Способ протягивания отверстий во втулках и устройство для его осуществления

(51) 5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИ АВТОскии институтмбросимов во СССР02, В 23 О 43/02 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)ч. 1093439, кл. В 24 В 29/1984,(54) СПОСОБ ПРОТЯГИВАНИЯ ОТВЕР.- СТИЙ ВО ВТУЛКАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к металлообработке, в частности к высокоточной обработ-ке 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 опорами 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 приспособлес 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 опор инструмент с приводом, цель дос- игается 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 установочнойповерхностью. Это позволяет свести к минимуму проскальзывание контактирующих поверхностей детали и приспособления, 2 с.п. флы, 6 ил., 1 табл. 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 и обуславливает погрешность формы отверстия, во-вторых, имеетместо проскальзывание контактирующих поверхностей детали и приспособления. Увеличение же силы. прижима малоэффективно поскольку сила трения на контактирующих поверхностях на порядок. меньше ее по величине и меньше усилия радиальной раздачи детали при деформировании. Указанный способ является наибоплоской установочной поверхностью.На фиг, 1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 - узел на фиг, 1; 55на 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 лее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату,Известно устройство для обработки отверстий деталей типа втулок, включающееверхний и нижний оппозитно расположенныее установочные элементы для закрепления детали по обеим торцовымповерхностям, а также деформирующуюпрошивку, связанную с подвижной частьюстенка, несущей верхний установочный элемент.Однако исполнение установочных элементов устройства не позволяет осуществлять одновременное препятствующеевоздействие к деформациям изгиба стенкидетали, и пластическим деформациям металла в виде вытечения на торец, которые всумме и обуславливают большую погрешность формы обрабатываемого отверстиядетали, имеющую, вид седлообразности дляуказанного 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, чтодеталь 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 однойиз 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 5 10 15 20 25303540 4550 торец; на фиг, 6 - схема механизма препятствующего воздействия деформациям изгиба стенки детали.Устройство для осуществления способа обработки включает плиту 1 (фиг, 1), на которо 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,пд 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 оказывается 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 Я), угол конуса поверхности 10 Р, высота перемычки й, аболее равномерно по объему детали.Часть 8 также является механическим препятствием, но уже деформациям изгиба,стенки детали (фиг. 6), точнее он обуславливает их выравнивание по длине детали,о чем можно судить по отношению Е /Е 2 иЕ 1 /Е 2, где Е и Е - деформация изгиба 50при свободной установке детали и-с за-креплением. В результате в процессе об 55 также зазор Ь величина Е, параметры 11 и 12, являющиеся производными перечисленных. После установки детали осуществляют ее закрепление. Подвижная часть 4 обус- лавливает контакт верхнего установочного элемента с деталью, В начале происходит контакт по поверхности 9. Затем происходит возрастание контактной нагрузки с и одновременно выбирается зазор Л между конической поверхностью 10 и детальют.е. ее участком, представляющем собой. пересечение 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 1, что обуславливает поворот части 8 относительно части 7. Зажим осуществляют до тех пор, пока усилие реакции в установочных элементах на скомпенсирует активную нагрузку Р. В результате осуществляется зажим детали и по торцовой поверхности, что обуславливает препятствие пластическому вытечению металла на торец, 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 торцовой поверхностью детали, является механическим препятствием металлу, стремящемуся вытечь на торец при вхождении деформирующегО элемента в отверстие (фиг. 5), таким образом пластические деформации происходят работки суммарная неравномерность деформаций намного меньше по сравнению с известными способами. Далее после прямого и обратного прохождения деформирующего инструмента снимают усилие зажима и отводят подвижную часть 4. Деталь удаляют из зоны обработки, Ус 15 20 25 30 35 40/тановка готова к следующему циклу обработки,Расчет геометрии элементов приспособления осуществляют на основе следующих данных. Параметры детали: диаметр отверстия б, отношение наружного и внутреннего диаметров О/б, длина детали 1, предел пластичности о;, модуль упругости Е, а также натяга на деформирующий элемент 1, или суммарного натяга. Результатами расчета являются: з - ширина кольца контакта (фиг. 4), 3 - угол конуса конической поверхноети установочного элемента, 6 - высота перемычки, Ь - зазор между деталью и поверхностью установочного элемента в исходном состоянии,- занижение диаметра отверстия над диаметром отверстия установочного элемента, величины и 12, также Р - усилие прижима.Расчет. осуществляют исходя из следующих взаимосвязей; ) =1/2, где- натяг на деформирующий элемент; 3 =0,5 т, где т= (О-б)/2 - тол щи на стен ки детали, соотношение взято на основе исследований; Ь =(1/3-1,4)Я; 1 =2 т - для обеспечения жесткости подэлемента с конической поверхностью; 12 =21 для обеспечения деформаций поворота части 8 относительно части 7 вследствие упругих деформаций части 4.Из-за сложности аналитического расчета, параметры Р; Ь и Г определяются экспериментально методами многофакторного эксперимента на основе анализа схемы взаимодействия детали и установочного элемента.П р и м е р. Способ и устройство реализуют при обработке отверстий деталей типа втулок однозубой деформирующей прошивкой, Параметры детали: материал - сталь 45, диаметр наружный О = 60+0,2 мм и внутренний б = 30+0,1 мм, 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;) = 0,2 мм, принимаем ) = 0,3 мм;Я = 0,5 (О-б)/2 = 7 мм; Ь = 2 мм;11 = 30 мм; 12 = 60 мм,Р = 15 т (из уравнений регрессии), Р = 10 О, Л = 0,2 3 п 10 = 0,01 мм.Результаты обработки приведены в таблице. Формула изобретения 1. Способ протягивания отверстий вовтулках, при котором осуществляют установку детали между двумя опорами с закреплением ее по торцам с последующей деформирующей обработкой отверстия, о тл и ч а ю щ и.,й с я тем, что, с целью повышения точности обработки путем уст ранения искривления стенки детали и пластического истечения металла на торец в процессе обработки, деталь дополнительно закрепляют по участкам, представляющим собой пересечение наружной цилиндриче ской й торцовых ее поверхностей; при этом опоры выполняют с различной жесткостью в радиальном сечении,2. Устройство для протягивания отверстий во втулках, содержащее две оппозитно 15 расположенные опоры для закрепления детали и установленный концентрично одной из опор инструмента с приводом, о т л и ч аю щ е е с я 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,1710313 0 5 Составитель С,ЧукаеваТехред М. Моргентал Коррек дактор Н А.Осаулен а Т Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 299ВНИИП дарственного комитета 113035, Москва, Ж Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СС