Устройство для изготовления полых, преимущественно составных деталей с наружными и внутренними профилированными кольцевыми утолщениями

(56) 1. АвторскФ 965555, кл. В 2 юл. В 22 дователъс ий инстинаучно-исслонструкторсоения88.8) е свидетельство СС21 П 22/30, 1981. с Возможступенней посекциий наружм коки. и опорному шт концентричн ностью взаи ствия с его чатой поверхнос и внутрей рабочей юстью торцо ер ой т ответн коничес й оверхность при эт ти вту ские свой верх ны фрик удАРСТ 8 енный номитет сссделАм изОБРетений и ОтнРыти Е ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯПОЛЫХ, ПРЕИМУ 1 цЕСТВЕННО СОСТАВНЫХ ДЕТАЛЕЙ С НАРУЖНЫМИ И ВНУТРЕННИМИ ПРОФИЛИРОВАННЫМИ КОЛЬЦЕВЫМИ УТОЛЩЕНИЯМИ,.образуемыми накладными элементами пу.тем штамповки и сборки, содержащееустановленный в корпусе матричныйузел с цилиндрической формовочной матрицей, имеющей кольцевую выточку поднаружное утолщение, упор для фиксации заготовки и связанный с приводомвозвратно-поступательного и вращательного движений составной пуансон, выполненный в виде несущего штока с торцовой рабочей секцией и установленныхна нем с чередованием кольцевых секций цилиндрических и конических рабочих элементов, последние из которыхобращены большими основаниями к торцовой рабочей секции и снабжены .размещенными по боковой рабочей поверхности телами качения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расшире 1 3 13/02; В 21 0 22/ ния диапазона типоразмеров получаемыхдеталей и повышения их качества, пуансон снабжен размещенной на несущемштоке над секциями цилиндрическихи конических рабочих элементов кольцевой секцией для осадки заготовки,по меньшей мере одна секция конических рабочих элементов установленаэксцентрично оси несущего штока,торцовая рабочая секция выполнена с профилированной боковой поверхностью,соответствующей профилю поверхностивнутреннего утолщения, а также свнутренней осевой полостью со стороны секции цилиндрических рабочихэлементов, ограниченной поверхностьюусеченного конуса, обращенного большим основанием к указанной секции,и установлена относительно несущегоштока с возможностью вращения, несу"щий шток снабжен установленным нанем со стороны торцовой рабочейсекции с возможностью относительногоосевого перемещения опорным ступенчатым штоком, а также размещенной рабочеи секции выполне.иными.Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии и устройствам для изготовления полых изделий с наружными и внутренними утолщениями. 5Известно устройство для изготовления полых деталей с наружными и внутренними кольцевыми утолщениями, содержащее установленный в корпусе матричный узел с цилиндрической формовочной матрицей, имеющей кольцевую выточку под наружное утолщение, упор для фиксации заготовки и соединенный с приводом возвратно-поступательного и вращательного движений составной 15 пуансон, выполненный в виде несущего штока с торцовой рабочей секцией и установленных на нем с чередованием кольцевых секций цилиндрических и конических рабочих элементов, послед ние из которых обращены большими основаниями к торцовой рабочей секции и снабжены размещенными по боковой рабочей поверхности телами качения 11Однако это устройство характери зуется ограниченными возможностями в отношении диапазона типоразмеров изготавливаемых деталей, а также не" достаточно высоким их качеством.,30Цель изобретения - расширение диапазона типоразмеров получаемых деталей и повышение их качества,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для изготовленияполых деталей с наружным и внутренним35кольцевыми утолщениями, образуемыминакладными элементами путем штампов"ки и сборки, содержащем установленныйв корпусе матричный узел с цилиндри 40ческой формовочной матрицей, имеющейкольцевую выточку под наружное утол"щение, упор для Фиксации заготовки исоединенньй с приводом возвратно-поступательного и вращательного движения составной пуансон, выполненный45в виде несущего штока с торцовой рабочей секцией и установленных на немс чередованием кольцевых секций цилиндрических и конических рабочихэлементов, последние из которых обра"щены большими основаниями к торцовойрабочей секции и снабжены размещен"ными по боковой рабочей поверхностителамикачения, пуансон снабжен размещенной на несущем штоке над секциями цилиндрических и коническихрабочих элементов кольцевой секциейдля осадки заготовки, по меньшей мере одна секция конических рабочих элементов установлена эксцентрично оси несущего штока, торцовая рабочая секция выполнена с профилированной боковой поверхностью, соответствующей профилю поверхности внутреннего утолщения, а также с внутренней осевой полостью со стороны секции цилиндрических рабочих элементов, ограниченной поверхностью усеченного конуса, обращенного большим основанием к указанной секции, и установлена относительно несущего штока с возможностью вращения, несущий шток снабжен установленным на нем со стороны торцовой рабочей секции с возможностью относительного осевого перемещения опорным ступенчатым штоком, а также размещенной концентрично опорному штоку с возможностью взаимодействия с его ступенчатой поверхностью и внутренней поверхностью торцовой рабочей секции втулкой с ответной конической наружной поверхностью, при этом конические поверхности втулки и торцовой рабочей секции выполнены фрикционными.