УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ РИФЛЕЙ ТРУБНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к технологической оснастке для обработки металлов давлением, а именно к устройствам для изготовления тонкостенных корпусных деталей с внутренними ослабляющими рифлями.
Из уровня техники известно устройство для осуществления способа штамповки корпусных деталей методом редуцирования (RU 2205356C2, МПК F42B 12/24, F42B 12/58, B21C 37/20, B21K 21/06, опубл. 27.05.2003), включающее в себя первый пуансон с выполненными винтовыми канавками одного направления и второй пуансон с аналогичными канавками, направление которых противоположно первому. При этом процесс формирования канавок предусматривает последовательное проталкивание трубной заготовки с помещенными внутрь первым и вторым пуансонами через коническую матрицу.
Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, вследствие отсутствия описания способа извлечения инструмента из обработанной детали, включая процесс извлечения винтового пуансона из заготовки и заготовки из матрицы, проводимых после процесса нанесения внутренних рифлей на корпусные детали.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является инструмент для деформирования трубных заготовок (SU 621427 A1, МПК B21D 37/21, опубл. 30.08.1978), содержащий расположенный в пуансонодержателе пуансон и матрицу, соединенную с приводом ее колебательного движения. При этом инструмент дополнительно снабжен закрепленной на нижнем торце пуансонодержателя втулкой, а также стопорными пальцами, закрепленными на пуансоне и пуансонодержателе, при этом на внутренней поверхности втулки и на наружной поверхности пуансона выполнены наклонные пазы, в которых установлены вышеупомянутые стопорные пальцы.
Недостатком известного инструмента является ограниченная возможность его применения для формирования ослабляющих рифлей на внутренних поверхностях полых цилиндрических заготовок. Кроме того, для выталкивания инструмента из заготовки требуется применение дополнительных приспособлений.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства для формирования внутренних ослабляющих рифлей трубных корпусных деталей.
Указанная задача решена тем, что устройство для формообразования внутренних рифлей трубных деталей содержит станину, с закрепленным на ней коробом, внутри которого размещена матрица с центральным конусным отверстием, снабженная механизмом колебательного движения, две колонны, на которых закреплена верхняя неподвижная опора, снабженная рабочим гидроцилиндром, на поршне которого установлен ползун, снабженный пуансонодержателем с установленным в нем пуансоном, при этом на нижнем торце пуансонодержателя на подшипниковой паре установлена втулка. Отличает устройство от известных аналогов то, что пуансон выполнен комбинированным, состоящим из цилиндрической и винтовой частей; в цилиндрической части пуансона выполнены два глухих диаметрально противоположных отверстия, а в корпусе пуансонодержателя два соответствующих упомянутым отверстиям винтовых паза, с возможностью установки в пазах пальцев и их запрессовки в глухие отверстия, при этом направляющей первого паза является левая спираль, а второго - правая; дополнительно в нижней части станины соосно пуансонодержателю установлен механизм выпрессовки, состоящий из возвратного гидроцилиндра с установленным на нем выталкивателем, а в конусном отверстии закреплен тензометрический датчик; выход датчика подключен к измерительному входу блока управления, а его силовые выходы подключены к рабочему и возвратному гидроцилиндрам.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей устройства за счет выполнения на цилиндрической части пуансона двух винтовых, пазов, что позволяет использовать инструмент для формирования внутренних рифлей, как с правой, так и с левой внутренней винтовой поверхностью, а также снабжения устройства выталкивателем, что упрощает операцию извлечения пуансона из обрабатываемой заготовки. Дополнительный положительный технический результат заключается в возможности измерения и регистрации остаточных деформаций в области редуцирования заготовки, за счет применения в конструкции устройства тензометрического датчика, подключенного к измерительному входу блока управления.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан его внешний вид; на фиг. 2 - конструкция матрицы с установленным в ней тензометрическим датчиком; на фиг. 3 - упрощенная структурная схема блока управления устройством.
Основой устройства для формообразования внутренних рифлей трубных деталей является станина 1, с закрепленным на ней коробом 2, внутри которого размещена матрица с центральным конусным отверстием 3, снабженная механизмом колебательного движения (на фигурах условно не показан], на станине 1 установлены две колонны 4, на которых закреплена верхняя неподвижная опора, снабженная рабочим гидроцилиндром (на фигурах условно не показаны), на поршне которого установлен ползун 5, снабженный пуансонодержателем 6 с установленным в нем пуансоном, при этом на нижнем торце пуансонодержателя 6 на подшипниковой паре 7 установлена втулка 8. Пуансон выполнен комбинированным, состоящим из цилиндрической и винтовой частей 9 и 10; в цилиндрической части пуансона выполнены два глухих диаметрально противоположных отверстия 11 и 12, а в корпусе пуансонодержателя два соответствующих упомянутым отверстиям винтовых паза 13 и 14, с возможностью установки в них пальцев. При этом направляющей первого паза является левая спираль, а второго - правая. На фиг. 1 приведен вариант, когда палец 15 установлен в паз 14 и запрессован в глухое отверстие 12. Дополнительно в нижней части станины соосно пуансонодержателю установлен механизм выпрессовки, состоящий из возвратного гидроцилиндра 16 с установленным на нем выталкивателем 17, а в центральном конусном отверстии матрицы 3 закреплен тензометрический датчик 18; выход датчика подключен к измерительному входу 19 блока управления, а его силовые выходы 20 и 21 подключены к рабочему и возвратному гидроцилиндрам.
