RU2647430C1

RU2647430C1 - Device for rotary drawing of cylindrical shells

Info

Publication number: RU2647430C1
Application number: RU2017119576A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Павел Витальевич Романов
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-03-15

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the pressure metal treatment, namely to devices for manufacturing high-precision cylindrical shells. Device comprises a housing, a movable input support ring, designed with a possibility to rotate, and a stationary output support ring, spinning elements, a compression nut, a mandrel and a clamp, herewith the working surface of the input support ring is made convex, and the output support ring is concave. Moreover, the output support ring is made of hard alloy, and the input support ring and spinning elements of tool steel. Separator is made in the form of a sleeve and cantilevered on it according to the number of spinning elements of flat springs with grooves, the width and length of a groove is not more than 0.95 of the diameter of the spinning elements.

EFFECT: technological capabilities of the device are widened by increasing a radial movement of the spinning elements.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам ротационной вытяжки, а именно к устройствам для изготовления высокоточных цилиндрических оболочек, которые используются в различных отраслях машиностроения, например гидроцилиндров нагруженных большим давлением или баллонов высокого давления малого объема.The invention relates to rotary hoods, and in particular to devices for the manufacture of high-precision cylindrical shells that are used in various branches of engineering, for example, hydraulic cylinders loaded with high pressure or high-pressure cylinders of small volume.

Известны устройства ротационной вытяжки с шариковыми давильными элементами, содержащие корпус, подвижный входной и неподвижный выходной опорные конусы, сепаратор, шариковые давильные элементы, микрометрическую гайку, оправку и прижим (Ковка и штамповка: Справочник. В 4 т. Т. 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков / Под ред. A.M. Дмитриева. - 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение. 2010. 352 с., табл. 10, стр. 308).Known rotary hoods with ball pressure elements, comprising a housing, a movable inlet and a fixed output support cones, a separator, ball pressure elements, a micrometer nut, a mandrel and a clamp (Forging and stamping: Handbook. 4 tons T. 3. Cold forming Stamping of metal powders / Under the editorship of AM Dmitriev. - 2nd ed., Revised and supplemented / Under the general editorship of EI Semenov. - M.: Engineering. 2010. 352 p., Table 10 , p. 308).

Недостатком известного устройства является ограниченность перемещения давильных элементов в радиальном направлении, из-за использования жестких конструкций сепараторов, в которые упираются шариковые давильные элементы. Известные устройства обладают ограниченными технологическими возможностями по изготовлению цилиндрических оболочек одно и многоступенчатых с закрытой концевой частью, что показано в классификации оболочек. (Ковка и штамповка: Справочник. В 4 т. Т. 3. Холодная объемная штамповка. Штамповка металлических порошков / Под ред. A.M. Дмитриева. - 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение. 2010. 352 с., табл. 8, стр. 304).A disadvantage of the known device is the limited movement of the pressure elements in the radial direction, due to the use of rigid designs of the separators, which rest against the ball pressure elements. Known devices have limited technological capabilities for the manufacture of single and multi-stage cylindrical shells with a closed end part, as shown in the classification of shells. (Forging and stamping: Handbook. In 4 vol. T. 3. Cold stamping. Stamping of metal powders / Ed. AM Dmitriev. - 2nd ed., Revised and supplemented. / Under the general editorship of E.I. Semenova. - M.: Mechanical Engineering. 2010. 352 p., Tab. 8, p. 304).

Наиболее близким по конструкции является устройство для ротационной вытяжки, принятое за прототип (патент РФ №2215609, МПК⁸ B21D 22/14, опубл. 10.11.2003, бюл. №31), содержащее корпус, подвижное входное опорное кольцо, выполненное с возможностью вращения, и неподвижное выходное опорное кольцо, давильные элементы, микрометрическую гайку, оправку и прижим, при этом рабочая поверхность входного опорного кольца выполнена выпуклой, а выходного опорного кольца вогнутой, причем выходное опорное кольцо выполнено из твердого сплава, а входное опорное кольцо и давильные элементы из инструментальной стали.The closest in design is a device for rotary hoods, taken as a prototype (RF patent No. 2215609, IPC ⁸ B21D 22/14, publ. 10.11.2003, bull. No. 31), comprising a housing, a movable input support ring, made with rotation and a fixed output support ring, pressure elements, a micrometer nut, a mandrel, and a clamp, while the working surface of the input support ring is convex and the output support ring concave, the output support ring made of hard alloy, and the input support ring and Tool steel elements.