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (по торцовой профильной секции); на фиг,.З - сече" ние Б-Б на фиг. 1 (по эксцентричному коническому элементу).Устройство содержит установленный в корпусе матричный узел в виде протяжной 1 и разъемной с кольцевой выточкой в виде зубчатого венца формовочной 2 матриц. Матрицы разделены раздвижным съемником 3 и над матрицей 1 установлено фиксирующее кольцо 4 с внутренним диаметром, равным наружному размеру исходной заготовки.Пуансон состоит из несущего штока 5, на котором с помощью шпоночного соединения жестко закреплены с чередованием секции рабочих элементов: цилиндрические 6 и 7 и конические 8 и. 9 с телами качения. Торцовая рабочая секция 10 выполнена с профильной боковой поверхностью в виде зубчатого венца с заходным и калибрующим участками и установлена относительно несущего штока с возможностью вращения на радиально-упорном подшипнике 11, а относительно размещенного выше по штоку набора рабочих секций на 12. Со стороны профиль97421 1 О 15 20 25 30 35 з 10 ного участка секция 10 имеет коническую полость 13 с фрикционной поверхнрстью, ответной относительно фрикционной наружной поверхности конической втулки 14 (фиг.2), соединенной жестко с крестообразной траверсой 15, установленной на опорном ступенчатом штоке 16, Пружина17 поджимает траверсу 15 до соприкосновения фрикционных поверхностей полости 13 и втулки 14, образующих фрикционную муфту. Набор рабочих сек ций 6-9 установлен на штоке 5 с ограничением осевого перемещения вверх со стороны ограничительных колец 18- 19 с возможностью вращения на радиально-упорных подшипниках 20 относительно этих колец. Снизу рабочие секции зажаты на резьбовом конце штока 5 гайками 21 и разрезным кольцом 22.Нижний упор выполнен из двух опорных плит 23 и 24, между которыми размещен стопорный механизм, состоящий из запрессованного в плите 23 и зафиксированного от проворота винтом 25 кольца 26 и пружинного кольца 27Кольцо 26 имеет прямоугольные пазы, по которым направляется внутреннее кольцо 27 с фрикционной конической поверхностью, ответной конической поверхности выступа на торцовой рабочей секции 10. Выше стопорного механизма в плите 23 выполнено отверстие по размеру направляющего выступа торцовой секции 10, а плита 24 снабжена опорной шайбой 28. жены, в результате чего торцовойэлемент 10 жестко связан со штоком5 и размещенными в нем рабочими элементами 6 и 9 и движется поступательно вместе с ними, При этом опорныйшток 16 выступает ниже торца секции10 на высоту, большую высоты ее профильного зубчатого участка, По мереопускания пуансона, начиная с момента упора сферического торца штока 16в шайбу 28, шток 16 воздействуетступенчатой частью на пружину 17, отсоединяя секцию 10 от размещенныхвыше секций. Секция 10 входит своейнаправляющей частью в отверстие плиты 23 и пружинное кольцо 27 охватывает коническую часть выступа в направляющей,части, фиксируя секцию 10от проворота в ее нижнем крайнемположении. В этот момент включаетсясистема привода вращения пуансона(не показана) и рабочие элементы 6-9приводятся во вращение при неподвижном положении секции 10. Опорныекольца 18-19 за счет обжима кольца18 в матрице сохраняют при этом такженеподвижное положение относительновращающегося штока 5.1 При обратном ходе штока 5 вверх пружина 17 постепенно отжимает траверсу 15 и вновь соединяет секцию 10 со штоком 5 и элементами 6-9. Так как выступающая часть опорного штока 16 больше по высоте, чем сумма высот заходной и калибрующей частей профильной зубчатой части секции 10, соеди40 45 50 55 Коническая рабочая секция 8 в виде опорного конуса с роликами качения 29 в наружном сепараторе 30 установлена эксцентрично относительно оси штока 5 (фиг,3). Опорный конус и ролики в этой секции выполнены с высотой не менее высоты профильной полости матрицы 2 и при этом площадь поперечного сечения, ограниченного кривой, охватывающей ролики в плоскости нижнего основания опорного конуса, меньше площади поперечного сечения, ограниченного идентичной кривой, охватывающей наибольший размер размещенного ниже рабочего элемента, на величину, пропорциональную ппощади боковой поверхности профильной полости матрицы 2.В свободном верхнем положении несущего штока 5 под действием пружины 17 фрикционные конические поверхности втулки 14 и полости 13 сопрянение ее со штоком 5 происходит только после выхода зубчатого профиляиз сформованного утолщения на детали.