RU1838072C - Способ прошивной запрессовочной установки трубчатого элемента детали и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Цель изобретени  - повышение надежности прошивной запрессовочной установки трубчатого элемента детали и работы устройства.

На фиг. 1 приведен продольно осевой разрез пневматического устройства дл  прошивной запрессовочной заделки трубчатого элемента или детали в посадочное отверстие издели ; на фиг. 2-4 - в увеличенном масштабе на местных видах устройства, изображенного на фиг. 1,последовательные стадии действи  поддерживающей наковальни и пуансонной головки при установке трубчатой втулочнообразной детали; на фиг. 5 и 6 - операции выдвигани  наружу шпиндел  с пуансонной прошивной головкой из исходного положени  дл  заправки очередным трубчатым элементом и повторного вдвигани  в рассматриваемое запрессовоч- ное устройство; на фиг. 7 - пневмосхема части системы управлени  запрессовочного устройства; на фиг. 8 - альтернативный (по отношению к фиг. 1) вариант возвратного отвода кольцевой наковальни-поддержки.

ы

00

о

VI

со

Прошивное запрессовочное устройство , показанное на фиг. 1, представл ет собой пневматический инструмент 1, предназначенный дл  установочной заделки трубчатого конструкционного элемента в виде первоначально безголовочной заклепки или втулкообразной детали 2. Этот конструкционный элемент устанавливаетс  в посадочное отверстие 3 в изделии 4, которое в данном примере представл ет собой пакет листов из различных материалов.

Рассматриваемый инструмент закреплен на раме-основании 5 и может выставл тьс  в соответствующее рабочее положение дл  запрессовки трубчатого элемента в посадочное отверстие в изделии. На основании 5 инструмента крепитс  корпус 6, в котором имеетс  пневматический цилиндр 7, в котором содержитс  возвратно-поступательно перемещающийс  тарельчатый поршень или плунжер 8. По центру данного торца от пневмоцилиндра вниз выступает упорна  бобышка-оправка 9, нижний краевой ободок 10 которой в процессе работы прижимаетс  к верхней стороне 11 обрабатываемого издели  4. Вверх по центру цилиндра 7 отходит полый трубчатый хвостовик 12, который действует как шток поршн . На нем зафиксирован поршень 13, сверху на который насажен т говый (т нущий ) силовой пневмоцилиндр 14, перемещающийс  возвратно-поступательно. Этот силовой цилиндр проходит вверх, образу  упорный корпус 15, в котором смонтирован цанговый патрон 16, который при работе осуществл ет захват тыльного конца шпиндел -т ги . Губки-захваты патрона 16 привод тс  в действие поршнем 17, закрепленным на конце трубчатого толкател  18 и перемещающимс  возвратно-поступательно в хвостовом цилиндре 19.

Губки патрона 16 осуществл ют захват и удержание тыльного конца стержневого хвостовика 20 шпиндел  21. Стержень 20 проходит вниз через осевое отверстие в хвостовике 12 нижнего пневмоцилиндра, отверстие в тарельчатом поршне 8 и в направленном вниз продолжении последнего в виде трубчатого упорного наконечника 22, нижний конец которого образует кольцевую наковальню-поддержку 23, использующуюс  в качестве упора запрессовываемой трубчатой детали. Наконечник 22 и наковальн  23 не разрезаны на несколько частей, способных раздвигатьс , образу  увеличенное в размере проходное отверстие , как это делаетс  в известных запрес- совочных клепальных машинах-аналогах. В

0

отличие от этого наковальн  23 выполн етс  в виде круглой сплошной детали, окружа  отверстие 24 (см. фиг. 2), через которое проходит стержневое тело 20 шпиндел . Шпиндель имеет увеличенную в диаметре . прошивную пунасонную головку 25, котора  выполнена заодно с его стержнем 20. В данном примере, как показано на фиг. 2, шпин- . дельна  головка имеет укороченную секцию 26 с максимальным диаметром, соедин ющую со стержневым телом 20 шпиндел  через относительно длинную пологую коническую часть 27 (в рассматриваемом

5 конкретном случае угол конусности этой части составл ет пор дка 25°). Максимальный диаметр пуансонной головки по ее части 26 превосходит внутренний диаметр отверсти  28 запрессовываемого трубчатого элемента

0 2. При этом условии в процессе нагружени  шпиндел  20 и прот жке его головки конец запрессовываемого элемента останавливаетс  и начинает развальцовыватьс  на базе в 2/3 от хода конусной части 27 головки 25.

