Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки Российский патент 2018 года по МПК B21C37/20 B21J5/12 B21J13/02 B21K21/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа цилиндрических оболочек, на поверхности которых имеются ромбовидные рифли.

Для получения рифленой поверхности на цилиндрических оболочках широко используется способ накатки пластическим деформированием и устройства с накатными роликами (Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с., см. стр. 414). Накатывание рифлей проводят цилиндрическими роликами, свободно установленными на осях в специальных державках. Обработку выполняют на токарных, револьверных станках и автоматах при скоростях от 10 до 90 м/мин в зависимости от марки металла за большое число проходов.

Недостатком способа является малый шаг и глубина рифления, а также низкая производительность.

Для формирования ромбовидных рифлей с крупным шагом и требуемой глубиной известен способ формирования многозаходных рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки (патент РФ №2316403, кл. В21С 37/20; B21J 5/12; B21K 21/06, опубл. 10.02.2006, бюл. №4), принятый за прототип, заключающийся в том, что трубчатую заготовку редуцируют за две последовательные операции. На каждой операции производят совместное продавливание через калибровочную матрицу заготовки и пуансона со спиральными выступами. Каждую операцию редуцирования осуществляют, по меньшей мере, за два перехода. При этом используют пуансоны кратно меньшей длины, чем длина заготовки. Совместное продавливание пуансона и заготовки на первом переходе каждой операции редуцирования ведут с упором пуансона в дно заготовки. Между переходами на каждой операции редуцирования пуансон вывинчивают из заготовки со сформированными спиральными рифлями до образования между пуансоном и заготовкой пояска взаимосвязи спиральных выступов пуансона и спиральных рифлей заготовки. Указанный поясок используют на следующем переходе редуцирования для упора пуансона и обеспечения направления формируемых на этом переходе спиральных рифлей.

Недостатком способа является возможность формования рифлей только на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, а также необходимость выполнения нескольких переходов редуцирования и свинчивания детали с пуансона, что значительно повышает трудоемкость изготовления.

Задачей изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки за счет применения вытяжки с утонением.

Для решения поставленной задачи предлагаемый способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки включает формоизменение цилиндрической оболочки толщиной S₀ за две последовательные операции вытяжки, на каждой из которых цилиндрическую оболочку под действием пуансона, введенного в полость цилиндрической оболочки с упором в нее, проталкивают через матрицу с многозаходными спиральными выступами на рабочей поверхности, имеющими угол подъема спирали не более 45°, с обеспечением поворота пуансона с цилиндрической оболочкой или матрицы вокруг оси под действием силы вытяжки и утонением толщины стенки цилиндрической оболочки в местах контакта со спиральными выступами матрицы на величину ΔS=(0,2÷0,6)S₀, при этом на первой и второй операциях вытяжки используют матрицы с многозаходными спиральными выступами, имеющими высоту ΔS и противоположное направление угла подъема спирали, а первую операцию вытяжки осуществляют с удалением цилиндрической оболочки со спиральными канавками на наружной поверхности на провал.

На фиг. 1 показана схема перед началом операции формообразования рифлей с «правым наклоном» на наружной поверхности.

На фиг. 2 приведена схема окончания процесса оформления рифлей с «правым наклоном» на наружной поверхности цилиндрической оболочки.

На фиг. 3 схема окончания второй операции оформления рифлей с «левым наклоном» на наружной поверхности цилиндрической оболочки с получение рифлей ромбовидной формы.

На фиг. 4 показана схема получения рифлей на наружной поверхности цилиндрической оболочки без дна перед вытяжкой.

Способ осуществляется следующим образом.

Полую заготовку 8 с толщиной стенки S₀ устанавливают в заходную часть матрицы 2 устройства, закрепленного на прессе (фиг. 1). Устройство содержит нижнюю плиту 1, матрицу вытяжки 2, на рабочей поверхности которой имеются винтовые выступы 3 с углом подъема α<45°, съемник 4, пружины съемника 5, крепежные винты 6, фиксирующие матрицедержатель 7 на нижней плите 1, пуансон 9, упорный подшипник 10, пуансонодержатель 11, винты 12, закрепляющие пуансонодержатель 11 в верхней плите 13, винты 14, крепящие хвостовик 15 в верхней плите 13.