Недостатком известного устройства является ограниченность перемещения давильных элементов в радиальном направлении из-за использования вместо сепаратора подпружиненного прижима, в которые упираются шариковые давильные элементы. Технологические возможности известного устройства узко специализированы на получение детали с заданными размерами и зависят от диаметра шарикового давильного элемента, перемещение которого в радиальном направлении незначительно из-за жесткого упора в поверхность прижима.A disadvantage of the known device is the limited movement of the pressure elements in the radial direction due to the use of a spring-loaded clamp instead of a separator, against which the ball pressure elements abut. The technological capabilities of the known device are narrowly specialized in obtaining parts with specified dimensions and depend on the diameter of the ball pressure element, the movement of which in the radial direction is insignificant due to the hard stop in the clamp surface.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет увеличения радиального перемещения давильных элементов.The task of the invention is to expand the technological capabilities of the device by increasing the radial movement of the pressure elements.

Задача решается тем, что для увеличения радиального перемещения давильных элементов сепаратор выполнен составным, имеющим корпус в виде втулки с закрепленными на нем консольно по числу давильных элементов плоскими пружинами с пазами, шириной не более 0,95d_ш диаметра шариковых давильных элементов.The problem is solved in that in order to increase the radial movement of the pressure elements, the separator is made integral, having a housing in the form of a sleeve with flat springs cantilevered by the number of pressure elements with grooves with a width of not more than 0.95 d _{w of the} diameter of the ball pressure elements.

На фиг. 1 дан общий вид устройства, настроенного на формоизменение плоской заготовки с получением колпака с толстой стенкой, на фиг. 2 - устройство, настроенное на ротационную вытяжку с утонением стенки колпака с толстой стенкой, на фиг. 3 - устройство, настроенное на формоизменение плоской заготовки из тонколистового материала с получением колпака ротационной вытяжкой без утонения, на фиг. 4 - устройство, настроенное на ротационную вытяжку с утонением стенки колпака из тонколистового материала, на фиг. 5 показан вид с торца на сепаратор с плоскими пружинами, на фиг. 6 - вид сбоку на сепаратор с плоскими пружинами.In FIG. 1 shows a general view of a device configured to shape a flat billet to produce a cap with a thick wall; FIG. 2 - a device configured for a rotational hood with thinning of the wall of the hood with a thick wall, in FIG. 3 is a device configured to shape a flat blank of sheet material to produce a hood with a rotational hood without thinning, FIG. 4 - a device configured for a rotational hood with thinning of the cap wall of sheet material, FIG. 5 shows an end view of a separator with flat springs, FIG. 6 is a side view of a separator with flat springs.

Устройство для ротационной вытяжки цилиндрических оболочек (фиг. 1) содержит оправку 17, закрепленную в шпинделе токарного станка, на которой установлены пружина 18 и центратор 19, корпус 6, установленный на суппорте, микрометрическую гайку 1, упорный подшипник 2, бандаж 3 для входного опорного кольца 4, бандаж 8 для выходного опорного кольца 7, шариковые давильные элементы 5, упорный подшипник 9, плоские пружины 10, закрепленные винтами 11 во втулке сепаратора 12, диска 14, который закреплен на корпусе 6 специальными винтами 13 с установленными пружинами 15, прижим 16. Устройство для ротационной вытяжки шариковыми давильными элементами закрепляют на суппорте токарного станка и ориентируют по поверхности оправки 17, закрепленной в шпинделе токарного станка. В полости центратора 19 устанавливают заготовку 20, которую прижимают к оправке 17 прижимом 16.A device for rotational drawing of cylindrical shells (Fig. 1) contains a mandrel 17 fixed in a spindle of a lathe, on which a spring 18 and a centralizer 19 are mounted, a housing 6 mounted on a support, a micrometer nut 1, a thrust bearing 2, a retainer 3 for an input support rings 4, a bandage 8 for the output support ring 7, ball pressure elements 5, a thrust bearing 9, flat springs 10, fixed with screws 11 in the sleeve of the separator 12, disk 14, which is fixed to the housing 6 with special screws 13 with installed springs 15, clip 16. A device for rotational drawing with ball pressing elements is fixed on a support of a lathe and oriented along the surface of a mandrel 17 fixed in a spindle of a lathe. In the cavity of the centralizer 19, a workpiece 20 is mounted, which is pressed against the mandrel 17 by the clamp 16.