5 в дополнение к этому следует обратить внимание на то, что кольцева  торцова  упорна  грань 23 наковальни в рабочем положении перекрывает другой (тыльный) торец устанавливаемого трубчатого элемента . В данном случае внешний диаметр на- кольвани 23 приблизительно равен внешнему диаметру трубчатого конструкционного элемента 2, в то врем  как внутрен5 ний ее диаметр, т.е. диаметр отверсти  24 накольвани, несколько меньше диаметра проходного отверсти  28 указанного элемента . Примечательно также то, что диаметр пуансонной головки на внешней части

0 26 существенно превосходит диаметр проходного отверсти  24 наковальни-поддержки 23.

Как отмечалось выше, запрессовочный 5 инструмент 1 приводитс  в действие пневматически . Обраща сь еще раз к фиг. 1, следует указать, что хвостовой цилиндр 19 имеет двойное действие и имеет два рабочих канала 29 и 30. При повышении рабочего давлени  в канале 29 и срабатывании на выпуск канала 30 (см. фиг. 1) толкатель 18 цанговых захватов отжимаетс  вниз, сдвига  книзу губки-захваты 16 в конусном поса- 5 дочном корпусе и сжима  ихс обеспечением захватной фиксации тыльного конца шпиндельного стержн  20. При открывании на выпуск канала 29 и повышении давлени  в канале 30 трубчатый прижим 18 цангового патрона отт гиваетс  вверх, освобожда  губки-захваты 10, которые отвод тс  воз0

фатной пружиной, освобожда  стержневое

ело шпиндел .

Главный т говый цилиндр 14 также име- ;т двухнаправленное действие. В его конст- эукцию вход т два рабочих контакта 31 и 32. Три повышении давлени  в канале 31 и за- 1уске газа через канал 32 (см. фиг. 1) рас- ;матриваемый силовой цилиндр 14 этвод тс  вниз, при этом пуансонна  голо- 3ka 25 и упорна  наковальн  23 занимают положени , показанные на фиг. 1 и 2. Когда анал 31 работает на выпуск сжатого газа, а анал 32 находитс  под повышенным рабо1им давлением, т нущий цилиндр 14 отво- цитс  вверх, перемеща  его хвостовой захватный корпус 13, цанговый патрон 16 и ипиндель21 вверх.

В рассматриваемом варианте передний цилиндр 7 имеет двухстороннее действие. В его конструкцию входит нижний рабочий канал 33 и верхний канал 34. При повышении давлени  в канале 34 и выпуске газа рез канал 33, как показано на фиг. 1, тарельчатый поршень 8 смещаетс  принудительно вниз к нижней торцовой стенке цилиндра 7, при этом упорный наконечник 22 удерживаетс  в заданном положении относительно корпуса 16 и относительно нижнего ободка 10 бобышки-оправки 9, упорно взаимодействующей с обрабатываемым изделием .

На фиг. 7 показана часть пневматической схемы управлени  рассматриваемого запрессовочного устройства. Представленна  схема включает в себ  аоздухоприем- ный штуцер 35, редукционный клапан 36, первый многоходовой клапан 37, предназначенный дл  регулировани  давлени  в т говом цилиндре 14, второй многоходовой клапан 38 дл  регулировани  давлени  в переднем силовом цилиндре и многоходовой клапан 39 высокого-низкого давлени , предназначенный дл  регулировани  давлени  воздуха, создаваемого в верхней части т гового (т нущего) силового цилиндра 14. Помимо этого рассматриваема  схема управлени  включает реле давлени  40 и св занный с ним выходной контур, используемый дл  управлени  рабочим положением многоходового клапана 38,позиционный датчик 41, установленный у верхнего конца переднего силового цилиндра 7, электронный блок управлени  42, в состав которого входит программный пусковой выключатель реле) 43. Кроме того, в эту систему вход т другие функциональные элементы, которые не относ тс  к существу данного изобретени  и по этой причине не показаны на анализируемой схеме.

