книги из ГПНТБ / Капорович В.Г. Обкатка в производстве металлоизделий

12. ОБКАТКА ФЛАНЦЕВ

Фланцы на трубчатых заготовках можно получать различными способами. Наиболее широко используется последовательная штамповка конусными пуансонами. Толщина фланца, полученного таким образом, уменьша­ ется от меньшего к большему диаметру по зависимости

Такое распределение толщины стенки вдоль обра­ зующей фланца во многих случаях не удовлетворяет требованиям, предъявляемым производством: получению равностеппых или утолщенных фланцев.

И. И. Соркппым и Е. А. Блпзпюковым (ВНИТИ) предложен и разработан способ получения фланцев на

Рис. 27. Обкатка флан­ цев с заданной толщиной стенки

трубах обкаткой, названный ими ротационной штампов­ кой, который позволяет получать на концах трубчатых заготовок фланцы с заданной толщиной стенки.

Сущность предложенного способа (рис. 27) заключа­ ется в том, что в трубу 2, неподвижно удерживаемую в цанговом зажиме-матрице 1 станка, путем осевой пода­ чи вводится вращающийся инструмент 3, который фор­ мует и штампует в зажиме-матрице нагретый конец трубы.

Формующий инструмент (рис. 28) выполнен из из­ носостойкого материала. Основные геометрические раз­ меры инструмента определяются заданными размерами

70

нин инструмента свернутый край заготовки упирается в цилиндрическую часть зажима-матрицы, что препят­ ствует дальнейшему увеличению диаметра фланца, а об­ разовавшийся венчик в виде части полого тора обжи­ мается между плоскостью зажима-матрицы и прогла­ живающей плоскостью А инструмента, вследствие чего фланец утолщается.

Длина Вф деформируемой части заготовки (вылет) зависит от заданных геометрических размеров фланца и определяется из условия постоянства объема: сумма объемов металла участков / и // (рис. 28, б) приравни­ вается к объему металла цилиндрического участка дли­ ной Вф\

= 93 мм на трубах 57x3 мм из стали 20, температура

72

13. СКОРОСТНЫЕ И ЭНЕРГОСИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ОБКАТКИ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК ИНСТРУМЕНТОМ ТРЕНИЯ

В экспериментальном исследовании скоростных и энергосиловых параметров процесса обкатки (табл. 1, схема 8) на трубах 50X1,85—325X24 мм из различных марок стали накоплен определенный опыт [21, 8, 18, 1J, позволяющий осуществить расчет и проектирование об­ катных машин. Приведем данные исследований, полу-

ценные Южно-Уральским машиностроительным им. Ле­ нина и Ждановским металлургическим им. Ильича заво­ дами на действующем производственном оборудовании.

На рис. 29 показана обкатная машина, на которой проводилось исследование. Заготовка с нагретым концом задается в шпиндель 1 машины и зажимается в нем самоцеитрирующим кулачковым патроном так, что на­ гретый конец ее выступает из шпинделя. От электродви­ гателя шпинделю сообщается вращательное движение. Затем с помощью рейки-плунжера 7 через вал-шестер­ ню 4 приводится в движение поворотный суппорт 2, не-

73

Рис. 30. Приспособлении для замера усилии обкатки:

я — инструмент для обкатки днищ и замера составляющих усилий; о — тензомстрическпй динамометр для контроля осевой составляющей усилий

сущий на себе инструмент 3 (на рисунке показано по­ ложение поворотного суппорта, соответствующее концу обкатки). Для исследований был изготовлен специаль­

ру 3, которая закреплена к поворотному суппорту об­ катной машины. Инструмент изготовлен из стали 45 с последующей наплавкой рабочей поверхности сормайтом.

стержнях при обкатке. Для предохранения стержней с наклеенными датчиками от воздействия воды, подавае­ мой для охлаждения инструмента, их покрывали эпок­ сидной смолой. Применение такого инструмента позво­ лило замерять нормальное давление металла на инстру­ мент при обкатке днищ на трубах.

