Способ обработки кольцевых заготовок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения точных по диаметру кольцевых деталей из кольцевых заготовок. Цель изобретения - повышение точности кольцевых деталей по диаметру и снижение трудоемкости. Кольцевую заготовку 2 устанавливают на ролики 1 и раздают ими до заданного диаметра. Затем ее обкатывают роликами 3 в течение п-оборотов заготовки. Для определения диаметра и числа оборотов заготовки 2 приведены расчетные зависимости. Затем отключают привод вращения заготовки и освобождают деталь. 4 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИМ (19) (11) Ai (s)) 4 В 2! D 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4366193/31-27 (22) 18.01.88 (46) 30.06.89. Бюл. N 24 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) А.А. Разбайбедин и К.В. Ибрагимов (53) 621.982.45(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1315074, кл. В 21 D 1/08, 03.01.86. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОЛЬЦЕВЫ)(ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к обработчике металлов давлением и может быть

2 использовано для получения точных по диаметру кольцевых деталей из кольцевых заготовок. Цель изобретения — повькение точности кольцевых деталей по диаметру и снижение трудоемкости.

Кольцевую заготовку 2 устанавливают на ролики 1 и раздают ими до заданного диаметра. Затем ее обкатывают роликами 3 в течение и оборотов заготовки. Для определения диаметра и числа оборотов заготовки 2 приведены расчетные зависимости. Затем отключают привод врацения заготовки и освобождают деталь. 4 ил.

1489880

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения точных по диаметру кольцевых деталей из кольцевых заготовок.

Цель изобретения — повьипение точ ности кольцевых деталей по диаметру и снижению трудоемкости, На фиг. 1 представлена схема правки и калибровки по диаметру кольцевой заготовки, на фиг ° 2 — схема нагружения кольцевого контура заготовки; на фиг. 3 — эпира распределения тангенциальной деформации по высоте сечения кольца; на фиг. 4 — графические зависимости изменения активной кривизны заготовки в сечениях 8 = --0

i (верхняя ветвь) и О = z по полуциклам нагружения и>.

Способ осуцествляется следующим обр азом.

На ролики 1 устанавливают заготовку 2 с готовым профилем, раздают ими до рассчитанной заранее величины П, подводят ролик 3 и обкатывают заготовку 2 по роликам 1 в течение и оборотов заготовки. Затем отключают привод врацения заготовки 2, освобождают деталь и снимают с роликов 1.

Величины D и и определяют исходя из следуюцего.

Сложеное напряженно-деформированное состояние заготовки и постоо янное изменение геометрии ее поперечного сечения при профилировании не позволяют проследить влияние параметров упр.явления процессом правки — калибровки П; и на величьгу конечного диаметра детали, поэтому оптимальный режим правки — калибровки заготовок рассчить:вается для заготовок с готовым профилем поперечного сечения. В силу осевой симметрии (фиг. 1) нагруженного кольцевого контура заготовки 2 достаточно рассмотреть его дугу на угле охвата 0<9 <$ / z (ôèã. 2) . При

6 = О, сечение заготовки находится на раздающем ролике, при 8 = tl/z— между соседними раздающими роликами.

Перемещение фиксированного сечения заготовки на угол охвата принимают эа один полуцикл нагружения заготовки (np = 1) °

Кольцевая заготовка 2 с момента нагружения радиальными силами Р (фиг. 1 и 2) и начала вращения, испытывает энакопеременный изгиб с растяжением в тангенциальном направлении от действия растягиваюцей силы N u

5 изгибаюцего момента M в каждом сечении. При этом непрерывно происходит правка кольца и увеличение тангенциЙльной деформации его нейтрального слоя (слоя, не подверженного изгибу), если растянутые слои заготовки находятся в пластическом состоянии.

Конечная тангенциальная деформа. ция кольца определяется величиной радиальной раздачи роликов и достигает

15 своего предельного значения при ста.билизации процесса правки, когда кольцевой контур в каждом своем сечении исжытывает только упругий изгиб, а кривизна в каждом сечении стре20 мится к некоторой постоянной величине.

Исходная кольцевая заготовка может иметь значительный перепад кривизны по периметру. Для правки заготовки

25 по диаметру необходимо многократное нагружение каждого его сечения энакопеременным изгибом.

