Способ протягивания отверстий во втулках и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B24B39/02 B23D43/02 

Изобретение относится к металлообработке, в частности к высокоточной обработке деталей типа втулок средней и большой жесткости.

Известен способ обработки отверстий деталей типа втулок деформированием и устройство, реализующее данный способ, включающий установку детали с закреплением ее по торцовым поверхностям и последующее деформирующее прошивание отверстия.

Однако способ обработки с данным закреплением детали, направленным, главным образом, на обеспечение герметичности контакта детали и приспособл ния и использование обратного хода инструмента, не обеспечивает высокой точности обработки. Это связано с тем, что, во-первых, при деформировании существуют большие деформации изгиба стенки детали, неравномерность которых Иобуславливает погрешность формы отверстия, во-вторых, имеетместо проскальзывание контактирующих поверхностей детали и приспособления. Увеличение же силы,прижима малоэффективно поскольку сила трения на контактирующих поверхностях на порядокменьше ее по величине и меньше усилия радиальной раздачи детали при деформировании. Указанный способ является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.

Известно устройство для обработки отверстий деталей типа втулок, включающее верхний и нижний оппозитно расположенные установочные элементы для закрепления детали по обеим торцовым поверхностям,а также деформирующую пришивку, связанную с подвижной частью стенка, несущей верхний установочный элемент.

Однако исполнение установочных элементов устройства не позволяет осуществлять одновременное препятствующее воздействие к деформациям изгиба стенки детали, и пластическим деформациям металла в виде вытечения на торец, которые в сумме и обуславливают большую погрешность формы обрабатываемого отверстия детали, имеющую, вид седлообразности для указанного диапазона деталей.

Указанное устройство является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.

Цель изобретения - повышение точности обработки путем устранения искривления стенки детали и пластического истечения металла на торец в процессе обработки.

Указанная цель согласно способу протягивания отверстий во втулках, при котором осуществляют установку детали между двумя опорами с закреплением ее по торцам с последующей деформирующей обработкой отверстия, достигается тем, что деталь дополнительно закрепляют по участкам, представляющим собой пересечение наружной цилиндрической и торцовых ее поверхностей, при этом опоры выполняют с различной жесткостью в радиальном сечении.

В ус-тройстве для протягивания отверстий во втулках, содержащем две оппозитно расположенные опоры для закрепления детали и установленный концентрично одной из опор инструмент с приводом, каждая из опор выполнена в виде последовательно расположенных друг за другом в радиальном направлении от оси двух частей соответственно с плоской и конической установочными поверхностями, направленными так, что их нормали пересекаются над плоской установочной поверхностью.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 параметры взаимодействия детали и установочного элемента устройства: на фиг. 5 схема механизма препятствующего воздействия пластическому вытечению металла на

торец; на фиг. 6 - схема, механизма препятствующего воздействия деформациям изгиба стенки детали.

Устройство для осуществления способа

обработки включает плиту 1 (фиг. 1), на которой крепится установочный нижний элемент 2, оппозитно последнему размещен установочный верхний элемент 3, который крепится к подвижной части 4 станка, выполненной в виде цилиндра, и в полости которой расположен деформирующий инструмент 5, соединенный со штоком станка 6. Установочный элемент выполнен в виде последовательно расположенных друг за другом в радиальном направлении от оси устройства двух частей 7 и 8 (фиг. 2) кольцевой формы. Часть 7 имеет плоскую установочную поверхность 9, а часть 8 коническую установочную поверхность 10,

причем поверхности 9 и 10 расположены

так, что их нормали ,П9 и пю пересекаются над плоской поверхностью. Части 7 и 8 соединены жестко перемычкой 11, имеющей

также кольцевую форму, причем ее жесткость на, порядок меньше жесткости каждого из подэлементов. Установочные элементы 2 и 3 выполнены аналогично друг другу, крепятся соответственно к плите 1 и

подвижной части 4 посредством винтов 12 (фиг. 3) и сцентрированы относительно оси устройства посредством штифтов 13.

