Способ развальцовки трубчатых заготовок и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B21D41/02 B21D39/10 B21D19/04 B29C57/04 

со

СП

СО ОС 00

Изобретение относится к процессу переработки пластичных материалов и может быть использовано для развальцовки трубчатых заготовок из металла и пластмасс. Цель изобретения - снижение трудоемкости и расширение технологических возможностей путем обеспечения изготовления раструбов квадратного сечения из круглой заготовки. Деформирующий инструмент и заготовку устанавливают при развальцовке с относительным эксцентриситетом, а инструмент вращают в ту же сторону со скоростью в три раза меньше скорости вращения заготовки или со скоростью, равной 0,75 скорости вращения заготовки. Для изготовления квадратного раструба в устройстве для развальцовки патрон 1 для зажима заготовки и рабочая часть 5 инструмента для деформирования заготовки установлены с относительным эксцентриситетом. Рабочая часть 5 инструмента выполнена в виде трехгранной пирамиды, содержащей в основании равносторонний треугольник Рёло. Стороны треугольника образованы путем попарного соединения верщин дугами окружности радиусом, равным расстоянию между вершинами, и центром в третьей вершине треугольника. Хвостовик 4 инструмента соединен с приводом 3 вращения через редуцирующий механизм. Вводя рабочую часть 5 инструмента в трубку, вращая инструмент, осуществляют развальцовку трубчатой заготовки 2 с получением квадратного раструба, который образуется за счет использования рабочей части инструмента в виде трехгранной пирамиды, имеющей в основании равносторонний треугольник Рёло. 2 с. и 2 з.п., 6 ил. $ (Л

Фиг.1

Изобретение относится к обработке металлов и пластмасс давлением, в частности к технологии и оборудованию для изготовления квадратных раструбов на концах труб.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и расширение технологических возможностей путем обеспечения изготовления раструбов квадратного сечения из круглой заготовки.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в начальной стадии развальцовки; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - конечная стадия развальцовки квадратного раструба; на фиг. 4 - схема образования квадратного контура раструба при развальцовке трубы с помощью треугольника Рёло; на фиг. 5 - вариант эксцентричного крепления инструмента; на фиг. 6 - вариант устройства с использованием движителя для передачи вращения от привода.

Устройство (фиг. 1) содержит патрон 1 для зажима с эксцентриситетом и вращения трубчатой заготовки 2 от привода 3. Напротив патрона 1 коаксиально ему установлен деформирующий инструмент, содержащий хвостовик 4 и рабочую часть 5, которая выполнена в виде установленной со- осно с патроном 1 трехгранной, в данном случае усеченной пирамиды (фиг. 1 и 2). Основанием пирамиды служит равносторонний треугольник Рёло (равноосный контур). Стороны треугольника (фиг. 2) образованы, попарным соединением вершин дугами окружности радиусом, равным расстоянию между вершинами, и центром в третьей вершине треугольника. Хвостовик соединен с приводом 3 осевого вращения патрона 1 через редуктор с шестернями 6 и 7, который обеспечивает вращение рабочей части 5 в сторону вращения патрона 1 со скоростью, в три раза меньшей скорости вращения патрона 1. Это обеспечивается, например, соответствующим выбором передаточных чисел двух пар шестерен 7 и 6, расчетом цепных или ременных передач вращения от двигателя к патрону 1 и хвостовику 4 и т. д. При необходимости пирамида может содержать калибрующий участок в виде смежной с хвостовиком 4 призмы.

Устройство (фиг. 6) содержит патрон 1 для зажима трубчатой заготовки 2, напротив патрона установлен деформирующий инструмент, содержащий хвостовик 4 и рабочую часть 5. Рабочая часть 5 выполнена в виде коаксиально прикрепленной к хвостовику трехгранной пирамиды (в данном случае усеченной). В основании пирамида имеет треугольник Рёло (фиг. 2). Для передачи вращения деформирующему инструменту от привода 3 используется редуктор, состоящий из шестерен 7, двух колес 8 и 9, основного 10 и промежуточного 11 валов и движителя, включающего ведущие внутреннюю шестерню 12 и внешнюю шестерню.

состоящую из двух колес 13 и 14, ведомую шестерню 15 и сателлит 16 (который может отсутствовать). Ведомая шестерня 15 расположена между шестерней 12 и

колесами 13 и 14 в зацеплении с ними.

Для удобства сборки движителя и с целью

предотвращения выскальзывания ведомой

шестерни 15 из движителя при работе

установки от действия деформирующих усиЛИЙ ведущая внешняя шестерня состоит из двух колес 13 и 14 с косыми зубьями по внутреннему ободу, соединенных по плоскости (например, болтами) с образованием шевронных зубьев. В свою очередь, ведомая шестерня 15 и внутренняя ведуш.ая шестерня 12, а также сателлит 16 также имеют шевронные зубья. В этом случае ведомую шестерню 15 и сателлит 16 (при сборке движителя) вводят в зацепление с внутренней ведущей шестерней 12, а

- затем с дух сторон насаживают на шестерню 15 и сателлит 16 колеса 13 и 14 с последующим их креплением по плоскости. Шевронные зубья обеспечивают надежную фиксацию шестерни 15 в движителе при раздаче заготовки 2.

5 Внутренняя ведущая шестерня 12 движителя насажена на вал 10 редуктора, а колеса 13 и 14 внешней ведущей шестерни находятся в зацеплении с колесом 9 редуктора. Редуктор обеспечивает вращение ведущих шестерен в одну сторону с задан0 ной скоростью. Ведомая шестерня 15 соединена соосно с хвостовиком 4 деформирующего инструмента.

