Способ изготовления сферических шарниров

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИ(ЕСНРЕСПУБЛИН А 146 19) ОМИТЕТОТНРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГННТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ СВ иг. 2(54) С 1 ОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ШАРНИРОВ57) Изобретение относитсяк обработкеметаллов давлением, в частности к способамизготовления сферигеских шарниров. Цель: ц(ч г. и и повышение качества сфери; кпхпан иров с толстостенными втулка;чго изготавливают сферическийвк;шдып 1 со сквозным отверстием и втулку 4с наружной поверхностью, имеющей выпук 51) 4 В 23 Р 11/00, Е 16 С 23,/ лую форму с образуюшеи в виде дуги окружности. Торцы втулки выполняют со скосами, направленными к оси втулки. Угол наклона скосов изменяется от 1 О до 45. После установки вкладыша 1 во втулки 4 осуцествляют обжатие последней вокруг сферической поверхности вкладыша в обжимных матрицах 5 и 6. В результате обеспечивается частичный охват втулкой сферической поверхности вкладыша. Окончательно оформление втулки и полный охват сферической поверхности вкладыша обеспечивают осадкой втулки по торцам. Обжатис осуществляют со степенью тангенциальной дефор. мации на внутренней кромке втулки, не меньшей 0,6 от суммарной степени тангенциальной деформации на внутренней кромке при обжатии и осадке. Ив.спеиваегся радиальная направленность течения метал,а втулки, что повышает качество. ферич - ких шарниров. 4 пл.1Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении шаровых шарнирныхсоединений путем пластического формоизменения охватывающей детали,Цель изобретения - повышение качества сферических шарниров с толстостеннымивтулками за счет придания радиальной направленности течению металла втулки.На фиг. 1 - 4 представлены этапы дефор,мирования втулки.Способ осуществляют следующим образом.Изготавливают сферический вкладыш 1со сквозным отверстием, например, объемнойштамповкой и последующей механическойобработкой. Вкладыш может иметь соосныеотверстию цилиндрические выступы 2, по; средством одного из которых его устанавливают на центрирующий вьгступ подпружи, ненного фиксатора 3.Объемной штамповкой и последующей, ,механической обработкой придают наружнойповерхности втулки 4 выпуклую форму с об разующей в виде части окружности радиусом Р. Величину Р выбирают в диапазоне0,7 (г+о)(Р(1,5(г+о), где г - радиуссферической поверхности; 10 - толщина стенки втулки на середине ее высоты. В рекомендуемом диапазоне значений наиболеепредпочтительно значение Р=1,0(г+1 о),обеспечивающее после обжатия и осадкинаиболее равномерную по высоте толщинустенки и, следовательно, наиболее равномерное распределение напряжений по высотестенки ири работе шарнира.Перед обжатием оформляют также торцовые и внутреннюю поверхности втулки.На иирине всего торца как нижнего, так иверхнего, выполняют скос с наклоном к внутренней поверхности втулки, а внутреннююповерхность выполняют цилиндрической сдиаметром, равным диаметру сферы, и высотой Йь, равной высоте окончательно оформленной втулки Н. На середине внутренней поверхности втулки может быть выполнена кольцевая канавка для смазки (показана пунктиром на фиг. 1).Угол скосов а взаимно связан с радиусом Р через объем втулки. Рекомендуемыйдиапазон значений составляет 10 - 45.Оформленную втулку 4 устанавливают навкладыш до упора внешней кромки втулки,соответствующей точке Ь на фиг. 1, в рабочую поверхность нижней обжимной матрицы 5, обеспечивая совпадение горизонтальных плоскостей симметрии О - О вкладыша 1 и втулки 4. При движении внизверхней обжимной матрицы 6 происходят изгиб стенки втулки и обжатие втулки вокругвкладыша (фиг. 2). Предшествующее обжатию оформление наружной поверхности втулки 4 и выполнение скосов на ее торцахпозволяет уменьшить толщину стенки втулкиу торцов, а также изменить соотношения углов встречи инструмента с обрабатываемой заготовкой, уменьшить угол у между касательной к рабочей поверхности матрицы 5 в точке в и касательной в той же точке к внешней поверхности втулки и увеличить угол О между касательной а. - афк рабочей поверхности матрицы и торцом втулки,Уменьшенная толщина стенки у торцови изменение соотношения углов позволяет предотвратить значительное смятие внешней 10 кромки втулки в начальной стадии обжатия, сопровождающееся осевым течением металла с образованием вокруг контактной площадки наплывов металла (в местах В и С на фиг. 1), и обеспечить необходимое для обжатия втулки шара радиальное течение металла.