Устройство работает следующим образом.

Подвижная часть 4 (фиг. 1), связанная, например, с гидравлической системой станка, совершает поступательное движение вниз вдоль оси и входит в контакт посредством установочного верхнего элемента 3 с

обрабатываемой деталью, установленной на нижний установочный элемент 2. Таким образом, деталь оказь вается зажатой с определенным усилием между установочными элементами по обоим торцам.Деформирующий инструмент 5 находится в верхнем положении и после зажима детали приводится в движение сверху вниз и обратно через обрабатываемое отверстие посредством штока станка 6.

Способ обработки отверстия осуществляют следующим образом.

Деталь устанавливают торцовой поверхностью на нижний установочный элемент 2. При этом на основе расчетов,- исходя из

физико-механических параметров детали, величины натяга на деформирующий элемент инструмента, определена геометрия установочных элементов: площадь поверхности Э (фиг. 4, параметр S), угол конуса поверхности 10-Д высота перемычки h, а

также зазор Д величина F, параметры li и 12, являющиеся производными перечисленных. После установки детали осуществ яют ее закрепление. Подвижная часть 4 обуславливает контакт верхнего установочного элемента с деталью. В начале происходит контакт по поверхности 9. Затем происходит возрастание контактной нагрузки q и одновременно выбирается зазор А между конической поверхностью 10 и детальЮгТ.е. ее участком, представляющем собой rjepe сечение наружной цилиндрической и торцовой ее поверхности.

Выбор зазора происходит из-за упругих деформаций установочного элемента вследСтвие нежесткого крепления части 8 к части 4, малой жесткости перемычки 11 и значительного превышения (в 2-3 раза) параметра 12 над И, что обуславливает поворот части 8 относительно части 7. Зажим осуществляют до тех пор, пока усилие реакции в установочных элементах на скомпенсирует активную нагрузку F. В результате осуществляется зажим детали и по торцовой поверхности, что обуславливает препятствие пластическому вытечению металла на ioрец, и по участку, представляющему собой пересечение наружной цилиндрической и торцовой поверхности, что обуславливает выравнивание деформаций изгиба стенки детали по ее длине, неравномерность которой является следствием неравномерности жесткости втулки вдоль образующей. Далее осуществляют обработку отверстия деформирующим инструментом. Инструмент, совершая поступательное движение, проходит через отверстие детали. Часть 7, находящаяся в контакте с торцорой поверхностью детали, является механическим препятствием металлу, стремящемуся вытечь на торец при вхождении деформирующёгб элемента в отверстие (фиг. 5), таким образом пластические деформации происходят более равномерно по объему детали. Часть 8 также является механическим ярепятствием, но уже деформациям изгиба стенки детали (фиг 6), точнее он обуславливает их выравнивание по длине детали, о чем можно судить по отношению Ei/E2 и EiVE2 где Е и Е - дефо эмация изгиба при свободной установке детали и с закреплением. В результате в процессе обработки суммарная неравномерность деформаций намного меньше по сравнению с известными способами. Далее поеле прямого и обратного прохождёния деформирующего инструмейта снимают усилие зажима и отводят подбижную часть 4. Деталь удаляют из зоны обработки. Устано,вка готова к следующему циклу обработки.

Расчет геометрии эл|ементов приспособления осуществляют на основе следующих данных. Параметры детали: диаметр отверстия d, отношение наружного и внутреннего диаметров D/d, длина детали L, предел пластичности о&, модуль упругости. Е, а также натяга на деформирующий элемент i, или суммарного натяга. Результата.ми расчета являются:,s - ширина.кольца контакта (фиг. 4),уЗ- угол конуса конической поверхноети установочного элемента, h высота перемычки, А-зазор между деталью и поверхностью установочного элемента в исходном состоянии, j - занижение диаметра отверстия над диаметром отверстия установочного элемента, величины И и 12, также F - усилие прижима.