Для осуществления калибровки заготовки необходимо и достаточно, что30 бы в течении с максимальной активной кривизной = 0 внецние растянутые слои заготовки находились в пластическом состоянии. Это достигается во всех случаях раздачей заготовки роликами до деформации по нейтральному слою на величину 6, ) E . Рассматриваемое сечение сходит с роликов, разгружается -относительно центра тяжести сечения заготовки, но остается пласЩ0 тическая деформация, которая увеличичивает периметр заготовки. То же самое происходит в растянутых слоях сечения 8 = Т/z.

Радиус-вектор нейтральной линии щ5 кольцевого контура, нагруженного роликами до пластического состояния, достаточно точно описывается формулой (фиг. 2)

Р (e) = R.(1+Е,) + f R„50

R (1+@ ð )) cos(z0) (1) где К, R> — радиусы заготовки и раздачи роликов по нейтральной линии кольца, 55 мм;

Ер — текуцая тан генциальная деформация нейтральной линии кольца в каждом полуцикле н агружения и р . (2) получим

45 . где

F, = -1! — -М; р Я

50 где Р, 55i

Н

5 14

Эта формула представляет собой разложение в ряд Фурье четной функции с периодом 2«/Z и достаточно точно аппроксимирует линию кольцевого,контура, полученную из экспериментальных исследований путем определения кривизны и прогиба кольцевого контура по его периметру в характерные моменты нагружения заготовки.

Из дифференциальной геометрии известны следующие соотношения (фиг.2):

d e) d< сов ц - — =32

ds ds

Я 1+9, где X — кривизна по дуге s.

Дпя момента окончания правки-калибровки nI, = и» .ds = R, (1 + о»), (3) где Е;,„— конечная деформация заготовки после снятия нагруэкие

Из соотношений (1)-(3) получаем эе/ пр = пк z+lR» Ro(! + ок ))

/lR, (! +С,„) 1 (4)

В момент окончания процесса правки-калибровки должно выполняться условие упругого изгиба кольца. Так как на ролике (9= О) кривизна кольца по абсолютной величине максимальна, то достаточно, чтобы деформация крайних волокон в этом сечении не превышала величины их упругой разгрузки Е = (/(»-м) (.К/Е) обозначения приведены выше, то гда

1 °

nI,=n q h Ro (1+ Eo„)

@ =0 Н-у ., при H-у„ ) у„т у„при Н-у„ < y„(5) приравнивая правые части (4) и (5), R =R(!+C,) +

1 E » +» — — — — + - R (1+

"Кр(1 +Е „) h (о

+ о«) /в (6)

Принимая аппроксимирукнцую функцию

- ел р

f = е; mn, ) 0 для верхней ветви (фиг. 4), получим уравнение для момента разгрузки пр = п„(фиг. 3) М 1 (- "-) е - — = -4K . (7)

Н у ю Ei 2

89880 6 где М вЂ” момент, обеспечивающий упругую разгрузку кольца в сечении 8 =. О, кг/мм;

Д М вЂ” допустимый перепад кривизны по периметру детали, /мм, определяе тся по изве стному из геометрии соотношению:

Dg+д- 0„-d

« ) (м где D„- номинальньп» диаметр детали, м »» величина, характеризующая овальность детали, мм.

Момент M можно определить из уран-. нени»г» равновесия рассматриваемой дуги кольца при и р = п„(фиг. 2) M/nI, пк N(2R (1+ Fo»)

2P — Кр(1 - cos -)», 8 = О (8)

Tl

Ъ

z где N = E8I.F — сила тангенциального натяжения в кольце при ир = и„.

Соотношения для определения величин 2; и получим из приведенных, сооТ ношений с учетом:

D = 2». К + (Н вЂ” у »);

n„P

n = — R

2z 2«

Исходя из приведенных выше расчетов, радиальную раздачу .кольцевой заготовки роликами осуществляют до величины внешнего диаметра, определяемого из соотнонения

35 Ро Ро

9 = - - (1 +Co.) + -,(1 + Е, ) и 2«

1 f»т (— — — — + — i /z< + 2(Н-у т )

Р, (1+Е,)2«n 4Т» а число оборотов п при обкатке ее по роликам определяют из соотношения и = I 1п(РКр(—, (! +F, ) (1,+ cos )) /I + - +y) I

D «!