Устройство работает следующим образом. Исходное положение деталей устройства показано на фиг. 1 выше оси симметрии. Плоскую заготовку 20 устанавливают в полость центратора 19 и прижимают прижимом 16 к торцу оправки 17. Составной сепаратор, имеющий втулку 12, базируется по отверстию корпуса 6 и контактирует с диском 14. На втулке сепаратора 12 винтами 11 консольно закреплены плоские пружины 10, в пазах которых установлены шариковые давильные элементы 5. При этом плоские пружины 10 поджимают шариковые давильные элементы 5 к рабочей поверхности опорных колец 4 и 7 благодаря воздействию в продольном направлении пружин 15 на диск 14, с которым контактирует втулка 12 сепаратора. Поворотом микрометрической гайки 1 по часовой стрелке устанавливают требуемое диаметральное положение давильных элементов 5 и осуществляют ротационную вытяжку. В процессе ротационной вытяжки осуществляется вращение оправки 1 с плоской заготовкой 20. При осевом перемещении устройства происходит формоизменение плоской заготовки 20, показанное на фиг. 1 ниже оси симметрии, с получением толстостенного колпака. После ротационной вытяжки устройство перемещают в исходное положение. На последующем проходе (фиг. 2 выше оси симметрии) поворотом микрометрической гайки 1 осуществляют перемещение входного опорного кольца 4 вместе с бандажом 3 в продольном направлении, в результате чего происходит перемещение давильных элементов 5 в радиальном направлении и настройка устройства на требуемый диаметральный размер. При радиальном перемещении давильные элементы 5 воздействуют на плоские пружины 10 сепаратора, происходит их изгиб. Это позволяет увеличить путь радиального перемещения, в отличие от известных устройств с жестким сепаратором, и расширить диапазон настройки размеров. Благодаря этому расширяются технологические возможности устройства и возможная номенклатура получаемых деталей. На фиг. 2 ниже оси симметрии показано формоизменение полученного на первом переходе полуфабриката ротационной вытяжкой с утонением. Устройство перемещают в исходное положение и с помощью центратора 19, под действием пружины 18 цилиндрическая оболочка 20 снимается с оправки 17.The device operates as follows. The initial position of the device parts is shown in FIG. 1 above the axis of symmetry. A flat billet 20 is installed in the cavity of the centralizer 19 and pressed with a clamp 16 to the end face of the mandrel 17. A composite separator having a sleeve 12 is based on the opening of the housing 6 and is in contact with the disk 14. Flat springs 10 are fixed cantileverly mounted on the separator bushing 12 with screws 11, in the grooves of which ball pressure elements 5 are installed. In this case, the flat springs 10 press the ball pressure elements 5 against the working surface of the support rings 4 and 7 due to the longitudinal action of the springs 15 on the disk 14, with which the separation sleeve 12 contacts ora. By turning the micrometer nut 1 clockwise, the required diametrical position of the pressure elements 5 is established and a rotational hood is carried out. In the process of rotational drawing, the mandrel 1 is rotated with a flat workpiece 20. During axial movement of the device, the flat workpiece 20 is shaped, as shown in FIG. 1 below the axis of symmetry, with obtaining a thick-walled cap. After the rotation hood, the device is moved to its original position. In a subsequent pass (Fig. 2 above the axis of symmetry), by turning the micrometer nut 1, the input support ring 4 is moved along with the band 3 in the longitudinal direction, as a result of which the pressure elements 5 are moved in the radial direction and the device is adjusted to the required diametric size. When radial movement of the pressure elements 5 act on the flat springs 10 of the separator, they are bent. This allows you to increase the path of radial movement, in contrast to the known devices with a rigid separator, and to expand the range of setting sizes. Thanks to this, the technological capabilities of the device and the possible range of parts are expanded. In FIG. 2 below the axis of symmetry shows the shape change obtained at the first transition of the semi-finished product by a rotary hood with thinning. The device is moved to its original position and using the centralizer 19, under the action of the spring 18, the cylindrical shell 20 is removed from the mandrel 17.

