Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВНАЯ ОПРАВКА ДЛЯ РАСКАТКИ КОЛЕЦ

Изобретение относится к кузнечному производству и может быть использовано для раскатки поковок типа колец и обечаек.

Известен кузнечный инструмент - оправка для раскатки поковок типа колец (см. Семенов Е. И. "Ковка и объемная штамповка", изд. "Высшая школа", М., 1972 г., стр. 83, рис. 56).

Недостатком использования такой оправки является то, что в процессе обжатия под действием деформирующей нагрузки в ней возникают изгибающие напряжения и она прогибается. Вследствие такого прогиба внутренняя поверхность кольца получается отличной от цилиндрической, а именно толщина стенки кольца в средней по высоте части больше, чем по краям (см. фиг.1), в результате этого имеет место неоднородность пластической деформации, а получаемое кольцо имеет неправильную геометрическую форму.

Известен инструмент для ковки кольцевых поковок путем обжатия, состоящий из оправки в виде цилиндрической оси с размещенной на ней прокладкой в виде кольца (а. с. СССР 432962). Однако в процессе работы деформирующее усилие и здесь создает изгибающий момент как на оправке, так и на прокладке, что приводит к искривлению рабочей поверхности и равнотолщинности изделия.

Задачей изобретения является обеспечение равнотолщинности поковки по высоте и более равномерной деформационной проработки металла за счет исключения искривления рабочей, контактирующей с поковкой, поверхности оправки в процессе деформации.

Поставленная задача решается за счет того, что в составной оправке для раскатки поковок типа колец, состоящей из оси и одетого на нее бандажа, ось выполнена цилиндрической, а бандам имеет цилиндрическую рабочую поверхность и криволинейную посадочную поверхность вращения, образующая которой представляет собой линию, соответствующую линии оси оправки, изогнутой под действием деформирующего усилия, причем внутренний диаметр бандажа в наиболее узкой части меньше или равен диаметру оси оправки. Образующая внутренней криволинейной поверхности бандажа имеет уравнение:

где Р - деформирующее усилие, н;
С - длина бандажа, м;
L - расстояние между опорами, м;
а и в - расстояние от опор до бандажа, м;
Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
I - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - схема раскатки колец на оправке;
фиг.2 - эскиз составной оправки;
фиг.3 - схема раскатки колец на составной оправке;
фиг.4 - расчетная схема для определения уравнения контактной поверхности бандажа.

Составная оправка содержит цилиндрическую ось 1 и бандах 2. Рабочая поверхность 3 бандажа 2 - цилиндрическая, а контактная поверхность 4 - криволинейная. В нерабочем состоянии бандаж 2 контактирует с осью 1 по узкому участку 5. Бандаж крепится на ось механически, сваркой, прессовой насадкой или иным способом. При механическом или сварном креплении внутренний диаметр бандажа 2 в наиболее узкой части равен диаметру оси 1, при прессовой посадке он меньше диаметра оси 1 на величину натяга. В процессе работы (см. фиг. 3) деформирующее усилие передается от верхнего бойка 6 кольцу 7 на бандаж 2 оправки и ее ось 1, вызывая искривление последней. Бандаж 2 "садится" на ось 1 по криволинейной контактной поверхности 4. При этом рабочая поверхность 3 остается цилиндрической и, как следствие, внутренняя поверхность кольца 7 не искривляется, сечение остается правильной прямоугольной формы, а деформационная проработка равномерной.

Определим уравнение контактной поверхности бандажа. Считая нагрузку на ось оправки равномерно распределенной, получим следующую расчетную схему (см. фиг. 4). Здесь L - расстояние между опорами. С - длина бандажа, Р=рс - деформирующее усилие. При симметричном расположении бандажа между опорами а= в и уравнение изогнутой оси балки в этом случае определится по формуле (см. "Справочник машиностроителя", ГНТИМЛ, М., 1956, т. 3, стр. 58, табл. 10, п. 8).

,
где Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
J - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.

При несимметричном расположении бандажа относительно опор (а+в) уравнение изогнутой оси будет:

где Р - деформирующее усилие, н;
С - длина бандажа, м;
L - расстояние между опорами, м;
а и в - расстояние от опор до бандажа, м;
Е - модуль упругости материала оси, н/м²;
I - момент инерции поперечного сечения оси, м⁴.