Устройство для получения сетки рифлей на внутренней поверхности оболочки

Изобретение относится к устройству для изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки. Устройство содержит контейнер, выталкиватель, съемник, пружины, крышку, инструментальный стержень, рабочую оправку со спиральными клиновыми выступами, упорные подшипники и фиксирующий винт. Инструментальный стержень выполнен с рабочей ступенью, на которой закреплен верхний дорн с диаметром рабочей поверхности D_д2, верхний упорный подшипник, рабочая оправка со спиральными клиновыми выступами, нижний упорный подшипник и нижний дорн D_д1, закрепленный в инструментальном стержне фиксирующим винтом. Диаметры рабочих поверхностей нижнего и верхнего дорнов выполнены в соответствии с диаметральным размером D_вн полости готовой цилиндрической оболочки: D_д1=D_д2=D_вн≥D_з, где D_з - внутренний диаметр цилиндрической оболочки перед ее обработкой. Рабочая оправка выполнена с возможностью вращения вокруг оси. Спиральные клиновые выступы рабочей оправки выполнены высотой h+z, где z - зазор между полостью готовой цилиндрической оболочки диаметром D_вн и основанием клиновых выступов, диаметр которых равен D_вн-2z. Диаметр по вершине клиновых выступов D_п равен D_п=D_вн+2h. В результате повышается точность внутренней рифленой поверхности цилиндрической оболочки путем устранения на ней наплывов. 2 ил.

 

Изобретение относится к специальному производству цилиндрических оболочек, на внутренней поверхности которой нанесена сетка рифлей ромбовидной формы. Для получения цилиндрических оболочек с сеткой рифлей на внутренней поверхности применяются операции обработки металлов давлением.

Известен, например, способ по патенту RU №2171445, МПК⁸ F42B 12/24, опубл. 27.07.2001, бюл. №21, в котором используется устройство, устанавливаемое на протяжном станке и состоящее из обоймы, матрицы, фильеры, инструментального стержня, опорных подшипников, толкателя, съемника, пуансона. Устройство позволяет на внутренней поверхности цилиндрической оболочки выполнить ромбический профиль посредством нанесения сетки рифлей за две последовательные операции обработки металла оболочки давлением в холодном состоянии путем продавливания цилиндрической оболочки с редуцированием последовательно через две фильеры разного диаметра, которые предварительно устанавливают на равномерно расположенных спиральных выступах центрального инструментального стержня, имеющих противоположенное направление, причем трубную цилиндрическую оболочку в фильеры подают без осевого перемещения относительно спиральных выступов с образованием гарантированного зазора между внутренней поверхностью оболочки и центральным инструментальным стержнем, при этом формируют рифли глубиной 0,25…0,55 толщины стенки трубчатой оболочки.

Недостатком известного устройства является невозможность получения рифлей ромбовидной формы на цилиндрических оболочках с дном, трудностью свинчивания полуфабриката оболочки с центрального инструментального стержня.

Известно также устройство по способу изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки и устройство для его осуществления (патент РФ №2654410, МПК⁸ B21K 21/06; B21J 13/00; B21D 17/02; B21D 37/00; В21С 37/20, опубл. 17.05.2018, бюл. №14), принятый за прототип, содержащее контейнер, выполненный с глухой полостью, инструментальный стержень, рабочую оправку с выступами высотой h на поверхности и хвостовик, при этом оно снабжено державкой, на которой закреплен инструментальный стержень, хвостовик выполнен со ступенчатой глухой полостью, в котором на упорном и радиальном подшипниках установлена державка, при этом рабочая оправка закреплена на инструментальном стержне посредством винта и выполнена со спиральными многозаходными выступами с углом подъема спирали не более 45° и рабочим диаметром D₁=D_вн+2h, где D_вн - диаметр внутренней поверхности цилиндрической оболочки, при этом рабочая оправка имеет длину H=(0,5÷1,0)D₁, а ее рабочая поверхность выполнена с двумя заходными коническими участками с углом конуса β=10÷15° и высотой, составляющей 0,3 длины рабочей оправки, и бочкообразным участком, выполненным радиусом (1÷1,5)D₁, на котором расположены упомянутые спиральные многозаходные выступы.

Недостатком устройства является возможное образование фронтального и бокового наплывы материала, что снижает качество получаемого изделия и его геометрическую точность.

Задачей изобретения является улучшение качества изделия путем обеспечения точности внутренней рифленой поверхности цилиндрической оболочки с сеткой рифлей, устранение наплывов на ее рифленой поверхности.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, содержащее контейнер, выталкиватель, съемник, пружины, крышку, инструментальный стержень, рабочую оправку со спиральными клиновыми выступами углом подъема менее 45°, упорные подшипники и фиксирующий винт, при этом инструментальный стержень выполнен с рабочей ступенью, на которой закреплен верхний дорн с диаметром рабочей поверхности D_д2, верхний упорный подшипник, рабочая оправка со спиральными клиновыми выступами, нижний упорный подшипник и нижний дорн закрепленный в инструментальном стержне фиксирующим винтом, при этом диаметры рабочих поверхностей нижнего и верхнего дорнов выполнены в соответствии с диаметральным размером D_вн полости готовой цилиндрической оболочки: D_д1=D_д2=D_вн>D₃, где D₃ - это внутренний диаметр цилиндрической оболочки перед ее обработкой, а рабочая оправка выполнена с возможностью вращения вокруг оси, причем спиральные клиновые выступы рабочей оправки выполнены высотой h+z, где z - зазор между полостью готовой цилиндрической оболочки диаметром D_вн и основанием клиновых выступов, диаметр которых равен D_вн-2z, при этом диаметр по вершине клиновых выступов D_п равен D_п= D_вн+2h.

