СПОСОБ ЗАПРЕССОВКИ ДЕТАЛЕЙ НА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ ПРЕССЕ Российский патент 1998 года по МПК B23P11/02 B23P19/02 

Изобретение относится к области механосборочного производства и может быть использовано при сборке соединение с натягом с упором в бурт.

Известен способ запрессовки деталей на электромеханическом прессе, заключающийся в том, что к деталям прикладывают давление (SU, ав. св. 171228, B 23 P 19/02, 1965).

Данный способ не обеспечивает требуемого качества сборки при получении высокоточных соединений, поскольку упругость торцов, обусловленная как упругостью материалов сопрягаемых деталей, так и несовершенством их изготовления, может вызвать самопроизвольное раскрытие стыка между торцами сопрягаемых деталей.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение качества сборки прессовых соединений.

Для решения поставленной задачи в способе запрессовки деталей на электромеханической прессе давление к деталям на этапе, характеризующемся наличием контакта по торцевым поверхностям собираемых деталей, прилегают циклически n-раз с измерением после каждого цикла величины относительно смещения деталей, которую сравнивают с величиной смещения предыдущего цикла, а количество циклов выбирают из условия равенства разности величин смещения после текущего и предыдущего циклов величине меньшей, чем заданное значение, определяемое, исходя из величины допуска на размер соединения.

После завершения напрессовки детали типа кольца на вал с упором в бурт и отключения питающего напряжения на высокомоментном двигателе постоянного тока электромеханического пресса системой управляения двигателем формируют ряд импульсов длительностью t_c, обеспечивающих многократное повторение заключительного этапа напрессовки, причем каждый раз после достижения ограничивающего значения тока I_max в питающей цепи двигателя привод отключают и дают выдержку времени t_p, позволяющую системе вал кольцо занять положение, характеризующееся отсутствием напряжений по оси соединения. Так как для высокомоментных двигателей постоянного тока значение силы тока I_m жестко соответствует силе F, то I_max соответствует заданному значению силы запрессовки F_max.

Каждый раз нагружение позволяет уменьшить долю пластических деформаций в каждом последующем единичном цикле. В процессе нагружения регистрируются характеристики нарастания тока по времени I=I(t). Процесс формирования соединения заканчивается в том случае, когда предыдущая и последующая характеристики отличаются на величину меньшую, чем заданная:
ω_i-ω_i-1≤ [ω] (1);
где
ω_i смещение после текущего единичного цикла нагружения;
ω_i-1 смещение после предыдущего цикла нагружения;
[ω] допустимая величина смещения (определяется, исходя из величины допуска на размер).

Количество циклов нагружения (n) величина не постоянная и даже в пределах одной партии деталей может варьироваться. Основными факторами, влияющими на величину n, являются шаг (Т) и высота (H) неровностей на торцевых поверхностях в сопряжении, пластичность материалов (σ_т) сопрягаемых деталей, их макроформа (Ф) и величины допусков (δ) на размеры сопрягаемых поверхностей. Остальные факторы влияют на величину n в значительно меньшей степени и их можно учитывать. Таким образом, можно записать для:

где индекс "I" относится к охватываемой детали, а "2" к охватывающей.

Кроме регистрации значения силы тока, необходимо каждый раз определять величину смещения деталей при разгружении соединения. С этой целью может быть использован датчик линейного перемещения, например, линейка инкрементальная с коррекцией, позволяющая с необходимой степенью точности определять смещения в нашем случае. Если детали смещаются на величину, большую шага неровностей на одной из деталей, процесс разгружения следует прекратить и перейти к циклу нагружения, так как в случае несоблюдения этого условия произойдет ослабление соединения, что значительно снизит его качественные характеристики.

На фиг. 1 изображен график изменения величины напряжения на двигателе (управляющее воздействие) по времени на этапе допрессовки, где t_c - длительность единичного цикла допрессовки, а t_p время выдержки.