Реле давлени  40 региструет определенный пороговый уровень давлени , передаваемого через канал 32 в верхнюю часть т гового силового цилиндра 14. Это пороговое давление может соответствовать вполне определенному усилию, прикладываемому к прит гиваемой через проходное отверстие запрессовываемого трубчатого издели  пу- ансонной головке 25, Датчик положени  41, который  вл етс   зычковым переключателем , срабатывающим при приближении

5 кольцевого магнита 44, и который смонтирован на переднерасположенном тарельчатом поршне 8, срабатывает, когда последний приходит в полностью отведенное вверх положение , т.е. когда упорный наконечник 22

0 полностью отводитс  из посадочного отверсти  в изделии. Датчик 41 св зан электрическим проводником 45 с электронной схемой (блоком) 42.

Подготовка рассматриваемого запрес5 совочного инструмента к установке трубчатого элемента в изделие включает сн тие шпиндел  21, установку на него одиночного трубчатого элемента 2 и повторную установп ку шпиндел  в инструмент (эта последовательно операций будет рассмотрена подробно ниже). После осуществлени  этих операций рабочие органы анализируемого инструмента привод тс  в положение, пока5 занное на фиг. 1 и 2. При этом запрессовываемый трубчатый элемент 2 удерживаетс  между кольцевой наковальней-поддержкой 23 и конусной частью 27 пуансонной головки 25. Длина упорного наконечника 22 вы0 бираетс  определенным образом по отношению к длине упорной оправки 9. При соответствующем перемещении и выставлении основани  5 инструмента по отношению к изделию 4 пуансонна  головка 25,

5 трубчатый элемент 2 и свободный конец упорного наконечника 22 ввод тс  в посадочное отверстие 3 указанного издели  (см. фиг. 2). Если обрабатываемое изделие меньше по размеру и легче рассматриваемого инструмента, то последний может быть зафиксирован при перемещении издели  в направлении к нему и от него. Инструмент выставл етс  в рабочее положение относи5 тельно издели  4 так, чтобы конец 10 выступающей оправки 9 упиралс  в верхнюю сторону 11 указанного издели . В этом положении конец наконечника 22 находитс  внутри посадочного отверсти  3 в изделии, так что кольцева  наковальн  располагаетс  на заданном рассто нии от верхней сто0

роны 11 издели  (в данном случае это рассто ние-зазор составл ет пор дка четверти длины посадочного отверсти  издели ). В таком положении наковальн  удерживаетс  за счет действи  давлени  воздуха в камере над ее приводным поршнем 8, Тыльный конец запрессовываемого трубчатого элемента 2 (в данном примере - это одна четверть длины указанного элемента) выступает за тыльную сторону издели  4.

При таком положении инструмента различные клапаны его системы управлени  наход тс  в состо нии, проиллюстрированном на фиг. 7. Многоходовой клапан 31 подает воздух низ кого давлени , поступающий через редукционный пневмоклапан 36, в нижнюю часть силового цилиндра 14, в которую воздух поступает по магистрали 31.

- Последующий процесс запрессовки трубчатого элемента или детали в изделие начинаетс  при приведении в действие операционного выключател  43,от которого за- действуетс  блок управлени  42, измен ющий рабочее состо ние клапана 37. В результате этого срабатывает т говый силовой цилиндр 14, в который по магистрали 32 подаетс  воздух низкого давлени , поступающий в объем над поршнем 13, в то врем  как из объема под указанным поршнем воздух выпускаетс  по магистрали 31. В этой ситуации цилиндр 14 поднимаетс  относительно поршн  13, который зафиксирован соответствующим образом на раме- основании 5 инструмента. Таким образом цилиндр 14 перемещает корпус 15 и цанговый патрон 16 вверх, при этом губки последнего продолжают удерживать хвостовой конец шпиндел  21, который в результате этого начинает прот жку его пуансонной головки 25 вверх через отверстие 28 устанавливаемого трубчатого элемента 2. Последний фиксируетс  от проскальзывани  вверх кольцевой наковальней 23, в которую он упираетс  верхним своим торцом. В процессе прошивочного вхождени  конической части 25 пуансонной головки в трубчатый элемент 2 последний ушир етс  в радиальном направлении, начина  с нижнего его конца, с постепенным перемещением зоны деформировани  вверх. В результате радиального уширени , развальцовки самой нижней концевой части элемента 2, котора  выступает наружу за изделие, она принимает форму замыкающей головки 46 (см. фиг. 3), диаметр которой превосходит диаметр посадочного отверсти  и котора  таким образом упираетс  в тыльную поверхность издели .

