Устройство для отбортовки наружного патрубка у полой заготовки

 

Использование: в энергетическом и химическом машиностроении при изготовлении полых изделий с патрубками. Сущность изобретения: устройство состоит из матрицы, закрепленной на станине, направляющей, размещаемой внутри заготовки, в которой с возможностью продольного перемещения установлены по меньшей мере два жестко связанных друг с другом клина. Пуансон выполнен в виде по меньшей мере двух шаров разного диаметра, при этом диаметр предыдущего шара меньше, чем у последующего. Пуансон взаимодействует с наклонной поверхностью клиньев. В устройстве имеется ограничитель перемещений пуансона вдоль направляющей с фиксацией его положения соосно матрице, выполненный со щелью для перемещения по ней клина. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в энергетическом и химическом машиностроении при изготовлении полых изделий с патрубками.

Известно устройство для отбортовки наружного патрубка у полой заготовки, включающее станину с матрицей; размещенную внутри заготовки направляющую, в которой установлен клин, соединенный с приводом и установленный с возможностью продольного перемещения; пуансон, установленный с возможностью взаимодействия с наклонной поверхностью клина, имеющей подъем в направлении от пуансона; и ограничитель перемещений пуансона вдоль направляющей с фиксацией его положения соосно матрице, выполненной со щелью для перемещения по ней клина.

Устройство работает следующим образом. Направляющую устанавливают в полости заготовки так, чтобы пуансон разместился в месте отбортовки патрубка. Приводом клин перемещают по направляющей вдоль продольной оси полой заготовки. При взаимодействии пуансона, наклонной поверхности клина и ограничителя, пуансон перемещается вверх, совершая рабочий ход отбортовки патрубка заготовки.

Недостатком данного устройства является ограниченность рабочего хода пуансона диаметром внутренней полости заготовки, что ведет к ограничению технологических возможностей устройства: невозможность изготовить за один рабочий ход патрубок, имеющий параметры (высоту, наружный и внутренний диаметры), требующие величины рабочего хода пуансона больше, чем внутренний диаметр заготовки. Указанное приводит к сокращению номенклатуры изготовляемых изделий и производительности Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения длины изготавливаемых наружных патрубков изделия путем снятия ограничения на величину рабочего хода пуансона.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для отбортовки наружного патрубка у полой заготовки, включающее станину с матрицей, размещаемую внутри заготовки направляющую, в которой установлен клин, соединенный с приводом и установленный с возможностью продольного перемещения, пуансон, установленный с возможностью взаимодействия с наклонной поверхностью клина, имеющей подъем в направлении от пуансона, и ограничитель перемещений пуансона вдоль направляющей, выполненной со щелью для перемещения по ней клина, с фиксацией его положения соосно матрице, снабжено по меньшей мере одним дополнительным пуансоном и одним дополнительным клином, размещенными в направляющей последовательно соответственно с основными пуансоном и клином, при этом клинья жестко связаны друг с другом, пуансоны выполнены в виде шаров, а щель в ограничителе в поперечном сечении имеет размеры, превышающие максимальные соответствующие размеры поперечного сечения клиньев. Шары могут быть выполнены с разными диаметрами; диаметр предыдущего шара может быть меньше, чем у последующего.

На фиг. 1 изображено устройство и заготовка в исходном положении; на фиг. 2 конечный момент деформирования заготовки первым шаром; на фиг. 3 конечный момент деформирования заготовки путем воздействия вторым шаром на первый; на фиг. 4 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство включает в себя станину 1 с матрицей 2, направляющую 3, жестко соединенную с гидроцилиндром 4, поршень 5 которого через шток 6 связан с последовательно и жестко соединенными клиньями 7, установленными на направляющей 3. На наклонных поверхностях клиньев 7 установлены шары 8, на каждый клин 7 один шар 8. Направляющая 3 оснащена ограничителем 9, в котором выполнена щель 10 для прохода клина 7. Ширина щели 10 выполнена меньшего размера, чем диаметр шаров 8. Размеры поперечного сечения щели 10 больше аналогичных размеров клиньев 7.

Устройство работает в следующей последовательности. На наружную поверхность нагретой полой заготовки 11 устанавливают станину 1 с матрицей 2. В полость заготовки 11 вводят направляющую 3 так, чтобы первый шар 8 находился около ограничителя 9 и был соосен матрице 2. В гидроцилиндр 4 подают жидкость под давлением, которая воздействуя на поршень 5, перемещает его вдоль направляющей 3. Поршень 5 через шток 6 передает усилие на клинья 7, перемещая их вдоль направляющей 3. Первый клин 7, перемещаясь вдоль направляющей 3 и взаимодействуя на первый шар 8 своей наклонной поверхностью, прижимает его к ограничителю 9. В результате взаимодействия клина 7, шара 8 и ограничителя 9 происходит перемещение шара 8 вдоль ограничителя 9, т.е. по радиусу от центральной оси заготовки 11.

