Способ навивки пружин растяжения с межвитковым давлением Советский патент 1991 года по МПК B21F3/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению длинномерных пружин растяжения с малым индексом навивки, например оболочек тросов управления, оболочек Боудена, гибких медицинских эндоскопов и т.д.

Цель изобретения - повышение качества за счет увеличения межвиткового давления.

На фиг.1 показана навивка со ступенчатым изменением кривизны витков; на фиг.2 - расчет соотношения кривизны предварительных и окончательных витков; на фиг.З - кривые деформация+нагрузка для разных видов навивки.

Навивка пружины 1 осуществляется с помощью струнной оправки 2 и формирующего устройства 3, состоящего из двух последовательно расположенных втулок 4 и 5, закрепленных с помощью гайки 6 в хвостовике 7.

Хвостовик 7 служит для крепления формующего устройства 3 к подвижному суппорту (не показан) Втулка 4 имеет два

отверстия 8 и 9, диаметр первого из которых равен наружному диаметру навиваемой пружины, а диаметр второго больше на расчетную величину ДО. Втулка 5 имеет отверстие 10, равное диаметру струнной оправки 2.

При вращении струнной оправки 2 совместное навитой частью пружины 1 проволочная заготовка 11 под действием крутящего момента вытягивается в полости отверстия 9, где происходит деформирование предварительных витков 12. Благодаря упругости проволочной заготовки при навивке пружин с малым индексом оформление витков происходит по наружному диаметру, а не по внутреннему. Для более полного формирования витков возможно дополнительно создавать в проволочной заготовке усилия сжатия При заполнении пространства отверстия 9 под действием навитых витков пружина, как бы распира- ясь, продавливается через отверстие 8, при этом формируются витки окончательной номинальной кривизны.Усилие, необходимое

(Л

о

4 О О

ел

СП

для продавливания витков 13 черзе отверстие 8, одновременно обеспечивает плотное прилегание витков 12 друг к другу, т.е. создается условие, характеризующее закрытую навивку. Неуравновешенная часть расширяющего усилия вызывает перемещение хвостовика 7, а следовательно, и подвижного суппорта в противоположную от навитой части пружины сторону. Используя известные формулы упругой деформации винтового бруса, можно определить оптимальное соотношение между кривизной предварительных и номинальных витков.

Номинальный диаметр пружины обозначают величиной D, а диаметр предварительных витков D + ДО. Прямая АВ и угол а показывают развертку и угол подъема винтовой линии витков номинального диаметра, а А В и а - предварительного витка. К предварительному витку прикладывают осевую силу Р, при которой предварительный виток деформируется в винтовой брус с углом подъема винтовой линии, равным углу подъема номинальных витков а (фиг.2). При этом виток деформируется в осевом направлении на величину f. Прямая А В соответствует развертке условно деформированного витка. Если при этом ДО величина малая, то межвитковое давление в номинальных витках соответствует силе Р, т.е. силе, повышающей кручение винтового бруса предварительных витков до значения кручения номинальных витков, так как межвитковое давление зависит от величины остаточного кручения винтового бруса. Тогда из подобия треугольников АОВ и А ОВ сле- дует

2P-(Pd + f°) .отсюда .

Применяя формулы деформации винтового бруса

и r Кг

8Р D тг-d3

определяют

0

5

0

5

0

Величину, зависящую от механических свойств проволочной заготовки и идv 4с 4-2 декса навивки Кг дс - з -обозначают

коэффициентом К, тогда окончательно ДО КСз d. Приведенное соотношение показывает справедливость допущения, что разность между диаметрами предварительных и окончательных витков ДО величина малая. Конкретно для оболочек медицинских эндоскопов, когда С 2,5, О 0,8 - 2,2 и Гупр535 60 кгс/мм , ДО не превышает 0,1 мм, что позволяет упростить осуществление способа.

Рассмотрим реализацию навивки оболочки Боудена различными способами на примере одного типоразмера: Он 1,6 мм, материал 12Х18Н9Т (ГОСТ 5632-72), 160 кгс/мм2, 0,5 5вр 80 кгс/мм .

На фиг.З даны соответствующие кривые деформация + нагрузка.

Ms 1 - навивка закрытым способом;

№ 2 - навивка закрытым способом с подкруткой;

/ 0,4 рад/об;

N 3 - навивка с изменением кривизны витков по конической винтовой линии;

№ 4 - навивка со ступенчатым изменением кривизны витков.

ДО 4 -3 ,-4 80

ЩЮР .

Кг

d 4

10

1,86

2.2° 0,5 0,09мм.

Диаграммы получены на специальной установке замера межвиткового давления УНСЭ-15.

На кривых точках резкого изменения деформации соответствует началу деформации витков, а сила Р - предварительной нагрузке. В пересчете на напряжение кручения

г Кг

и Кг -,

4с +2

4с -3

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению длинномерных пружин растяжения с малым индексом навивки, и позволяет увеличить межвитковое давление. В процессе навивки пружины предварительно оформляют витки, диаметр которых превышает номинальный, а в процессе дальнейшей окончательной деформации витков доводят их диаметр до номинального значения. 3 ил

8D3P

83000-

Р CJ

1000d

MM

р лг-сГЧ0-1 ,т

V Кг-80 1U Кг

ДО f С

Р -С

1000d

ДО 4 -C3d К-Г

т, .

мммм

тз 40-K-r ;

MM

MM

По предложенному способу готовят специальный станок для изготовления оболочек Боудена для гибких медицинских эндоскопов. На этом станке освоено изготовление 12 типоразмеров оболочек. В среднем достигнутое межвитконое давление (соответствующее ему напряжение кручения) при ступенчатом изменении

кривизны витков равно 50 кгс/мм2, а при изменении кривизны витков по конической винтовой линии - 40 кгс/мм2, что превосходит межвитковое давление, полученное навивкойзакрытымспособом, соответственно в 2,5 и 2 раза.

Формула изобретения Способ навивки пружин растяжения с межвитковым давлением, включающий на- вивку проволоки на вращающуюся оправку с плотным прилеганием витков, отличающийся тем, что, с целью повышения качества за счет увеличения межвиткового давления, в процессе навивки пружины предварительно формообразуют витки, диаметр которых превышает номинальный, в процессе окончательного формообразования витков доводят их диаметр до номинального значения, при этом разность

J 4 8 9 11

между кривизной предварительных и окончательных витков определяют из соотношения

AD K-c3d, где С - индекс навивки пружины;

d - диаметр проволочной заготовки;

К - коэффициент, зависящий от материала проволочной заготовки и индекса навивки

Мупр Кг

К 4 10

где rjynp - допустимое касательное напряжение упругости на поверхности витка; „ 4с +2

4с -3 коэФФиЧиент- учитывающий увеличение напряжений на внутреннем волокне витка.

Фиг. 2

75

нч

€

74

7

/о

/г/

;

5