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

С началом входа самой широкой части 26 пуансонной головки в изделие 4 сопротивление ее прот жке через отверстие 28 запрессовываемого трубчатого элемента возрастает вследствие того, что радиальному уширению последнего преп тствует стенка посадочного отверсти  3 издели . В соответствии с этим производитс  повышение давлени  в верхней части т нущего поршн  (цилиндра), в результате чего увеличиваетс  т нущее усилие на хвостовике шпиндел . Когда давление воздуха увеличитс  до уровн , соответствующего усилию на шпинделе, достаточному дл  образовани  на запрессовываемом трубчатом элементе замыкающей головки 29, замыкаютс  контакты реле давлени  40, которое отрегулировано на такое давление. В результате этого в электросхеме данного реле сформируетс  выходной электрический сигнал, ко- торый измен ет рабочее состо ние многоходового клапана 38, управл ющего работой переднего силового цилиндра 7 инструмента .

В этой ситуации происходит сброс давлени  через канал 34 и повышение давлени  в канале (магистрали) 33 за счет поступлени  воздуха высокого давлени  на штуцере 35. Поршень 8 переднего силового цилиндра резко поднимаетс , соответственно отвод т упорный наконечник-поддержку 22 верх от запрессовываемой детали 2 и из отверсти  3 в обрабатываемом изделии.

Момент прихода переднего поршн  8 в его крайнее верхнее положение регистрируетс  датчиком положени  41. Этот датчик посылает в электронный блок управлени  42 исполнительный электрический сигнал, означающий , что наконечник-поддержка полностью выведен из издели . В ответ на этой блок управлени  генерирует электрический выходной сигнал, который измен ет рабочее состо ние многоходового клапана 39 высокого/низкого давлени . В результате измен етс  подача воздуха в верхнюю часть т нущего силового цилиндра 14 с переходом от низкого давлени  (поступление воздуха от редакционного клапана 36) к высокому давлению (от штуцера питани  35). Следствием этого  вл етс  резкое уве- личени т нущего усили , прикладываемого к шпинделю 20. При этом пуансонна  головка 25 прот гиваетс  дальше вверх через остальную часть отверсти  заделываемого трубчатого злемета, ушир   последний ра- диально с поджатием к стенке посадочного отверсти  издели . При взаимодействии пуансонной головки 25 с поверхностью проходного отверсти  28 устанавливаемого т рубчатого элемента на последний со сторо- гы головки действует направленно вверх усилие, Однако смещение трубчатого эле- йента блокируетс  замыкающей головкой 6, котора  формируетс  на начальном этапе прот жки пуансонной головки и упираетс  в тыльную поверхность издели . Шпиндель продолжает двигатьс  вверх, юка его головка не пройдет через все отверстие трубчатого элемента (см. фиг. 4), юлностью запрессовыва  его в изделие. На следующей стадии изделие 4 отводитс  от оправки 10, а шпиндель 21 и наковальн  23 юзвращаютс  в исходное положение при еверсировании давлени  в силовом цилиндре 14, т.е. при выпуске через канал 32 и туске воздуха низкого давлени  по каналу Я, следствием чего  вл етс  реверсировз- ше положени  поршн  8.

В процессе прот жени  пуансонной ипиндельной головки 25 через трубчатый Элемент она разжимает этот элемент ради- )льно к поверхности посадочного отверсти  1здели , вызыва  таким образом уменьшение толщины стенки элемента. В результате того трубчатый элемент удлин етс  в осе- юм направлении, что видно из сравнени  зтносительных положений верхнего конца /казанного элемента на фиг. 2 (перед за- трессовкой) и фиг. 4 (после запрессовки).