В качестве исходной заготовки используют тонкостенную прецизионную трубчатую заготовку из высококачественной стали, например ЗОХГСА, с наружным размером, уменьшенным относительно размера наружной поверхности в тонкостенной части гибкого колеса, и толщиной стенки, увеличенной относительно окончательного размера в этой части изделия на величину двустороннего припуска на чистовую обработку. Например, при чистовой толщине 1,4 мм толщина заготовки можетбыть 2+0,3 мм. Точный размер опреде-ляется расчетом из условия постоянства объема и величины степени дефоряации. В качестве армирующих заготовок используют кольцевые заготовки иэматериала, предназначенного для ра 1097421боты при ударных нагрузках, высокойинтенсивности, например твердого сплава на основе титана, вольфрама илимолибдена типа ВК,Предварительно из армирующего 5материала прессуют кольцевые заготовки: одну 31 с внутренним диаметром,соответствующим наружному размеруиэделия, а другую 32 с наружным размером, соответствуюшим внутреннемуразмеру трубчатой заготовки 33, идо установки последней в фиксирующеекольцо ч размещают армирующие заготовки в зоне профилирующего инструмента штампа: наружную 31 - в профильной полости матрицы 2, а внутреннюю 32 - на зубчатом венце секции 10.В процессе хода пуансона осуществляют телескопическую сборку перечисленных заготовок: при вводе пуансона внутрь трубы 33 - с заготовкой32, а с наружной заготовкой 31 - привводе трубы 33 в профильную матрицу2 - и в процессе переформовки стенкитрубчатой заготовки обжимом и редуцированием образуют из сопряженныхзаготовок многослойное соединениепутем выдавливания материала из утолщаемого участка в зону контакта слоева из армирующей заготовки - в профильзОный инструмент. После установки заготовки 33 при ходе пуансона вниз вводят его рабо" чие секции внутрь заготовки, осуществляя калибровку ее внутренней по-З 5 верхности давлением калибрующей секции 9 и заканчивают этот этап деформирования упором в верхний торец трубы ограничительного кольца 19 с40 окончанием в указанный момент телескопической сборки с внутренней армирующей заготовкой 32. Всю последующую обработку ведут в условиях осевого подпора со стороны кольца 19. Воз 45 действием этого кольца на торец и давлением секции 9 на уступ в неоткалиброванной концевой части трубы осуществляют обжим этой части в матрице 1 с образованием при этом внутреннего утолщения с зубчатым профилем по50 форме профиля секции 10 и фиксацией заготовки по этому профилю от проворота. Протягивание остальной части заготовки через матрицу 1 ведут уже с приложением осевых усилий к образованному утолщению, чему способствует также формовка профиля в заходной части зубчатого венца в виде обратного конуса. За счет зафиксированного положения заготовки 33. повнутреннему утолщению по пуансону,а также уменьшения размеров рабочих секций по высоте после обжима ведут редуци -рование предварительно откалиброванного участка с утолщением стенки повысоте, а в зоне, где должно бытьобразовано наружное утолщение,науровне эксцентричного коническогоэлемента с увеличением толщины стенки и по периметру (фиг. 3 Б,81), что обеспечивает необходимый набор материала, Приложением осевых усилий со стороны пуансона после протягивания трубы 33 через матрицу 1 заготовку вводят в профильную матрицу 2 и фиксируют положение относительно профильной полости упором в плиту23 и поджимом кольца 19. Эластичное кольцо 19, например из полиуретана, имеет в начале деформирования наружный размер по размеру исходной трубы 33, а после протягивания и обжима в матрице 1 создает дополнительный подпор за счет обжатия до размера матрицы 2. После включения привода вращения в крайнем нижнем положении пуансона под давлением роликов качения эксцентричной секш 1 и 8, которая размещена на уровне профильной полости матрицы 2, происходит раскатка стенки в наиболее утолщенном участке с выдавливанием материала в наружную зубчатую полость и образованием при этом наружного профильного утолщения. В процессе раскатки и обкатки внутренней поверхности заготовки осуществляют сглаживание неровностей на этой поверхности, которые образуются при редуцировании между телами качения. За счет отсоединения секции 10 и установки ее относительно несущего штока 5 и других элементов 6-9 с возможностью вращения в процессе раскат-. ки заготовка остается жестко зафиксированной от проворота по внутреннему утолщению. При последующем выводе пуансона из детали заготовка остается зафиксированной в матрице 2 по наружному профилю при ограничении ее осевого смещения сверху съемником 3, и по мере движения пуансона вверх осуществляют окончательную калибровку внутренней поверхности: в зоне внутреннего зубчатого венца - протягннанием калибрую- щего участка секции 10, а в гладкойзоне над венцом - протягиванием споследовательной обкаткой всеми рабочини элементами секций пуансона (с телами качения и гладкой калибрующейповерхностью). При этом ведут дополиительную раскатку стенки для выравнивания ее толщины по высоте на величину оставленного пропуска. Деталь, удаляют иэ штампа. после разъема матрицыеИзобретение по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона типоразмеров получаемой детали при повышении нх качества.1097421 ставитель А хред А.Кик Быстровмезей Корректор А.фе иштулин едакто Тираж 641 ПодпиИИПИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытийМосква, Ж-З 5, Раушская наб д. 4/5 каз 4107 ное 130 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4