Таким образом усилие поршня 5 гидроцилиндра 4, направленное вдоль продольной оси заготовки 11, трансформируется в усилие деформирования, направленное поперек продольной оси заготовки 11. При этом первый шар деформирует стенку заготовки, совершая тем самым часть рабочего хода отбортовки патрубка. После прохода первого клина 7 под шаром 8 через щель 10 к месту отбортовки перемещают второй клин 7 вместе с шаром 8, который также направляется вверх и упираясь в первый шар 8 перемещает его, заставляя совершить вторую часть рабочего хода отбортовки патрубка в заготовке 11. Операция отбортовки продолжается до получения патрубка требуемых размеров путем аналогичных взаимодействий последующих клиньев 7, шаров 8 и ограничителя 9.

Используя шары 8 различных диаметров, можно получать патрубки разных размеров. Исходя из конструктивных сообра- жений, диаметры шаров 8 рекомендуется выбирать из соотношения 0,2Dd 0,8D, где d диаметр шара 8, D внутренний диаметр заготовки 11. Изменяя количество шаров 8 и клиньев 7, можно осуществить несколько отбортовочных операций для получения нескольких патрубков, не извлекая направляющую 3 из заготовки 11. Для этого после отбортовки патрубка станину 1 с матрицей 2 перемещают к месту отбортовки следующего патрубка, а направляющую 3 устанавливают так, чтобы сопрягающийся с ней шар 8 располагался соосно матрице.

Исходя из конкретных технологических требований и производственных условий, можно использовать шары 8 одинакового диаметра. Например, если требуется обеспечить минимальное число шаров 8 при отбортовке и допускается удаление шара из патрубка после его отбортовки внутрь трубы. Можно использовать также шары 8 разных диаметров. Например, при изготовлении патрубка у толстостенной заготовки 11 для увеличения высоты патрубка вначале деформируют заготовку 11 шаром 8 с уменьшенным диаметром по сравнению с последующим. В этом случае происходит по сути вытяжка патрубка в несколько операций, сопровождающаяся увеличением высоты и внутреннего диаметра патрубка. Наконец, для облегчения извлечения деформирующего шара 8 (диаметром которого определяется внутренний диаметр патрубка) его проталкивают через патрубок шаром 8 (одним или несколькими), диаметр которого меньше предыдущего. В этом случае после выхода предыдущего шара 8 из патрубка шар 8 с уменьшенным диаметром легко извлекается из патрубка под действием собственного веса.

Клинья 7 могут иметь как одинаковый так и разный угол наклона поверхности, взаимодействующей с пуансоном 8. Угол рекомендуется выбирать из диапазона 10-45^о.

Конкретная величина угла выбирается по известным законам работы клинового механизма в зависимости от конкретных технологических параметров отбортовки: диаметров шаров 8, следующих друг за другом, условий трения в сопряжениях шар 8 клин 7 и шар 8 ограничитель 9, внутреннего диаметра и толщины стенки заготовки 11, высоты и внутреннего диаметра патрубка и т.д.

Зазор между верхней частью клина 8 и заготовкой 11 должен быть минимально возможным. Наибольшее значение зазора рекомендуется не более 0,25 d, где d диаметр шара 8.

П р и м е р. На макетном образце устройства опробована его работа. На полой свинцовой заготовке с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 15 мм были отбортованы патрубки с внутренним и наружным диаметрами 10 мм и 18 мм соответственно и высотой 6,5 мм. Для отбортовки указанных патрубков использовано устройство с тремя шарами диаметром 10 мм. Суммарный рабочий ход 1-го шара был равен 26,5 мм. Угол наклона клиньев составлял 30^о, зазор равнялся 1 мм. Использовать устройство-прототип для получения патрубков с упомянутыми размерами не представляется возможным, так как максимальный рабочий ход цилиндрического пуансона не превышает 15 мм, что недостаточно для полного формирования патрубка.

Устройство позволяет снизить трудоемкость изготовления, повысить качество и расширить номенклатуру полых изделий с патрубками, изготавливаемыми отбортовкой, и увеличить производительность.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРТОВКИ НАРУЖНОГО ПАТРУБКА У ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ, включающее станину с матрицей, размещенную внутри заготовки направляющую, в которой установлен клин, соединенный с приводом и установленный с возможностью продольного перемещения, пуансон, установленный с возможностью взаимодействия с наклонной поверхностью клина, имеющей подъем в направлении от пуансона, и ограничитель перемещений пуансона вдоль направляющей с фиксацией его положения соосно с матрицей, выполненной с щелью для перемещения по ней клина, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным пуансоном и одним дополнительным клином, размещенными в направляющей последовательно с соответственно основными пуансоном и клином, при этом клинья жестко связаны друг с другом, пуансоны выполнены в виде шаров, а щель в ограничителе в поперечном сечении имеет размеры, превышающие максимальные соответствующие размеры поперечного сечения клиньев.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шары выполнены с разными диаметрами.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диаметр предыдущего шара меньше, чем у последующего.