Предпочтительно, чтобы выталкиватель был выполнен из инструментальной стали, тензометрический датчик 18 представлял собой тензорезистор, а блок управления был выполнен в виде микропроцессорной системы, включающей микроконтроллер 22, например AVR ATMega128, содержащий RISC-микропроцессор 23 с регистрами общего назначения и встроенной памятью данных, подключенный к FLAH-памяти программ 24, соединенный общей шиной с четырьмя универсальными двунаправленными портами ввода-вывода 25, 26, 27 и 28, аналого-цифровым преобразователем 29, блоком энергонезависимой памяти.30 и универсальным синхронно-асинхронным приемо-передатчиком 31. При этом измерительный вход 19 блока управления 20 подключен к аналого-цифровому преобразователю 29, первый порт ввода-вывода 25 соединен с силовым выходом 20, подключенным к рабочему гидроцилиндру, второй порт ввода-вывода 26 соединен с силовым выходом 21, подключенным к возвратному гидроцилиндру, а третий и четвертый порты ввода-вывода 27 и 28 подключены, соответственно, к блоку индикации 32 и блоку ввода данных 33. Блок индикации может быть выполнен, например, в виде TFT-дисплея, а блок ввода данных - в виде кнопочной клавиатуры, содержащей, по крайней мере, шестнадцать клавиш.
Устройство работает следующим образом.
Первоначально устройство собирают (пример приведен для случая формирования на заготовке правой винтовой поверхности). В пуансонодержатель 6 устанавливают пуансон его цилиндрической частью 9, в винтовой паз 14 устанавливают палец 15 и запрессовывают его в отверстие 1.2, затем на подшипниковую пару 7 устанавливают втулку 8. В конусное отверстие матрицы 3 устанавливают трубную заготовку 34, на коробе 2 размещают направляющую втулку 35, обеспечивающую центрирование пуансона. После указанных операций устройство готово к работе.
ПУАН.
Далее оператор с помощью блока ввода данных 33 вводит технологические параметры операции редуцирования, в частности в энергонезависимую память микроконтроллера 22, контролируя их правильность с помощью блока индикации 32. Затем оператор с помощью блока ввода данных 33 подает команду на начало выполнения технологической операции. Микропроцессор 23 микроконтроллера 22 на основе управляющей программы, записанной во FLASH-памяти программ 24 и технологических параметров операции, в частности скорости вертикального движения верхней опоры V, выдает на порт ввода-вывода 25 последовательность управляющих сигналов и силовой выход 20, подключенный к рабочему гидроцилиндру, приводит последний в движение, воздействуя на ползун 5.
При движении ползуна вниз винтовая часть 10 пуансона входит внутрь трубной заготовки 34, одновременно с этим втулка 8 воздействует на заготовку, обеспечивая ее протягивание через отверстие матрицы 3, за счет чего трубная заготовка удлиняется и уменьшается в диаметре, а на ее внутренней поверхности формируется винтовая поверхность.
Во время процесса редуцирования микропроцессор 23 блока микроконтроллера 22 выполняет постоянный цикл опроса аналого-цифрового преобразователя 29, измеряя величину остаточной деформации обрабатываемой трубной заготовки 34 и выводя результаты измерений на TFT-дисплей в виде численных значений и графика.
ВЫТ.
После окончания процесса редуцирования оператор останавливает рабочий гидроцилиндр и, посредством блока ввода данных 33, подает команду на включение возвратного гидроцилиндра 16. Микропроцессор 23, аналогично описанному выше способу, выдает последовательность управляющих сигналов на порт ввода-вывода 26 и силовой выход 21 приводит в движение возвратный гидроцилиндр 16, при этом выталкиватель 17 со скоростью V, последовательно воздействуя сначала на торец винтовой части пуансона, а затем на заготовку 34, вывинчивает из нее пуансон, а затем выталкивает из матрицы.
Измеренные в результате выполнения технологической операции редуцирования данные о значениях остаточной деформации обрабатываемой заготовки сохраняются в энергонезависимой памяти 30 микроконтроллера 22 и могут быть переданы на персональный компьютер посредством универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика 31 для их дальнейшей обработки.