Расчет .осуществляют исходя из следующих взаимосвязей: j i/2, где i - натяг на деформирующий элемент: S «0,5 t где t (D-d)/2 - толщина стенки детали, соотношение взято на основе исследЬваний: h «(1/3 - 1,4)5; t - для обеспечения жесткости подэлемента с конической поверхностью: для обеспечения деформаций поворота части 8 относительно части 7 вследствие упругих деформаций части 4.

Из-за сложности аналитического расчета, параметры /3, А и F определяются экспериментально методами многофакторного эксперимента на основе анализа схемы взаимодействия детали и установочного элемента.

Пример. Способ и устройство реализуют при обработке отверстий деталей типа втулок однозубой деформирующей прошивкой. Параметры детали: материал - сталь 45, диаметр наружный D 60+0,2мм и внутренний d 30+0,1мм, длина детали 40 мм. Инструмент - однозубая деформирующая прошивка, натяг на деформирующий элемент 0,4 мм. Смазка - сульфофрезол.

На основе расчета и экспериментов определена геометрия установочных элементов и усилия прижима:

j 0,2 мм, принимаем j 0,3 мм:

S 0,5 (D-d)/2 7 мм: h 2 мм:

Н 30 мм: l2 60 мм;

F 15 т (из уравнений регрессии), /5 10°, ,2-sin10° 0,01 мм.

Результаты обработки приведены в таблице.

Формула изобретения 1. Способ протягивания отверстий во втулках, при котором осуществляют установку детали между двумя опорами с закреплением ее по торцам с последующей деформирующей обработкой отверстия, отличаю щ И..Й с я тем, что, с целью повышения точности обработки путем устранения искривления стенки детали и пластического истечения металла на торец в процессе обработки, деталь дополнительно закрепляют по участкам, представляющим собой пересечение наружной цилиндрической и торцовых ее поверхностей, при этом опоры выполняют с различной жесткостью в радиальном сечении,

2. Устройство для протягивания отверстий во втулках, содержащее две оппозитно

расположенные опоры для закрепления детали и установленный концентрично одной из опор инструмента с приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки путем устранения искривления стенки детали и пластического истечения металла на торец в процессе обработки, каждая из опор выполнена в виде последовательно расположенных друг за другом в радиальном направлении от оси двух частей соответственно с плоской и конической установочными поверхностями, направленными так, что их нормали пересекаются под плоской установочной поверхностью,

Изобретение относится к металлообработке, в частности к высокоточной обработке отверстий деталей типа втулок средней и большой жесткости методом протягивания. Целью изобретения является повышение точности обработки путем устранения искривления стенки детали и пластического истечения металла на торец в .процессе обработки. В способе протягивания отверстий во втулках, при котором осуществляют установку детали между двумя опорамис закреплением ее по торцам с последующей деформирующей обработкой отверстия, цель достигается тем, что деталь дополнительно закрепляют по участкам, представляющим собой пересечение наружной цилиндрической и торцовых ее поверхностей, при этом опоры выполняют с различной жесткостью в радиальном сечении. В устройстве для протягивания отверстий во втулках, содержащем две оппозитно расположенные опоры для закрепления детали и установленный концентрично одной из опрр инструмент с приводом, цель дос'^ vi- гается тем, что каждая из опор выполнена в виде последовательно расположенных друг за другом в радиальном направлении от оси двух частей соответственно с плоской и конической установочными поверхностями, направленными так, что их нормали пересекаются над плоской установочной поверхностью. Это позволяет свести к минимуму проскальзывание контактирующих поверхностей детали и приспособления. 2 с.п. ф- лы, 6 ил., 1 табл.С/)с

Фиг.1 i Фиг.2

ФигЛ

Фиг. Ъ АА

Фиг. 5

с. Si гfz