В процессе эксперимента с помощью датчиков со­ противления 6 (рис. 29) замеряли крутящий момент на валу-шестерне, приводящей инструмент в движение; из­ меряли также осевую составляющую усилия обкатки с помощью тензометрического динамометра (рис. 30,6), рабочий элемент которого представляет собой кольцо с наклеенными на его внутренней и наружной поверхно­ стях датчиками сопротивления. Тензометрический дина­ мометр (поз. 5 рис. 29) закрепляли с помощью шарни­ ров и талрепа (талреп — для регулировки предвари­ тельного натяжения) между станиной обкатной машины и корпусом поворотного суппорта в вертикальной пло-

74

скости, проходящей через ось шпинделя. С помощью динамометра фиксировали упругую деформацию стани­ ны, тарированную по осевому усилию (изгиб консольной части станины относительно сечения А—А).

В качестве усилительной аппаратуры использовали усилители ТА-5 и «Юный техник», а в качестве реги­ стрирующей —• восьмишлейфовый осциллограф H102.

Показания всех измерительных приборов записыва­ ли на кинопленку. На пленку записывали также отмет­ ки угла поворота инструмента через каждые пять гра­ дусов. Кроме того, самопишущим ваттметром записы­ вали активную мощность двигателя, приводящего во вращение заготовку. Температура нагрева перед обкат­ кой фиксировалась оптическим пирометром и составля­ ла в среднем 1150° С. Все измерительные приборы та­ рировали непосредственно на обкатной машине. Для тарировки инструмента поворотный суппорт был уста­ новлен в положение, показанное на рис. 29. Между тор­ цом шпинделя и инструментом устанавливали винтовой домкрат и динамометр 8 типа ДОСМ-10 для регистра­ ции величины усилия. Нагрузка прилагалась в центре рабочей поверхности инструмента для равномерного распределения по стержням.

Для исключения влияния перекосов между шпинде­ лем и домкратом, а также между динамометром и ин­ струментом были установлены шарики. При тарировке формующего инструмента раздельно для всех его стерж­ ней фиксировались отклонения «зайчика» на экране осциллографа для исключения возможных ошибок, свя­ занных с разной наклейкой датчиков, с погрешностями в размерах стержней, а также с различной чувствитель­ ностью вибраторов и каналов усиления. Полученные та-

75

В результате обработки экспериментальных даиньіх была определена точка приложения равнодействующей давления металла на инструмент в любой момент об­ катки, что позволило определить окружное усилие, при-

в)

Рис. 33. Силовые параметры обкатки:

.-ложенное к заготовке. Аппроксимацией эксперименталь­ ных данных получена формула

77

В. И. Залесскин, А. Г. Кобелев и Е. А. Колмаков изучали энергосиловые параметры обкатки для других размеров труб с применением иной методики экспери­ мента [8]. Инструмент 15 для обкатки смонтирован в приспособлении, состоящем из корпуса 17, стержня 16, опирающегося через подшипник 18 на месдозу 19. От поворота стержень удерживался скользящей шпоикой 21. Нормальное давление металла N на инструмент вос­ принималось датчиками сопротивления месдозы 19, из­ гиб стержня от составляющих Q и N фиксировался дат­ чиками 20, расположенными в горизонтальной плоско­ сти, а от составляющих Т и ІѴ — датчиками, располо­ женными в вертикальной плоскости сечения стержня (буквами a, b и / обозначены плечи приложения сил).

Данные экспериментальных исследований различных авторов по определению энергоснловых параметров об­ катки согласуются. Исследования показали, что нор­ мальное давление металла па инструмент при обкатке сферических днищ на трубах одного диаметра прямо пропорционально изменению толщины стенки; осевое усилие на заготовке с достаточной степенью точности можно определять как проекцию нормального давления на ось заготовки; окружное усилие — по полученной эмпирической зависимости (68); величина равнодейст­ вующего усилия Е незначительно отличается от вели­ чины нормального усилия N. Момент на электродвига­ теле при обкатке горловин в среднем в 1,7 раза больше, чем момент при обкатке днищ. Наибольшие осевые уси­ лия при диаметре заготовки 219 мм и толщине стенки 15,5 мм, полученные при обкатке днищ, составляют

11 тс, при обкатке горловин— 15 тс, максимальный мо­ мент двигателя в обоих случаях 170 кгс-м.

Дальнейшая интенсификация процесса обкатки до-

78

„мой «угол поворота ин-

* струмента Х° — время

§мента с меньшей, а за-

«катки lz и возврату его

£заны обороты шпинде-

gкатка днища на трубе 219X8 мм из стали D

™при Г=1150о С). Из ос-

g циллограммы видно,

^что с увеличением ско­ рости поворота инстру­ мента (период £2) осе-

79