещенная на расстоянии в полшаге "б" перед второй парой пальцев-захватов 27, при своем шаговом перемещении сдвигает диск 3 на полшага по неподвижной плите 15 пресса, оставляя ее посредине между штампами 18 и 19. В третьем цикле происходят вырубка третьего диска 2 из ленты 1, вырубка внешней кольцевой заготовки 4 и диска 3 из предыдущего диска 2 и получение кольцеобразной заготовки 6 с глубокими гофрами 5. Затем пальцы-захваты 27 переносят на шаг "Б" все заготовки, в т.ч. кольцеобразную заготовку 4 в зону действия калибровочного штампа 20, при этом пальцы-толкатели 28 сдвигают диск 3 еще на шаг в зону между штампами 19 и 20 и новый диск 3 в зону между штампами 18 и 19. В четвертом цикле калибровочный штамп 20 формует в заготовке 10 полусферические гнезда 12. В пятом цикле происходят вырубка очередного диска 2 штампом 17, вырубка внешней кольцевой заготовки 4 и диска 3 штампом 18, гибка и получение следующей заготовки 6 на штампе 19, получение полусферических гнезд на заготовке 10 на штампе 20, получение отверстий на полусепараторе 13 с помощью штампа 21. Затем грейфер обеспечивает очередное шаговое перемещение заготовок, при котором первый готовый змейковый полусепаратор 13 пятой парой пальцев-захватов 27 переносится в зону незанятого посадочного отверстия 16', а первый диск 3 четвертой парой пальцев-толкателей 28 сдвигается в зону между штампом 21 и незанятым отверстием 16' первой группы. При возврате грейфера в исходную позицию первый готовый змейковый полусепаратор 13 падает через отверстие 16' в первый сборник деталей. В шестом цикле все операции повторяются, но пятая пара пальцев-толкателей передвигает первый диск 3 по неподвижной плите 15 в зону между незанятым отверстием 16' и вырубным штампом 22 второй группы. При этом диск 3, проходя над отверстием 16', не падает в него, т.к. его диаметр превышает диаметр отверстия 16'. На седьмом цикле при полном повороте всех операций пара пальцев-толкателей 29 сдвигает первый диск 3 еще на полшага, в результате чего он попадает в посадочное место вырубного штампа 22, а его место между отверстием 16' и штампом 22 занимает следующий диск 3. На восьмом-одиннадцатом циклах происходит изготовление внутренней кольцевой заготовки 8, кольцеобразных заготовок 10 и 12 и второго змейкового полусепаратора 14. На двенадцатом цикле последняя (девятая) пара пальцев-захватов 27 перемещает второй змейковый полусепаратор 14 в зону незанятого посадочного отверстия 16'' второй группы отверстий, через которое он падает во второй сборник готовых деталей, а пятая пара пальцев-захватов 27 синхронно перемещает в первый сборник готовых деталей готовый полусепаратор 13. Таким образом, начиная с двенадцатого цикла, в первый и второй сборники деталей готовые змейковые полусепараторы 13 и 14 попадают синхронно.

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление змейковых полусепараторов шарикоподшипников. Сущность изобретения: из ленты вырубают две кольцевые заготовки, такие, что внутренний диаметр одной (внешней) заготовки равен наружному диаметру другой (внутренней), каждую из заготовок гнут для получения одинакового количества радиальных гофров. Глубину гофров для внешней заготовки увеличивают по сравнению с глубиной гофров внутренней заготовки на величину, обеспечивающую после гибки равенство наружных диаметров обеих заготовок. Устройство содержит многопозиционный пресс с рядом посадочных отверстий, ряд пооперационных штампов и грейфер шагового перемещения заготовок. Посадочные отверстия, пооперационные штампы и пальцы-захваты грейфера разделены на две группы. В каждой группе число посадочных отверстий на одно превышает число штампов в группе. Грейфер дополнен парами пальцев-толкателей. 2 с. п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления змейковых полусепараторов, включающий по крайней мере операции вырубки из ленты кольцевых заготовок, гибку полученных заготовок путем формовки расположенных на них с заданным шагом радиальных гофров определенной глубины, калибровку гофров с образованием сфер в их донной части, отличающийся тем, что из ленты вырубают кольцевые заготовки двух типоразмеров, у которых наружный диаметр кольцевой заготовки меньшего типоразмера равен внутреннему диаметру кольцевой заготовки большего типоразмера, каждую кольцевую заготовку гнут с получением одинакового количества радиальных гофров, причем глубину гофров для кольцевой заготовки большего типоразмера увеличивают по сравнению с глубиной гофров кольцевых заготовок меньшего типоразмера на величину, обеспечивающую после окончания процесса гофрообразования равенства наружных диаметров обеих заготовок. 2. Устройство для изготовления змейковых полусепараторов по п.1, содержащее многопозиционный пресс с рядом посадочных отверстий, размещенных с постоянным шагом по прямой линии, ряд пооперационных штампов, установленных в посадочных отверстиях пресса, и грейфер шагового перемещения заготовок, снабженный линейным рядом пар пальцев-захватов, число которых равно числу пооперационных штампов, отличающееся тем, что ряд посадочных отверстий, ряд пооперационных штампов и соответствующих им пальцев-захватов грейфера разделены на две группы, первая из которых предназначена для вырубки заготовок для двух полусепараторов и обработки одной из них, а другая для обработки второй заготовки, в каждой из групп число посадочных отверстий на одно превышает число штампов в группе, штампы в заданной последовательности размещены в посадочных отверстиях подряд, начиная с первого, а грейфер дополнен парами пальцев-толкателей, одна из которых соответствует последнему посадочному отверстию первой группы, а каждая из отдельных пар пальцев-толкателей размещена за соответствующей парой пальцев-захватов первой группы штампов на расстоянии половины шага от каждого из них.