Способ осуществляют следующим образом.

Трубчатую заготовку 2 зажимают в пат5 роне 1 с эксцентриситетом или инструмент устанавливают с эксцентриситетом (ось вращения заготовки 2 на фиг. 1 смещена вниз относительно оси вращения патрона 1) или (фиг. 5), наоборот, оставляю

Q свободным развальцовываемый участок и при необходимости нагревают его до рабочей температуры. От привода 3 вращают патрон 1 с заготовкой 2 и хвостовик 4 с рабочей частью 5 в одну сторону с соотношением скоростей вращения заготовки 2 и

5 рабочей части 5, равным 3:1. Вводят рабочую часть 5 внутрь заготовки 2 и развальцовывают в данном случае (фиг. 3) конусообразный раструб квадратного сечения (на фиг. 3 ось заготовки 2 смещена вверх относительно оси патрона 1). В на чальный момент развальцовка начинается при контакте нижнего ребра и середины верхней грани пирамиды (фиг. 1) с заготовкой 2. В дальнейшем деформация раструба происходит при единичном локализог ванном контакте рабочей части 5 с заготовкой 2 (фиг. 3).

Образование предложенным способом квадратного раструба на трубчатой заготовке 2 основано на следующем свойстве треугольника Рёло.

Если треугольник AI Bi Ci вращать вокруг центра Oi описанной вокруг него окружности радиусом OiAi (фиг. 4), а центр Oi вращать в противоположную сторону в три раза быстрее по окружности с центром Л, то треугольник описывает фигуру, незначительно отличающуюся по форме от квадрата. Так, за один оборот центра Oi вправо по окружности радиуса OiN два угла квадрата оформлены верщиной А треугольника и по одному вершинами В и С. Через каждые четверть оборота около центра N треугольник Рёло находится в положениях А2В2С2, АзВзСз и AiBiC,.

Вращением заготовки 2 в патроне 1 с эксцентриситетом относительно оси патрона 1 и, следовательно, оси пирамиды моделируют вращение центра Oi относительно центра N. Однако относительно заготовки 2 пирамида (треугольник Рёло) вращается в противоположную сторону, поэтому для обеспечения полного динамического подобия пирамиду вращают в сторону вращения заготовки 2 со скоростью, в три раза меньшей скорости вращения заготовки 2. Сторона квадрата, точнее расстояние между углами полученного раструба равно

A,(OiAi+0,N)V2(R+r).

Отклонение а стороны квадрата от идеальной прямой равно

,А,(л/ 3-1-)+0,Ы(1-) или

,025R+0,295r,

где R - радиус окружности,описанной около основания пирамиды в рассматриваемом сечении развальцованного участка заготовки 2 (минимальная и максимальная его величины равны радиусам окружностей, описанных соответственно около меньшего и большего оснований пирамиды);

г - величина эксцентриситета между осями заготовки 2 и патрона 1. Таким образом, при достаточно малом эксцентриситете возможно получение квадратных растру-бов с практически прямыми сторонами квадрата. Однако величина эксцентриситета г не должна быть меньше суммы величин погрешностей от несоосности пирамиды патрона 1 и радиальных биений в приводе.

Трубы из алюминиевого сплава АД размерами 54x3x170 мм на длине 60 мм зажимают в четырехкулачковом патроне с эксцентриситетом 5 мм и при скорости вращения 600 об/мин нагревают полосовым индуктором до 350-400°С. Затем вводят внутрь труб трехгранную усеченную пирамиду, содержащую в основаниях треуголь- ник Рёло, и развальцовывают конусные раструбы квадратного сечения при скоростях вращения труб и пирамиды соответственно 120 и 40, 90 и 30, 60 и 20 об/мин. Диаметры описанных окружностей около оснований

Q пирамиды равны 40 и 70 мм, высота пирамиды 100 мм. Указанные соотнощения скоростей обеспечивают соединением хвостовика деформирующего инструмента зубчатой передачей через промежуточный вал с патроном. Диагональ большего основания

5 раструба равна 78 мм, максимальное отклонение формы стороны квадрата от прямой соответственно 2; 6; 2,5 и 2,3 мм.

На фиг. 5 представлен вариант, когда рабочая часть 5 инструмента установлена с эксцентриситетом относите.дьно хвостови ка 4 (эксцентриситет г). Рабочая часть выполнена в виде трехгранной пирамиды, основанием которой служит равносторонний треугольник Рёло.

Редукцирующий механизм обеспечивает

5 вращение рабочей части инструмента в сторону вращения патрона со скоростью, связанной со скоростью вращения патрона следующим соотношением: ,75w, где v и W - скорости вращения рабочей части инструмента и патрона.

0 Таким образом, изобретение обеспечивает возможность получения квадратных, раструбов на трубчатых заготовках деформацией за один переход, отсутствует необходимость в мощном прессовом оборудовании, увеличивается пластичность и сни5 жаются усилия деформирования за счет локализации деформации и цикличности приложения нагрузки.

Формула изобретения

оси, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и расширения технологических возможностей путем обеспечения изготовления раструбов квадратного сечения из круглой заготовки, деформирующий инструмент и заготовку устанавливают

при развальцовке с относительным эксцентриситетом, а инструмент вращают в ту же сторону.

фиг 6