СОСТАВНАЯ ОПРАВКА ДЛЯ РАСКАТКИ КОЛЕЦ Российский патент 2003 года по МПК B21K1/38 B21J1/04 

Изобретение относится к кузнечному производству и может быть использовано для раскатки поковок типа колец и обечаек.

Известен кузнечный инструмент - оправка для раскатки поковок типа колец (см. Семенов Е. И. "Ковка и объемная штамповка", изд. "Высшая школа", М., 1972 г., стр. 83, рис. 56).

Недостатком использования такой оправки является то, что в процессе обжатия под действием деформирующей нагрузки в ней возникают изгибающие напряжения и она прогибается. Вследствие такого прогиба внутренняя поверхность кольца получается отличной от цилиндрической, а именно толщина стенки кольца в средней по высоте части больше, чем по краям (см. фиг.1), в результате этого имеет место неоднородность пластической деформации, а получаемое кольцо имеет неправильную геометрическую форму.

Известен инструмент для ковки кольцевых поковок путем обжатия, состоящий из оправки в виде цилиндрической оси с размещенной на ней прокладкой в виде кольца (а. с. СССР 432962). Однако в процессе работы деформирующее усилие и здесь создает изгибающий момент как на оправке, так и на прокладке, что приводит к искривлению рабочей поверхности и равнотолщинности изделия.

Задачей изобретения является обеспечение равнотолщинности поковки по высоте и более равномерной деформационной проработки металла за счет исключения искривления рабочей, контактирующей с поковкой, поверхности оправки в процессе деформации.

Поставленная задача решается за счет того, что в составной оправке для раскатки поковок типа колец, состоящей из оси и одетого на нее бандажа, ось выполнена цилиндрической, а бандам имеет цилиндрическую рабочую поверхность и криволинейную посадочную поверхность вращения, образующая которой представляет собой линию, соответствующую линии оси оправки, изогнутой под действием деформирующего усилия, причем внутренний диаметр бандажа в наиболее узкой части меньше или равен диаметру оси оправки. Образующая внутренней криволинейной поверхности бандажа имеет уравнение:

где Р - деформирующее усилие, н;
С - длина бандажа, м;
L - расстояние между опорами, м;
а и в - расстояние от опор до бандажа, м;
Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
I - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - схема раскатки колец на оправке;
фиг.2 - эскиз составной оправки;
фиг.3 - схема раскатки колец на составной оправке;
фиг.4 - расчетная схема для определения уравнения контактной поверхности бандажа.

Составная оправка содержит цилиндрическую ось 1 и бандах 2. Рабочая поверхность 3 бандажа 2 - цилиндрическая, а контактная поверхность 4 - криволинейная. В нерабочем состоянии бандаж 2 контактирует с осью 1 по узкому участку 5. Бандаж крепится на ось механически, сваркой, прессовой насадкой или иным способом. При механическом или сварном креплении внутренний диаметр бандажа 2 в наиболее узкой части равен диаметру оси 1, при прессовой посадке он меньше диаметра оси 1 на величину натяга. В процессе работы (см. фиг. 3) деформирующее усилие передается от верхнего бойка 6 кольцу 7 на бандаж 2 оправки и ее ось 1, вызывая искривление последней. Бандаж 2 "садится" на ось 1 по криволинейной контактной поверхности 4. При этом рабочая поверхность 3 остается цилиндрической и, как следствие, внутренняя поверхность кольца 7 не искривляется, сечение остается правильной прямоугольной формы, а деформационная проработка равномерной.

Определим уравнение контактной поверхности бандажа. Считая нагрузку на ось оправки равномерно распределенной, получим следующую расчетную схему (см. фиг. 4). Здесь L - расстояние между опорами. С - длина бандажа, Р=рс - деформирующее усилие. При симметричном расположении бандажа между опорами а= в и уравнение изогнутой оси балки в этом случае определится по формуле (см. "Справочник машиностроителя", ГНТИМЛ, М., 1956, т. 3, стр. 58, табл. 10, п. 8).

,
где Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
J - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.

При несимметричном расположении бандажа относительно опор (а+в) уравнение изогнутой оси будет:

где Р - деформирующее усилие, н;
С - длина бандажа, м;
L - расстояние между опорами, м;
а и в - расстояние от опор до бандажа, м;
Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
I - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.

Изобретение относится к кузнечному оборудованию и может быть использовано для раскатки поковок типа колец и обечаек. Составная оправка для раскатки содержит цилиндрическую ось с установленным на ней бандажом с цилиндрической рабочей поверхностью и посадочной поверхностью вращения. Посадочная поверхность вращения бандажа выполнена с криволинейной образующей, которая соответствует линии на цилиндрической оси, изогнутой под действием деформирующего усилия. Диаметр упомянутой посадочной поверхности бандажа в наиболее узкой части меньше или равен диаметру цилиндрической оси. Форма криволинейной образующей посадочной поверхности бандажа, установленного на оси, размещенной на опорах, определена из приведенного уравнения. В результате обеспечивается равнотолщинность поковки по высоте и равномерная деформационная проработка металла. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Составная оправка для раскатки поковок типа колец, содержащая цилиндрическую ось и установленный на ней бандаж с цилиндрической рабочей поверхностью и посадочной поверхностью вращения, отличающаяся тем, что посадочная поверхность вращения бандажа выполнена с криволинейной образующей, которая соответствует линии на цилиндрической оси, изогнутой под действием деформирующего усилия, при этом диаметр упомянутой посадочной поверхности бандажа в наиболее узкой части меньше или равен диаметру цилиндрической оси. 2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что форма криволинейной образующей посадочной поверхности бандажа, установленного на оси, размещенной на опорах, определена из следующего уравнения:

где Р - деформирующее усилие, н;
С - длина бандажа, м;
L - расстояние между опорами, м;
а и в - расстояние от опор до бандажа, м;
Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
I - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.