На фиг. 2 изображен график нарастания силы тока (силы запрессовки) по времени для цикла допрессовки, где I_max соответствует заданному максимальному значению величины силы тока на двигателе. Процесс заканчивается, когда разность смещения ω текущего и предыдущего единичных циклов меньше допустимой [ω]
На фиг. 3 представлена блок-схема системы управления электромеханическим прессом. Поступающее с двигателем 1 текущее значение силы тока сравнивается с I_max в блоке сравнения (БС I_max) 2 и фиксируется в запоминающем устройстве (ЗУ) 3. При достижении током двигателя максимального значения БС I_max выдается сигнал приводу двигателя 4 на отключение напряжения на двигатель. Одновременно БС I_max выдает сигнал на ЗУ и блок сравнения предыдущей и текущей зависимостей I=I(t) (БС I) 5, по которому прекращается фиксация в ЗУ текущих значений 1, а в БС I происходит сравнение предыдущей и измеренной зависимостей I=I (t). Если разница значений не превышает допустимой, БС I выдает сигнал приводу 4 на завершение процесса, в противном случае таймер 8 формирует задержку t_p и процесс повторяется вновь. В течение каждого цикла контролируется перемещение исполнительных органов пресса путем снятия с датчика положения 7 текущего значения перемещения и сравнением в блоке сравнения перемещения (БС S) 8 с допустимым значением.

Пример реализации способа.

Запрессовка детали типа кольца подшипника на вал с упором в бурт производилась на электромеханическом прессе с использованием в качестве системы управления устройства, описанного выше.

На приспособление устанавливался вал (материал 40Х с шероховатостью сопрягаемых поверхностей R_a 1,25, непараллельность торцов 0,05 мм) и на него с постоянной скоростью напрессовывалось стальное кольцо (материал 40Х с шероховатостью сопрягаемых поверхностей R_a 1,25, непараллельность торцов 0,05 мм) до упора в бурт. При достижении нагрузки на пуансоне в 15000Н напряжение на двигателе отключалось и производился контроль величины смещения кольца относительно вала. В качестве датчика положения использовалась линейка инкрементальная с коррекцией типа ЛИ 340. Величина смещения была равной 7 мкм. Затем проводилась выдержка времени 1-1,5 с и повторялся цикл нагружения с силой запрессовки 15000Н. Измерения на датчике положения дали величину смещения, равную 5 мкм. Произведя в дальнейшем еще пять циклов нагружений, удалось снизить величину смещения до 2 мкм.

Подобной опыты были произведены на 10 деталях того же типа размера. Во всех случаях удалось снизить величину смещения от 50% до 70%
Аналогичные эксперименты на деталях, выполненных из латуни (лЮМц59-1-1) и чугуна (СЧ36), дали аналогичные результаты.

Использование: в области механосборочного производства при получении соединений деталей с натягом. Сущность изобретения: при запрессовке деталей на электромеханическом прессе давление на этапе, характеризующемся наличием контакта по торцевым поверхностям собираемых деталей, прилагают циклически n-раз. После каждого цикла измеряют величину относительного смещения деталей, которую сравнивают с величиной смещения предыдущего цикла. Количество циклов выбирают из условия равенства разности величин смещения после текущего и предыдущего циклов величина меньшей, чем заданное значение, определяемое, исходя из величины допуска на размер соединения. 3 ил.

Способ запрессовки деталей на электромеханическом прессе, заключающийся в том, что к деталям прикладывают давление, отличающийся тем, что давление на этапе, характеризующемся наличием контакта по торцевым поверхностям собираемых деталей, прилагают циклически n раз с измерением после каждого цикла величины относительного смещения деталей, которую сравнивают с величиной смещения предыдущего цикла, а количество циклов выбирают из условия равенства разности величин смещения после текущего и предыдущего циклов величине, меньшей, чем заданное значение, определяемое исходя из величины допуска на размер соединения.