Результат интеллектуальной деятельности: Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа цилиндрических оболочек, на поверхности которых имеются ромбовидные рифли.

Для получения рифленой поверхности на цилиндрических оболочках широко используется способ накатки пластическим деформированием и устройства с накатными роликами (Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с., см. стр. 414). Накатывание рифлей проводят цилиндрическими роликами, свободно установленными на осях в специальных державках. Обработку выполняют на токарных, револьверных станках и автоматах при скоростях от 10 до 90 м/мин в зависимости от марки металла за большое число проходов.

Недостатком способа является малый шаг и глубина рифления, а также низкая производительность.

Для формирования ромбовидных рифлей с крупным шагом и требуемой глубиной известен способ формирования многозаходных рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки (патент РФ №2316403, кл. В21С 37/20; B21J 5/12; B21K 21/06, опубл. 10.02.2006, бюл. №4), принятый за прототип, заключающийся в том, что трубчатую заготовку редуцируют за две последовательные операции. На каждой операции производят совместное продавливание через калибровочную матрицу заготовки и пуансона со спиральными выступами. Каждую операцию редуцирования осуществляют, по меньшей мере, за два перехода. При этом используют пуансоны кратно меньшей длины, чем длина заготовки. Совместное продавливание пуансона и заготовки на первом переходе каждой операции редуцирования ведут с упором пуансона в дно заготовки. Между переходами на каждой операции редуцирования пуансон вывинчивают из заготовки со сформированными спиральными рифлями до образования между пуансоном и заготовкой пояска взаимосвязи спиральных выступов пуансона и спиральных рифлей заготовки. Указанный поясок используют на следующем переходе редуцирования для упора пуансона и обеспечения направления формируемых на этом переходе спиральных рифлей.

Недостатком способа является возможность формования рифлей только на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, а также необходимость выполнения нескольких переходов редуцирования и свинчивания детали с пуансона, что значительно повышает трудоемкость изготовления.

Задачей изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки за счет применения вытяжки с утонением.

Для решения поставленной задачи предлагаемый способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки включает формоизменение цилиндрической оболочки толщиной S₀ за две последовательные операции вытяжки, на каждой из которых цилиндрическую оболочку под действием пуансона, введенного в полость цилиндрической оболочки с упором в нее, проталкивают через матрицу с многозаходными спиральными выступами на рабочей поверхности, имеющими угол подъема спирали не более 45°, с обеспечением поворота пуансона с цилиндрической оболочкой или матрицы вокруг оси под действием силы вытяжки и утонением толщины стенки цилиндрической оболочки в местах контакта со спиральными выступами матрицы на величину ΔS=(0,2÷0,6)S₀, при этом на первой и второй операциях вытяжки используют матрицы с многозаходными спиральными выступами, имеющими высоту ΔS и противоположное направление угла подъема спирали, а первую операцию вытяжки осуществляют с удалением цилиндрической оболочки со спиральными канавками на наружной поверхности на провал.

На фиг. 1 показана схема перед началом операции формообразования рифлей с «правым наклоном» на наружной поверхности.

На фиг. 2 приведена схема окончания процесса оформления рифлей с «правым наклоном» на наружной поверхности цилиндрической оболочки.

На фиг. 3 схема окончания второй операции оформления рифлей с «левым наклоном» на наружной поверхности цилиндрической оболочки с получение рифлей ромбовидной формы.

На фиг. 4 показана схема получения рифлей на наружной поверхности цилиндрической оболочки без дна перед вытяжкой.

Способ осуществляется следующим образом.

Полую заготовку 8 с толщиной стенки S₀ устанавливают в заходную часть матрицы 2 устройства, закрепленного на прессе (фиг. 1). Устройство содержит нижнюю плиту 1, матрицу вытяжки 2, на рабочей поверхности которой имеются винтовые выступы 3 с углом подъема α<45°, съемник 4, пружины съемника 5, крепежные винты 6, фиксирующие матрицедержатель 7 на нижней плите 1, пуансон 9, упорный подшипник 10, пуансонодержатель 11, винты 12, закрепляющие пуансонодержатель 11 в верхней плите 13, винты 14, крепящие хвостовик 15 в верхней плите 13.

При рабочем ходе пуансон 9 входит в полость заготовки 8 с минимальным зазором и протягивает ее через матрицу 2, рабочая поверхность которой имеет спиральные выступы 3 высотой ΔS с углом подъема α<45°. Зазор между вершинами выступов 3 на матрице 2 и пуансоне 9 обеспечивает изменение коэффициента утонения m_S=(S₀-ΔS)/S₀, где ΔS=(0,2÷0,6)S₀. В процессе вытяжки с локальным утонением полой заготовки 8 (фиг. 2) через матрицу 2 с наклонными спиральными выступами 3 матрица 2 или пуансон 9, закрепленный в подшипниках 10, под действием силы вытяжки будет вращаться вокруг оси. Причем пуансон 9 с заготовкой 8 будет поворачиваться с одинаковой угловой скоростью. На наружной поверхности цилиндрической оболочки 8 получаются спиральные канавки с углом подъема α. При обратном ходе цилиндрическая оболочка 8 контактирует со съемником 4 и возникает сила съема, под действием которой цилиндрическая оболочка 8 удаляется на провал.

На следующей операции вытяжки используется матрица 2 со спиральными выступами 3 противоположной направленности по углу подъема α. В процессе вытяжки происходит поворот инструмента аналогично предыдущей операции. После вытяжки (фиг. 3) получают цилиндрическую оболочку с рифленой наружной поверхностью ромбовидной формы. В предлагаемом способе не требуется изготовление рифлей на поверхности длинномерных цилиндрических оболочек за несколько рабочих ходов с переустановкой инструмента и свинчивания пуансона, как в прототипе. Это существенно уменьшает трудоемкость изготовления, особенно длинномерных оболочек.

Для получения рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки без дна (трубной заготовки) используется ступенчатый пуансон 9 (фиг. 4), который вводится в полость заготовки и после контакта ступени пуансона 9 с торцом заготовки 8 протягивается за две операции через матрицы, на рабочей поверхности которых выполнены спиральные выступы с противоположным углом подъема.

Пример осуществления способа.

На наружной поверхности цилиндрической оболочки высотой 40 мм с наружным диаметром 36 мм и толщиной стенки 3 мм необходимо получить рифли ромбовидной формы глубиной 2 мм. Для получения рифленой поверхности использовались матрицы, на рабочей поверхности которых выполнены спиралевидные выступы (многозаходные). Число выступов 16, высота 2 мм, форма выступа треугольная с углом 60°. Диаметр рабочего пояска матриц по впадине 36 мм, по выступу 32 мм. При вытяжке с утонением локальных участков на величину ΔS=2 мм реализован коэффициент утонения m_s=0,33.

На первой операции (фиг. 2) на поверхности цилиндрической оболочки были получены спиралевидные канавки с правым углом подъема α=30° с удалением полуфабриката на провал. В процессе вытяжки происходил поворот пуансона, закрепленного в подшипниках 10, вместе с заготовкой вокруг оси. На второй операции полученный полуфабрикат был установлен на матрицу, имеющую спиральные выступы с противоположным углом подъема α=-30°, и в результате вытяжки с утонением на поверхности цилиндрической оболочки сформировались рифли ромбовидной формы.