Способ получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности Российский патент 2023 года по МПК B21C37/20 

Техническое решение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа цилиндрических оболочек, на наружной поверхности которых имеются продольные 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.

Известен способ получения рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности оболочки (патент РФ №2715511, кл. В21С 37/20, опубл. 28.02.2020, бюл. №7), при котором полую оболочку устанавливают в заходную часть матрицы и проталкивают через напровал. Оболочку обжимают по выступам матрицы для обжима и рифления с одновременным формированием рифлей на наружной поверхности с углом подъема от 10° до 45°. При этом опытным путем определяют соотношение глубины рифлей и высоты спиральных выступов матрицы, которые зависят от свойств материала заготовки и ее геометрических размеров. В процессе формообразования рифлей происходит поворот оболочки относительно оси матрицы для обжима и рифления, зависящий от угла подъема спиральных выступов и высоты заготовки. В результате выполнения операции получают полуфабрикат оболочки с рифленой поверхностью. Для выполнения второй операции используют матрицу для обжима и рифления, в которой на рабочей поверхности выполнены многозаходные спиральные выступы, имеющие угол подъема противоположенного направления от -10° до -45°. В процессе формоизменения обжимом и рифлением получают на наружной поверхности цилиндрической оболочки рифленую поверхность ромбовидной формы.

Недостатком способа является невозможность получения рифленых оболочек из плоских листовых заготовок, а также заготовок типа стакан, имеющих диаметральные размеры больше, чем размеры получаемой оболочки с рифлями.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки (патент РФ №2655555, кл. В21С 37/20; B21J 5/12; B21J 13/02; В21К 21/06, опубл. 28.05.2018, бюл. №16), принятый за прототип, включающий формоизменение цилиндрической оболочки 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 от 10° до 45°, с обеспечением поворота пуансона с цилиндрической оболочкой, или матрицы вокруг оси под действием силы вытяжки и утонением стенки цилиндрической оболочки в местах контакта со спиральными выступами матрицы. На первой и второй операциях вытяжки используют матрицы с многозаходными спиральными выступами, имеющими противоположное направление угла подъема спирали, а операции вытяжки осуществляют с удалением цилиндрической оболочки со спиральными канавками на наружной поверхности на провал.

Недостатком способа является невозможность получения рифленых оболочек из плоских листовых заготовок, а также заготовок типа стакан, имеющих диаметральные размеры больше, чем размеры получаемой оболочки с рифлями.

Задачей технического решения является расширение технологических возможностей для получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности из плоских листовых заготовок, а также заготовок типа стакан, у которых диаметральные размеры больше, чем размеры готовой оболочки с рифлями.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности диаметром D₁ с продольными рифлями высотой h, включающем установку заготовки на матрицу с заходной частью, ее формоизменение проталкиванием через матрицу пуансоном, при этом формирование продольных рифлей осуществляют за одну операцию комбинированной вытяжки из плоской листовой заготовки или заготовки-оболочки с коэффициентами изменения диаметра m_d=D₁/D_з0, коэффициентом локального утонения m_s=1-h/S в матрице с рабочим пояском диаметром D₁ кроме локальных участков по периметру матрицы имеющих выступы на рабочем пояске высотой h, соответствующих форме, числу и размерам требуемых продольных рифлей.

На фиг. 1 показана схема перед началом операции формообразования продольных рифлей комбинированной вытяжкой на плоской листовой заготовке.

На фиг. 2 дана схема перед началом операции формообразования продольных рифлей комбинированной вытяжкой на заготовке-оболочке.

На фиг. 3, а приведена схема матрицы на виде сверху, на фиг. 3, б - изометрия матрицы с многозаходными выступами на рабочей поверхности.

На фиг. 4 приведена готовая оболочка с продольными рифлями.

Способ получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности осуществляется следующим образом.

Плоскую листовую заготовку 1 (фиг. 1) или заготовку-оболочку 7 (фиг. 2) толщиной S и внешним диаметром D_з0 устанавливают на матрицу 3. Внутренняя рабочая поверхность матрицы 3 выполнена с гладким рабочим пояском и периодическими выступами на рабочем пояске (фиг. 3), внутренний диаметр матрицы равен D₁, а диаметр по вершине выступов составляет D₂=D₁-2h, где h - высота выступа. Диаметр пуансона 2 равен D₁-2S. При этом зазоры между матрицей 3 и пуансоном 2 изменяются от значения z₁=S-h до z₂=S. Далее осуществляют осевое перемещение пуансона 2 и проталкивание плоской листовой заготовки 1 или заготовки-оболочки 7 через матрицу 3 напровал с формированием продольных рифель (фиг. 4) на наружной поверхности плоской листовой заготовки 1 или заготовки-оболочки 7. Таким образом, реализуется комбинированная вытяжка с утонением плоской листовой заготовки 1 или заготовки-оболочки 7 за исключением локальных участков по периодическим выступов матрицы 3 с получением на наружной поверхности продольных рифлей, глубиной h. Число и форма рифлей определяется размерами и формой выступов на рабочем пояске матрицы 3 в зависимости от требований к готовой детали. Таким образом возможно получение рифлей как на плоской листовой заготовке, так и на заготовке-оболочке.