На фиг.1, а показано устройство в исходном положении перед началом операции формообразования спиральных рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, фиг.1, б - трехмерная модель рабочей оправки со спиральными клиновыми выступами, используемая на первой операции.

На фиг.2, а показано устройство в исходном положении перед началом второй операции формообразования сетки спиральных рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, фиг.2, б - трехмерная модель рабочей оправки со спиральными клиновыми выступами, используемая на второй операции.

Устройство (фиг.1, а) содержит: контейнер 1, в котором расположен выталкиватель 2. В верхней части контейнера 1 размещен съемник 5 подпружиненный пружинами 4 и крышка 6. При этом цилиндрическая оболочка 3 устанавливается на выталкивателе 2. Верхняя часть устройства содержит инструментальный стержень 9, на рабочей ступени которого расположены верхний дорн 11, верхний упорный подшипник 12, рабочая оправка 8, нижний упорный подшипник 13, нижний дорн 10 и винт 7, с помощью которого нижний дорн 10 крепится к инструментальному стержню 9. Инструментальный стержень 9 крепится в ползуне пресса (не показан). Внешние диаметры верхнего дорна 11 и нижнего дорна 10 равны внутреннему диаметру D_вн готовой цилиндрической оболочки 3. На рабочей оправке нанесены спиральные клиновые выступы (фиг.1, б) с углом подъема менее 45°. Рабочая оправка 8 устанавливается в инструментальный стержень 9 с возможностью поворота вокруг оси между верхним дорном 11 и нижним дорном 12 и контактирует с нижним упорным подшипником 13 и верхним упорным подшипником 11.

Для выполнения второй операции (фиг.2, а) используется рабочая оправка 14, имеющая противоположенный угол подъема спиральных клиновых выступов.

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устройства закреплен на столе пресса, а инструментальный стержень 9 в ползуне. Цилиндрическая оболочка 3 внутренним диаметром D₃ установлена в контейнере 1 на выталкивателе 2. Глубина полости выталкивателя 2 соответствует расстоянию между рабочими поверхностями верхнего дорна 11 и нижнего дорна 10. При рабочем ходе инструментального стержня 9 вначале нижний дорн 10 входит с натягом в полость цилиндрической оболочки 3, формируя с высокой точностью диаметр D_вн полости. Далее происходит контакт рабочей оправки 8 с полостью диаметром D_вн цилиндрической оболочкой 3. Спиральные клиновые выступы рабочей оправки 8 внедряются в поверхность полости на требуемую глубину h и формируют спиральные рифли. При получении спиральных рифлей возникает сила формоизменения и крутящий момент. Под действием крутящего момента происходит поворот рабочей оправки 8 вокруг оси благодаря наличию верхнего упорного подшипника 11 и нижнего упорного подшипника 13. Таким образом, одновременное продольное перемещение и вращение рабочей оправки 8 обеспечивают получение спиральных рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки 3. Затем в полость цилиндрической оболочки 3 входит верхний дорн 11 диаметром D_вн и устраняет боковые наплывы материала, образование которых возможно при формировании рифлей, обеспечивая требуемую точность и качество полости цилиндрической оболочки 3. В конце рабочего хода после дорнования и рифления всей полости рабочий инструмент размещается внутри полости выталкивателя 2.

При обратном ходе верхний дорн 11 проводит калибровку внутреннего диаметра D_вн цилиндрической оболочки 3. Далее рабочая оправка 8 за счет продольного перемещения и одновременно поворота вокруг оси калибрует полученные спиральные рифли. В процессе извлечения рабочего инструмента из цилиндрической оболочки 3, последняя контактирует со съемником 5 и остается внутри контейнера 1. Далее происходит калибровка внутреннего диаметра цилиндрической оболочки 3 нижним дорном 10.

Перед второй операцией рабочая оправка 8 меняется на рабочую оправку 14 с противоположенным углом подъема спиральных клиновых выступов. На второй операции производится формирование рифлей противоположного направления, что позволяет получить сетку рифлей с заданной геометрией и высоким качеством внутренней поверхности цилиндрической оболочки 3. При этом процесс формирования рифлей и удалении рабочего инструмента аналогичен процессу на первой операции. Далее цилиндрическая оболочка 3 удаляется из контейнера 1 с помощью выталкивателя 2 при отодвинутых съемниках 5.

Преимуществом устройства является улучшение качества внутренней поверхности цилиндрической оболочки с сеткой рифлей путем повышения точности размеров и устранения наплывов, т.е. поставленная задача достигнута.

Устройство для изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, содержащее контейнер, выталкиватель, съемник, пружины, крышку, инструментальный стержень, рабочую оправку со спиральными клиновыми выступами с углом подъема менее 45°, упорные подшипники и фиксирующий винт, отличающееся тем, что инструментальный стержень выполнен с рабочей ступенью, на которой закреплен верхний дорн с диаметром рабочей поверхности D_д2, верхний упорный подшипник, рабочая оправка со спиральными клиновыми выступами, нижний упорный подшипник и нижний дорн D_д1, закрепленный в инструментальном стержне фиксирующим винтом, при этом диаметры рабочих поверхностей нижнего и верхнего дорнов выполнены в соответствии с диаметральным размером D_вн полости готовой цилиндрической оболочки: D_д1=D_д2=D_вн≥D_з, где D_з - это внутренний диаметр цилиндрической оболочки перед ее обработкой, а рабочая оправка выполнена с возможностью вращения вокруг оси, причем спиральные клиновые выступы рабочей оправки выполнены высотой h+z, где z - зазор между полостью готовой цилиндрической оболочки диаметром D_вн и основанием клиновых выступов, диаметр которых равен D_вн-2z, при этом диаметр по вершине клиновых выступов D_п равен D_п=D_вн+2h.