2 2 2

H-y,, при H-учт 7 y„т

y„,, при H-y„, с y„, периметр заготовки по внешнему диаметру, мм; периметр детали по внешнему диаметру, мм; глубина профиля детали (толщина листа для обечаек), мм, 1489880 (1+ о«

Я

1 п 1п

2я„, /(Н унт ).

50 у — це нтр тяже с ти с ече ния з а гоьт товки в радиальном направле(НИИ ММ

F — плоцадь поперечного сечения и заготовки, мм

I — момент инерции сечения заготовки для упруго-деформированной зоны мм 1

У

Ф

К, m — константа материала (кг/мм ) и показатель упрочнения металла при пластической де° формации, Š— модуль упругости металла, кг/мм;, Š— деформация предела текучести и предела упругости металлаа;

4Му — допустимйй перепад кривизны по периметру детали, 1/мм;

2 — количество „раздаюцих роликов.

Дпя заготовки с прямоугольным профилем сечения из материала сталь 20, при значении входных параметров:

Р- = 1824,мм, Р = 1852 мм, Н=2мм, уц =1 мм, У=210мм, 2

I — FH = 560 мм, К = 62,7 кг/

/мм, m = О, 17, Е = 202000 кг/мм, 2

1, - О,ооэг, E.„= 0,01, р =

= 0,00098, h = 1 мм, 4X = 0,00001 ! /мм, Е = 8, рассчитаны значения

1(600 мм, и„= 6,4, и 0,4 оборотаа.

При экспериментальном выборе величины D для каждого типоразмера деталей понадобилось в среднем четыре замера промежуточных периметров за" готовки и .соответственно многократО ное превышение оборотов загоаовки по сравнению с правкой-калибровкой пред1 .3

Р -Р К (-и где o« — i g l Eр= () Н - у(„, при Н-у, 7 у„г, h у„, при Н-у рcy«>

1 где Р— периметр з аго товки по внешр нему диаметру, мм;

Р— периметр детали по внешнему

У диаметру, мм;

Н вЂ” глубина профиля детали (тол/ щина листа для обечаек),мм; лагаемым способом. Выигрыш во времени составил. в среднем 35-40 мин на каждый типоразмер детали. Расчетные значения величин D, n позволили получить диаметр деталей в пределах допуска .(по чертежу деталей). Значение величины и, определенное по предлагаемой формуле, дает точный результат в предельном случае с= Ер, при С значение и будет больше необходимого, нд практически пригодным, как признак того, что процесс правки-калибровки закончен и можно разгружать заготовку.

Предлагаемый способ дает значительный экономический эффект, заключающийся в сокрацении трудовых и энергетических затрат при изготовлении

20 точных по диаметру кольцевых деталей, Формула из об ре тения

Способ обработки кольцевых заго25 товок, заключакщийся в радиальной раздаче кольцевой заготовки равнорасположенными по окружности роликами и

° непрерывной обкатке ее по этим роликам, отличающийся тем, 30 что, с целью повышения точности кольцевых деталей по диаметру и снижения

f трудоемкости, радиальную раздачу кольцевой заготовки роликами осуществляют до величины D внешнего диаметра, определяемой из соотношения

D = = (1 +,,„) + - - (1 + „) „

Р4

Й

2.

/(2F

1 г p (+ + -, )/* + 2(""У - ) °

40, а число оборотов п при обкатке ее по роликам определяют из соотношения

D г 1

) — — (1+совg)3 /I + — 4 у

2 2 центр тяжести сечения заготовки в радиальном направлении, мм, плоцадь поперечного сечения заготовки, мм й.. момент инерции сечения заготовки для упругодеформированной зоны, мм ; константа материала (кг/мм ) и показатель упрочнения металла при пластической деформации;

1489880

@иг.

Фиг. ю

Фиг. 9

Š— модуль упругости металла

У кг/мм

E „E< деформация предела текучести

- и предела упругости металла, у — допустимый перепад кривизны

8 по периметру детали, 1/мм>

z — колич ес тво раздающих . роликов.