В рассматриваемом примере запрессо- зочное устройство и способ его действи  в ;илу своей конкретной реализации полно- ;тью удовлетвор ют требованию о том, что зерхний конец примен емого трубчатого элемента-детали 2 после установки должен сходитьс  на заданном рассто нии ниже верхней грани или стороны 11 издели  4. Это достигаетс  за счет первоначального выставлени  наковальни в соответствующем положении, определ ющем начальное положение верхнего конца (торца) трубчато- го элемента на втором заданном рассто нии ниже верхней стороны издели . Указанное второе заданное рассто ние больше первого упом нутого рассто ни  на величину, равную удлинению элемента в процессе его запрессовки.

После установки соответствующего трубчатого элемента в изделие на шпиндель эассматриваемого инструмента при его подготовке к очередному рабочему циклу необходимо поместить очередной элемент деталь), Это делаетс  следующим образом.

Прежде всего инструмент отводитс  от издели  (или, как упоминалось выше, изделие отводитс  от него). Затем производитс 

5

0

5

0

5

0

5

0

0

5

расфиксаци  шпиндел  21, удерживаемого патроном 16. Дл  этого сбрасываетс  воздушное давление в канале (магистрали) 29 крайнего верхнего патронного цилиндра 19 и повышаетс  давление в канале 30. В результате поршень и толкатель цангового патрона уход т вверх, освобожда  захватные губки 16, которые развод тс  друг от друга под действием пружины (не показана) и которые таким образом освобождают шпиндель. Освобожденный шпиндель 21 в последующем может быть выведен вниз из инструмента через отверстие 23 в наковальне (см. фиг. 5).

После этого на шпиндель 21 через хвостовой конец его стержн  20 надеваетс  очередной трубчатый элемент-деталь 2 (см. фиг. 6). Этот элемент проводитс  вдоль стержн -тела шпиндел  до упора с конической гранью 27 пуансонной головки 25. Затем шпиндель снова устанавливаетс  в инструмент через сквозное отверстие 23. имеющеес  в наковальне. Шпиндель вводитс  в инструмент до тех пор, пока его головка 25 не подведет используемый трубчатый элемент 2 к наковальне-поддержке 23. После этого шпиндель повторно фиксируетс  за свет сведени  захватных губок 16. Дл  этого сбрасываетс  давление воздуха в канале 30 и повышаетс  давление в канале 29. Таким образом, инструмент подготовлен к установке следующего трубчатого элемента 2,

На фиг. 8 представлен измененный (по отношению к сборке на фиг. 1) вариант прошивного запрессовочного инструмент. В данном случае тарельчатый наконечнико- вый поршень 8 не совершает направленного контролируемого перемещени  вниз и вверх, задаваемого системой управлени , что характерно дл  только что рассмотренного варианта инструмента, а вместо этого совершает движение как упруго поджимаема  воздушна  рессора. В рассматриваемом варианте впускной канал (штуцер) 47 пневмоцилиндра 7 св зан с пневмоаккуму- л тором 48 и с запорным клапаном 49 (оба показаны схематично на фиг. 8). Пневмоак- кумул тор 48 создает эффект действи  пневморессоры (пружины, амортизатора), котора  упруго отжимает вниз тарельчатый поршень 8, обеспечива  указанное заданное взаимоположение между корпусом 6 и нижним краем 10 бобышки-оправки 9.

При подаче шпиндел  вверх узкий конец конической части 27 его головки входит в отверстие 24 в наковальне до тех пор, пока эта часть ни придет в контакт с наковальней 23. Прикладываемое к головке 25 направленное вверх усилие вследствие наличи  воздушного давлени  в верхней части т нущего силового цилиндра 14 превосходит направленное вниз усилие на упорном наконечнике 22, обусловленное давлением воздуха в цилиндре 7 над тарельчатым поршнем 2, создающим эффект пружинной пневмоподвески. В соответствии с этим перемещающа с  вверх пуансонна  головка 25 будет поднимать наконечник-поддержку 22 вместе с собой.