При рабочем ходе пуансон 9 входит в полость заготовки 8 с минимальным зазором и протягивает ее через матрицу 2, рабочая поверхность которой имеет спиральные выступы 3 высотой ΔS с углом подъема α<45°. Зазор между вершинами выступов 3 на матрице 2 и пуансоне 9 обеспечивает изменение коэффициента утонения m_S=(S₀-ΔS)/S₀, где ΔS=(0,2÷0,6)S₀. В процессе вытяжки с локальным утонением полой заготовки 8 (фиг. 2) через матрицу 2 с наклонными спиральными выступами 3 матрица 2 или пуансон 9, закрепленный в подшипниках 10, под действием силы вытяжки будет вращаться вокруг оси. Причем пуансон 9 с заготовкой 8 будет поворачиваться с одинаковой угловой скоростью. На наружной поверхности цилиндрической оболочки 8 получаются спиральные канавки с углом подъема α. При обратном ходе цилиндрическая оболочка 8 контактирует со съемником 4 и возникает сила съема, под действием которой цилиндрическая оболочка 8 удаляется на провал.

На следующей операции вытяжки используется матрица 2 со спиральными выступами 3 противоположной направленности по углу подъема α. В процессе вытяжки происходит поворот инструмента аналогично предыдущей операции. После вытяжки (фиг. 3) получают цилиндрическую оболочку с рифленой наружной поверхностью ромбовидной формы. В предлагаемом способе не требуется изготовление рифлей на поверхности длинномерных цилиндрических оболочек за несколько рабочих ходов с переустановкой инструмента и свинчивания пуансона, как в прототипе. Это существенно уменьшает трудоемкость изготовления, особенно длинномерных оболочек.

Для получения рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки без дна (трубной заготовки) используется ступенчатый пуансон 9 (фиг. 4), который вводится в полость заготовки и после контакта ступени пуансона 9 с торцом заготовки 8 протягивается за две операции через матрицы, на рабочей поверхности которых выполнены спиральные выступы с противоположным углом подъема.

Пример осуществления способа.

На наружной поверхности цилиндрической оболочки высотой 40 мм с наружным диаметром 36 мм и толщиной стенки 3 мм необходимо получить рифли ромбовидной формы глубиной 2 мм. Для получения рифленой поверхности использовались матрицы, на рабочей поверхности которых выполнены спиралевидные выступы (многозаходные). Число выступов 16, высота 2 мм, форма выступа треугольная с углом 60°. Диаметр рабочего пояска матриц по впадине 36 мм, по выступу 32 мм. При вытяжке с утонением локальных участков на величину ΔS=2 мм реализован коэффициент утонения m_s=0,33.

На первой операции (фиг. 2) на поверхности цилиндрической оболочки были получены спиралевидные канавки с правым углом подъема α=30° с удалением полуфабриката на провал. В процессе вытяжки происходил поворот пуансона, закрепленного в подшипниках 10, вместе с заготовкой вокруг оси. На второй операции полученный полуфабрикат был установлен на матрицу, имеющую спиральные выступы с противоположным углом подъема α=-30°, и в результате вытяжки с утонением на поверхности цилиндрической оболочки сформировались рифли ромбовидной формы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цилиндрических оболочек с ромбовидными рифлями на наружной поверхности. Производят формоизменение цилиндрической оболочки за две последовательные операции вытяжки. На каждой операции оболочку под действием пуансона проталкивают через матрицу. Матрица на рабочей поверхности имеет многозаходные спиральные выступы с противоположным направлением угла подъема спирали. Угол подъема спирали не более 45°. Обеспечивают поворот пуансона с оболочкой или матрицы вокруг оси под действием силы вытяжки и утонение стенки оболочки в местах контакта со спиральными выступами матрицы. Первую операцию вытяжки осуществляют с удалением оболочки со спиральными канавками на наружной поверхности на провал. В результате снижается трудоемкость изготовления рифлей. 4 ил., 1 пр.

Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки, включающий формоизменение цилиндрической оболочки толщиной S₀ за две последовательные операции вытяжки, на каждой из которых цилиндрическую оболочку под действием пуансона, введенного в полость цилиндрической оболочки с упором в нее, проталкивают через матрицу с многозаходными спиральными выступами на рабочей поверхности, имеющими угол подъема спирали не более 45°, с обеспечением поворота пуансона с цилиндрической оболочкой или матрицы вокруг оси под действием силы вытяжки и утонением толщины стенки цилиндрической оболочки в местах контакта со спиральными выступами матрицы на величину ΔS=(0,2÷0,6)S₀, при этом на первой и второй операциях вытяжки используют матрицы с многозаходными спиральными выступами, имеющими высоту ΔS и противоположное направление угла подъема спирали, а первую операцию вытяжки осуществляют с удалением цилиндрической оболочки со спиральными канавками на наружной поверхности на провал.