Пример осуществления способа получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности.

Необходимо получить оболочку из алюминиевого сплава АД0 с продольными рифлями глубиной h=0,7 мм (фиг. 4). Требуемая оболочка имеет наружный диаметр D₁=35 мм, внутренний диаметр 30 мм, толщину стенки S=2,5 мм, высоту 30 мм. Рифли имели клиновидную форму поперечного сечения с углом при вершине 60°. Для этого используют плоскую листовую заготовку 1 диметром D₃₀=60 мм и толщиной S=2,5 мм, а также пуансон 2 диаметром 30 мм и матрицу 3 диаметром рабочего пояска D₁=35 мм. Заходная часть рабочей полости матрицы 3 имеет конусную поверхность с углом конусности 15°, при этом на рабочем пояске матрицы 3 выполнены выступы высотой h=0,7 мм с углом при вершине 60° в количестве 12 шт. и диаметром при вершине выступов D₂=33,6 мм. Между рабочим пояском матрицы 3 и поверхностью пуансона 2 диаметром 30 мм образуется на локальных участках периметра рабочего пояска матрицы 3 в местах выступов зазор z₁=1,8 мм, а между выступами зазор z₂=2,5 мм. Плоскую листовую заготовку 1 устанавливают на матрицу 3 (фиг. 1). Включают пресс и осуществляют осевое перемещение пуансона 2 с проталкиванием плоской листовой заготовки 1 через матрицу 3 напровал (фиг. 3). При осуществлении операции комбинированной вытяжки с коэффициентом утонения стенки технологическая сила составила не более 50 кН. Далее при обратном ходе пуансона 2 готовая оболочка с продольными рифлями удаляется, а в матрицу 3 устанавливается новая плоская листовая заготовка 1 и процесс повторяется.

Преимуществом способа является расширение технологических возможностей получения оболочек с продольными рифлями за один рабочий ход, как на листовых заготовках, так и на цилиндрических оболочках.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа цилиндрических оболочек, на наружной поверхности которых имеются продольные рифли. Способ получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности включает установку заготовки-оболочки на матрицу с заходной частью, ее формоизменение проталкиванием через матрицу пуансоном с формированием рифлей на наружной поверхности, при этом осуществляют формирование продольных рифлей за одну операцию комбинированной вытяжки из заготовки-оболочки с коэффициентами изменения диаметра m_d=D₁/D_з0, где m_d - коэффициент изменения диаметра, D₁ - наружный диаметр готовой оболочки, D_з0 - внешний диаметр заготовки-оболочки, и с коэффициентом локального утонения m_s=l-h/S, где m_s - коэффициент локального утонения, h - глубина рифли; S - толщина стенки заготовки-оболочки, в матрице с рабочим пояском диаметром, равным наружному диаметру D₁ готовой оболочки, а локальные участки по периметру рабочего пояска матрицы имеют выступы высотой, равной глубине рифлей h, соответствующих форме, числу и размерам требуемых продольных рифлей. Технический результат заключается в получении оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности из заготовок, у которых диаметральные размеры больше, чем размеры готовой оболочки с рифлями. 4 ил.

Способ получения оболочек с продольными рифлями на наружной поверхности, включающий установку заготовки-оболочки на матрицу с заходной частью, ее формоизменение проталкиванием через матрицу пуансоном с формированием рифлей на наружной поверхности, отличающийся тем, что осуществляют формирование продольных рифлей за одну операцию комбинированной вытяжки из заготовки-оболочки с коэффициентами изменения диаметра m_d=D₁/D_з0, где m_d - коэффициент изменения диаметра, D₁ - наружный диаметр готовой оболочки, D_з0 - внешний диаметр заготовки-оболочки, и с коэффициентом локального утонения m_s=l-h/S, где m_s - коэффициент локального утонения, h - глубина рифли; S - толщина стенки заготовки-оболочки, в матрице с рабочим пояском диаметром, равным наружному диаметру D₁ готовой оболочки, а локальные участки по периметру рабочего пояска матрицы имеют выступы высотой, равной глубине рифлей h, соответствующих форме, числу и размерам требуемых продольных рифлей.