Однако, как можно полагать, контролируемое независимое отведение указанного наконечника без контакта с пуансонной головкой , характерное дл  рассмотренного варианта изобретени , более предпочтительно в том смысле, что повторное, многократное взаимодействие может привести к износу упорного наконечника. В варианте исполнени  за вленного инструмента, показанном на фиг. 1, ход поршн  8, св занного с указанным наконечником, больше, чем ход т нущего цилиндра 14, так что после полного отведени  наконечника пуансонна  головка не может контактировать с ним.

В заключении следует указать, что существо изобретени  не ограничиваетс  рассмотренным вариантом его исполнени . К примеру, как очевидно дл  специалистов в данной области техники, в отличие от рассмотренного система управлени  может быть решена с использованием каких-то других функциональных узлов и с другим схемным построением,

Claims (9)

1. Способ прошивной запрессовочной установки трубчатого элемента-детали, включающий введение трубчатого элемента-детали в посадочное отверстие в изделии , фиксирование верхнего конца трубчатого элемента-детали, прот жку упом нутой детали пуансонной головкой, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, перед введением трубчатого элемента-детали в посадочное отверстие его устанавливают на стержень прот жеч- ного шпиндел  с пуансонной головкой, а введение трубчатого элемента-детали в посадочное отверстие в изделии осуществл ют совместно со шпинделем на рассто нии от верхней стороны издели  и с выходом нижнего конца из издели , фиксирование верхнего конца трубчатого элемента-детали осуществл ют торцовой гранью кольцевой наковальни-поддержки, перед прот жкой трубчатого элемента-детали осуществл ют формирование замыкающей головки путем прот жки выступающего нижнего конца

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

трубчатого элемента-детали, после чего вывод т кольцевую наковальню-поддержку из посадочного отверсти .

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что ведут регистрацию момента, при .котором усилие прот жки, прикладываемое к шпинделю, достигнет заданного значени , соответствующего началу выведени  кольцевой наковальни-поддержки.

3. Способ по п. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что ведут увеличение усили , прикладываемого к шпинделю, после выведени  кольцевой наковальни-поддержки из посадочного отверсти .

4. Способ поп. 1,отличающийс  тем, что кольцевую поддержку-наковальню вывод т путем взаимодействи  пуансонной головки с кольцевой наковальней-поддержкой в процессе прот жки.

5. Способ по пп. 1 и 4, отличающийс  тем, что ведут регистрацию момента, при котором кольцева  наковальн -поддержка выведены из посадочного отверсти .

6. Устройство дл  прошивной запрессовочной установки трубчатого элемента детали , содержащее прот жечный шпиндель со стержнем и пуансонной головкой в виде обратного усеченного конуса с цилиндрическим основанием, привод перемещени  прот жечного шпиндел , отличающее- с   тем, что, с целью повышени  надежности , привод перемещени  прот жечного шпиндел  выполнен в виде корпуса с пневматическим цилиндром, снабженным тарельчатым поршнем, установленным с возможностью возвратно-поступательного движени , упорной бобышки-оправки, соединенной с пневмоцилиндром и расположенной по центру данного торца пневмоцилиндра, полого трубчатого хвостовика , расположенного по центру пневматического цилиндра, выполненного в виде штока тарельчатого поршн  с установленным т нущем поршнем, на котором размещен т говый силовой пневматический цилиндр с возможностью возвратно-поступательного движени  и соединенный с трубчатым упорным наконечником, выполненным в нижней части в виде кольцевой наковальни-поддержки, упорного корпуса, размещенного в нем цангового патрона, выполненного с губками-захватами и хвостового цилиндра с поршнем, установленным на конце трубчатого толкател , соединенного со стержнем прот жечного шпиндел .

7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что оно снабжено средством регис грации момента, при котором усилие про- 1  жки достигает заданного значени , соот- петствующего началу выведени  кольцевой (аковальни-поддержки.

8. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- (:   тем, что оно снабжено средством увеличени  усили , прикладываемого к шпинделю после выведени  кольцевой наковальни- поддержки из посадочного отверсти .

9. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что оно снабжено средством регистрации момента, при котором кольцева  наковальн -поддержка выведена из посадочного отверсти .

Sи

29 17

Фиг. i

.28 W Риг. Ч

«

Qi

s

2Д)8Ш

cs r- o

со со oo

CVJ

29