Радиальное перемещение стенки на однуи ту же величину путем обжатия требует меньших затрат энергии, чем путем осадки, Поэтому большую часть радиального пере мещения производят обжатием, которое выполняют со степенью тангенциальной деформации е,. на внутренней кромке (е на фиг. 1) втулки, не меньшей 0,6 суммарной степени тангенциальной деформации ег на внутренней кромке втулки при обжатии и осадке.25Если обжатие выполняют с е,р(0,6 е,например с еою =0,5 е, то на долю осадки приходится. значительная часть суммарной степени тангенциальной деформации е, что ведет к резкому увеличению усилия осадки и вытеканию металла в разъем между осадочными бойками с образованим кольцевого наплыва металла на внешней поверхности втулки. Увеличиваются расход металла и энергетические затраты, снижается стойкость осадочных бойков.Обжатие выполняют в матрицах 5 и 6,профиль рабочей поверхности каждой из которых содержит два участка - аЬ и Ьс, плавно сопрягающихся в точке Ь. Поскольку расположенный между плоскостью разъема матриц и точкой касания втулки с матрицей 40 (точкой Ь) участок аЬ профиля не участвуетв оформлении зоны внешней кромки, он выполнен соответствующим профилю готового изделия, т. е. Рь=Р (фиг. 4) .Профиль участка Ьс выполнен радиусомРь, меньшим радиуса РаьВеличину Рь, определяют, например, графически, исходя из того, что касательная ь-(фиг. 1) в точке с горизонтальна, радиус Рь, плавно сопрягается в точке Ь с радиусом Раь=Р, суммарная глубина по.50 лостей верхней и нижней матриц с учетомзазора Ь между ними равна высоте втул.ки Но. Зазор йв конце прОцесса обжатия принимают не менее 2 мм. При меньшем за.зоре возникает опасность работы пресса враспор из-за возможных неточностей на ладки.Если касательная- гк профилю матрицыв точке с не доходит до горизонтали, то вогнутый рабочий и плоский донный участки5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 матрицы сопрягаются в точке с с переломом и не обеспечивается требуемая величина В, а также благоприятное для последую 1 цей осадки соотношение угл а встреч и внешней поверхности втулки с осадочными бойками, что затрулняет радиальное перемещение металла к центру шарнира при осадке, увелицивгет суммарные энергетические затраты и уменьшает стойкость осадочных бойков.Если касательная 1 впереходит горизонталь, не обеспечивается плавное сопряже 1 ие уцастков а( и Ьс.Таким образом, ь результате обжатия внешней поверхности втулки на участке а придают окончательную форму (так как Я==Я, ), обеспечивают уменьшение зазора Лна величину, и, меньцую 0,6 Л, и частичный охват шара втулкой, осушествляют подготовку зоны внешней кромки для последующей осадки.После обждтия втулку в сборе с шаром устанавливают на плошадку О нижнего осадоцного бойка 7 (фиг. 3). Окончательное оформление втулки и полный охват шара втулкой (по всей Внутренней поверхности втулки) обесечивают осадкой вт,лки по торцам усилителями Р между площадками О/нижнсго 7 н Верхнего 8 осадошых бойков.Грелис 1 вуоп 1 осадке оформление отжатия зоны внешней кромки втулки В матрицах, касательная вк профилк рабочей поверхности каж;дой из которых В наиболее удаленной от плоскости разъема тоцке профиля (тоцке с) совпадает с горизонталью, обеспечивает благоприятные соотнопения мсж.гу углами встречи осадочных бойков с поверхностям и обрабатываемой заготовки - обеспецивает малое значение угла межлу 0 алочным бойком и внешней поверхностью втулки (в начальный момент осадки это угол равен нулю) н значительно большее зндце. ние угла межлу осадочным бойком и торцом втулки (угол я)а). В результате обеицивается направленность течения осаживаемого металла, преимущественно к оси шарирд. Для надежного охвата вкладыша втулкой по гсей внутренней поверхности втулки в конечной стадии осадки к внешней поверхности втулки прикладывают радиальные сжимаюшие усилия д от кольцевых выступов Е (фиг. 4), выполненных на осадочных бойках 8 и 7. Рабочая поверхность выступов Е соо 1 ветствует внеш ней поверхности готового изделия, т. е. выполнена радиусом Р.