Устройство для заневоливания цилиндрической пружины
DEVICE FOR CYLINDRIC SPRING PRESTRESSING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству упрочнения винтовых цилиндрических пружин сжатия.
Уровень техники
Известно устройство, извлеченное из известного способа упрочнения цилиндрических винтовых пружин (см. Патент RU 2462519, МПК C21D 9/02, C21D 7/06, B21F 35/00), состоящее из стакана, закрепляемого в зажимном приспособлении токарного станка, и дорна либо упрочняющей головки с роликами, так же закрепляемых в зажимном устройстве токарного станка. Пружина устанавливается в стакан и осуществляется наклеп ee внутренней поверхности путем протягивания дорна либо при помощи упрочняющей головки с роликами. При этом не предполагается контакт витков друг с другом.
Известено устройство, извлеченное из известного способа контактного заневоливания винтовых пружин сжатия (а.с. №122920), состоящее из цилиндрического пуансона на который надевается подлежащая заневоливанию пружина. Затем посредством матрицы (стакана) в осевом направлении к пружине прикладывается сила, вызывающая сжатие соприкасающихся витков до появления заданных остаточных деформаций.
Известно устройство для контактного заневоливания пружин (см. Патент на изобретение RU 2390667 C1, МПК F16F 1/06, B21F 35/00) включающее матрицу (стакан) для установки в него пружины и пуансона для передачи давления на заневоливаемую пружину. При этом витки заневоливаемой пружины контактируют не только между собой, но и внешней стороной контактируют с внутренней поверхностью стакана, что позволяет не допустить искривление оси пружины в результате заневливания.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, извлеченное из способа упрочнения винтовых цилиндрических пружин (см. Патент на изобретение RU 2548876, МПК B21F 35/00; C21D 9/02) состоящее из матрицы цилиндрической формы и пуансона. Пружина, плотно надетая на пуансон, проталкивается сквозь отверстие матрицы, диаметр которого меньше, чем диаметр пружины, находящейся на пуансоне. Происходит пластическое деформирование витков пружины, вдоль четырех линий контакта - двух между витками и по одной с поверхностями пуансона и матрицы.
Раскрытие изобретения
Устройство для заневоливания цилиндрической пружины состоит из матрицы с цилиндрической полостью и соосно размещенного в ней пуансона цилиндрической формы с жестко закрепленной на нем плитой круговой формы, причем цилиндрические поверхности матрицы и пуансона выполнены с резьбовыми канавками с возможностью размещения в них витков сжатой пружины, а пуансон с плитой выполнены с возможностью ограниченного перемещения вдоль продольной оси при воздействии осевой силы сжатия или крутящего момента при закручивании.
Пружина, подлежащая заневоливанию, размещается в резьбовых канавках цилиндрической полости матрицы и пуансона. Форма резьбовых канавок соответствует форме поперечного сечения пружины. Шаг резьбовых канавок соответствует диаметру прутка пружины.
Осуществляется силовое воздействие на пуансон либо осевой силой сжатия, например прессом, либо закручиванием пуансона, например, тарировочным ключом. При таких воздействиях пуансон перемещается относительно матрицы вдоль ее продольной оси, плита круговой формы пуансона сжимает витки спирали с возникновением в них поперечной пластической деформации. При этом обжатие витков осуществляется не только их контактом между собой, но и контактом пружины с резьбовыми канавками матрицы и пуансона. В результате увеличиваются число линий контактов и поверхность обжатия, что после извлечения пружины из устройства повышает ее прочностные характеристики.
Возможны различные варианты установки пружины в устройство и извлечения ее после заневоливания. Например, пружина может вначале навинчиваться на пуансон, а затем ввинчивается вместе с пуансоном в матрицу, обратный процесс организуется при извлечении заневоленной пружины. Возможны и иные процедуры для организации процесса заневоливания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена матрица с вырезом.
На фиг. 2 показан пуансон
На фиг. 3 показана схема деформирования поперечного сечения пружины.
На фиг. 4 показана заневоливаемая пружина.
На фиг. 5 показан вариант размещения пружины в матрице.
Осуществление изобретения
П
К
П
П
M
M
П
П
Устройство для заневоливания цилиндрической пружины 1 состоит из матрицы (стакан) 2 с цилиндрической полостью 3, со съемным (свинчиваемым) днищем 4, снабженной резьбовыми канавками 5 с шагом, равным диаметру прутка пружины d, причем радиус резьбовых канавок r больше радиуса прутка пружины r (форма канавки позволяет ограниченные продольные перемещения сжатой пружины) (фиг. 1) и пуансона цилиндрической формы 6 (фиг. 2) с аналогичными резьбовыми канавками 7 на его поверхности, снабженного жестко закрепленной на нем упорной плитой круглой формы 8 с головкой под ключ 9, выполненными с возможностью размещения между ними заневоливаемой пружины 1 (фиг. 3), причем высота h пуансона 6 меньше высоты h полости 3 матрицы 2, а максимальный радиус полости матрицы 3 - R равен сумме минимального радиуса пуансона 6 - R и диаметра прутка пружины 1 - d.
Установка пружины 1 в цилиндрическую полость 3 матрицы 2 осуществляется следующим образом.
Матрица (стакан) 2 жестко закрепляется, например, анкерным устройством (на чертеже не показано) на неподвижной поверхности 10 (фиг. 1). Пружина 1 навинчивается на резьбовые канавки 7 пуансона 6 и затем вместе с пуансоном 3 ввинчивается в резьбовые канавки 5 полости 3 матрицы 2 (фиг. 5).
Давление упорной плиты круглой формы 8 может быть создано путем прикладывания к пуансону 5 заданной вертикальной силы Ρ (фиг. 3) или заданного закручивающего момента с использованием головки под ключ 9. При обжатии происходит перемещение пуансона 3 относительно стакана, возникающие при этом новые линии и поверхности контакта между стаканом 1 и пружиной 7 и пуансоном 3 и пружиной 7 увеличивают эффект заневоливания. Эти зоны, как возможный вариант, выделены черными кружочками (фиг. 3).
Извлечение пружины 1 из предлагаемого устройства можно осуществлять различными способами. В частности, вывинчивается пуансон 6 вместе с пружиной 1, затем свинчивается пружина 1 с пуансона 6. Возможность вывинчивания пружины вместе с пуансоном возможна, если пружина навинчивалась на пуансон с натягом при обеспечении минимального зазора между пуансоном с пружиной и полостью матрицы.
Область контакта может быть удвоена, если повторить операцию заневоливания той же пружины надетой на пуансон противоположным концом.