Устройство для ротационной вытяжки цилиндрических оболочек
DEVICE FOR ROTARY DRAWING OF CYLINDRICAL SHELLS

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.
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).
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).
8
Наиболее близким по конструкции является устройство для ротационной вытяжки, принятое за прототип (патент РФ №2215609, МПК 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.
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.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет увеличения радиального перемещения давильных элементов.
ш
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 диаметра шариковых давильных элементов.
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.
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.
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.
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.
Предложенное техническое решение позволяет расширить технологические возможности устройства за счет использования сепаратора, выполненного составным, плоские пружины которого изгибаются при радиальном перемещении давильных элементов.