После осадки прикладывают к одной из торцовых плоцадок г вкладыша, например к нижней, и противоположному торцу с втулки встречные осевые усилия и смецзот шзр относительно втулки, обеспечивая подвижность шара во втулке и требуемую Величину зазора В соединении.Рри,др. Олин из шарниров состоит из шара из стали 33 ХС, втулки из стали 45 Х,выполненной за олно целое с хвостовиком. Диаметр шара 65 мм, диаметр отверстия в шаре 30 мм. Нз шаре с противоположных сторон соосно отверстию Я 30 мм выполнены два цилинлрицеских выступа высотой по 10 мм. Высота втулки в сборе с шаром 36 мм, радиус ее внешней поверхности 32,5 мм, толшина стенки 17 мм.Технологический процесс изготовления шарнира включает формовку горячей объемной штамповкой, последующую механицес. кука обработку и фосфатирование шара и втулки, выполненной за одно целое с хвостоВнком. В процессев формовки и послелук- щей мехдницеской обработки Внешней поверхности втулки придают Выпуклую форму с образуюшеи в Виде части окружности. Радиус окружнос .ипринимают равным 1,0 (гт), т. ". дс=1,0(32,5+17) =49,5 мм.На торцах втулки выполняют скосы с наклоном к центру и арнира. Угол 0; принимают равным 25. Во втулке выполняют цилиндрическое отверстие Я 65 мм. Сборку шарнира производят на механическом прессе К 849 - С усилием 20 МН в следующей последовательности. Шар устанавливают на цен- рируюцьий выступ годпружиненного фиксатора обжимноготзмнз. Втулку одевают нд шзр ло упора сВс 1 ней кромки В нижнюю обжи мик 1 д Г,11 О. Оожпм Выполняют в матрицах, профиль рабочей;онсрхн 1 с 1 и каждой из которых имеет двд уцдсткд. Уцдсток а межлу плоскостью разъема матриц и тоцко,: касания в "улки с матрицей Оформлен (злусом /а, рд Вным радиусу Як Впеи ней поверхности готового изделия, т. е. равным 32,5 мм. Участок (г, расположенный по ОТНОСНЕННК К 1 ГОСКОСТИ РДЗЪЕМД ЗД ТОЦ КОИ касания, выполнен радиусом Р,=5 мм. Величина ралисд йопрелелсна графически. Касательная к профилю в наиболее улдленной от плоскости разъема сго точке сВддает с горизонталью. В закгытм пог 1 ж- нии штампа Высота , межлу крайними точками рабочих голостеи матриц сост;вляег 42 мм и равна Высоте Вту.ки ло обжнмд Н, з зазор /1, межлу торцовыми пгОс кстями 5 мм.Пос,1 с Осжима Втугю В сойр. с Н 151 роли устанавливают В осдлоцный итд 1 п нд гг 1 изонтдльнук плоньдлку нижнего осд,ццн,н 0 бойка и выполняют оалку крмок втулки ло высоы 36 мм. В конечной ст;Лип 011;дки внешней поверхносги втулки приказ,дьВдкт радиальные сжимающие усилия от кольцевых выступов, выполненных нд осалочных бойках. Рабочая поверхность выступов соответствует внешней поверхности готового изделия и . оформлена радиусом 32,5 мм.После соорки шарнир устанавливают в следующий штамп, в котором выполняОт смецение иара относительно втулки ло получения трсбуемой Величины здзорз В соединни, равной 0,5 мм. Смешение осуи- ствл я От Встреч н ы и и освы м и уси,1 и ям и,торые прикладывают к одноу из цилиндрических выступов шара и противоположномуторцу втулки. 0,7 ( г+ Ьо) ,Р(1,5(г+ о),Формула изобретения 14669056дуги радиусом Я величину которого определяют из соотношенияСпособ изготовления сферических шарниров, заключающийся в установке сферического вкладыша с цилиндрическим отверстием во втулку, высота которой меньше диаметра сферической поверхности, а внутрен няя поверхность выполнена цилиндрической, и последующем обжатии втулки вокруг наружной поверхности сферического вкладыша путем одновременного воздействия на концевые участки втулки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сферических , шарниров с толстостенными втулками, используют втулку с выпуклой наружной поверхностью, имеющей образующую в форме где г - радиус сферической поверхностивкладыша;10 - толщина стенки втулки на середине ее высоты,и скосами на торцах, направленными к оси втулки и расположенными под углом к плоскости, перпендикулярной этой оси, величину которого определяют из следующего диапазона 10(к-.45, после обжатия осуществляют осадку втулки, а обжатие ведут со стспенью тангенциааьной деформации нг внутренней кромке втулки, не меньшей 0,6 от суммарной степени тангенциальной деформации на внутренней кромке при обжатии и осадке.,ГСоставитель Н. Пожидаева Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец Заказ 099/12 Тираж 892 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, О