На фиг. 3 показано устройство для формоизменения плоской заготовки из тонколистового материала. Тонколистовая заготовка 20 (фиг. 3 выше оси симметрии) на первом переходе деформируется свободно, не касаясь оправки 17, с получением колпачка 20 без образования складок (фиг. 3 ниже оси симметрии). После формообразования колпака устройство перемещают в исходное положение. На последующем переходе производят настройку устройства поворотом микрометрической гайки 1 по часовой стрелке. Осуществляется перемещение обоймы 3 с входным опорным кольцом 4 в продольном направлении и радиальное перемещение давильных элементов 5 в направлении оси вращения, при этом происходит упругий изгиб плоских пружин 10 сепаратора. Давильные элементы 5 настраиваются на диаметральный размер (фиг. 4 выше оси симметрии). После включения токарного станка и продольном перемещении устройства происходит формоизменение ранее полученного колпака и изготавливается тонкостенная цилиндрическая оболочка 20 с требуемым диаметром и толщиной стенки. После окончания ротационной вытяжки производят настройку устройства на первоначальное положение поворотом микрометрической гайки против часовой стрелки. Под воздействием пружин 15 и плоских пружин 10 сепаратора давильные элементы 5 перемещают в радиальном направлении от поверхности оправки 17, причем давильные элементы 5, контактируя с рабочими поверхностями опорных колец 4 и 7, воздействуют на подвижное входное опорное кольцо 4 и перемещают его, вместе с обоймой 3 в продольном направлении удаляя от опорного кольца 7. Детали устройства занимают исходное положений (фиг. 1 выше оси симметрии). Устройство перемещают в исходное положение.In FIG. 3 shows a device for shaping a flat blank of sheet material. The sheet blank 20 (Fig. 3 above the axis of symmetry) at the first transition is deformed freely without touching the mandrel 17, with the receipt of the cap 20 without the formation of folds (Fig. 3 below the axis of symmetry). After shaping the cap, the device is moved to its original position. At the subsequent transition, the device is adjusted by turning the micrometer nut 1 clockwise. The cage 3 is moved with the input support ring 4 in the longitudinal direction and the pressure elements 5 are radially moved in the direction of the axis of rotation, with elastic bending of the separator flat springs 10. The pressure elements 5 are adjusted to the diametric size (Fig. 4 above the axis of symmetry). After turning on the lathe and the longitudinal movement of the device, the previously obtained cap is shaped, and a thin-walled cylindrical shell 20 is made with the required diameter and wall thickness. After the rotation of the hood, the device is adjusted to its initial position by turning the micrometer nut counterclockwise. Under the influence of the springs 15 and the separator flat springs 10, the pressure elements 5 are moved in a radial direction from the surface of the mandrel 17, and the pressure elements 5, in contact with the working surfaces of the support rings 4 and 7, act on the movable input support ring 4 and move it, together with the clip 3 in the longitudinal direction, moving away from the support ring 7. Parts of the device occupy the original positions (Fig. 1 above the axis of symmetry). The device is moved to its original position.

Предложенное техническое решение позволяет расширить технологические возможности устройства за счет использования сепаратора, выполненного составным, плоские пружины которого изгибаются при радиальном перемещении давильных элементов.The proposed technical solution allows to expand the technological capabilities of the device through the use of a separator made integral, the flat springs of which are bent during the radial movement of the pressure elements.

Claims

A device for rotational drawing of cylindrical shells, comprising a housing, a movable inlet support ring rotatably, and a stationary output support ring, a separator, ball pressure elements, a micrometer nut, a mandrel and a clamp, while the working surface of the input support ring is convex, and the output support ring is concave, and the output support ring is made of hard alloy, and the input support ring and pressure elements are made of tool steel, characterized in that the separator is made integral in the form of a sleeve and cantilever fixed on it by the number of pressure elements of flat springs with grooves whose width and length are not more than 0.95 of the diameter of the ball pressure elements.