RU2332273C1 - Drawing instrument - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is designed for use in plastic metal working, mainly for thin-walled pipes. The drawing instrument has a case with an end wall, in which there is an opening for letting out the deformed pipe, and a drawing die installed in it with a working opening, the diameter of which reduces in the drawing direction. Increase in technological capabilities of the drawing instrument due to provision for obtaining an object with varying diameter and reduction of production expenses of the drawing process is provided by that, between the case and the drawing die, there is a bush screwed into the case with tapered hole, widening in the drawing direction. On the conical surface of the bush, there are through passing rectangular grooves at equal distance from each other. The drawing die is made from circular sectors of a trapezoidal section with projections, which enter corresponding grooves on the bush. The sectors are supported by the end wall of the case and are made with provision for radial displacement within the limits of the tapered hole of the bush with its longitudinal displacement with change in the area of the working hole of the drawing die. The maximum D and the minimum d diameters of the formed working hole of the draw die have the following ratios: D/d=1.4...1.6.

EFFECT: more technological capabilities of the drawing instrument due to provision for making an object with varying diameter and reduction of production expenses of the drawing process.

4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к инструменту для обработки металлов давлением и может быть использовано при волочении тонкостенных труб.The invention relates to a tool for metal forming and can be used for drawing thin-walled pipes.

Основным инструментом для волочения таких труб с уменьшением их диаметра (и толщины стенки - если волочение производится на стержне - оправке) являются волоки с отверстием, имеющим обычно криволинейную образующую и сужающимся по ходу движения (протяжки) деформируемого изделия. Инструмент для волочения, например, труб описан в книге А.А.Королева «Механическое оборудование прокатных и трубных цехов», М., «Металлургия», 1987, с.451-452. Наиболее часто волочению подвергаются трубы с наружным диаметром 40...80 мм и с толщиной стенки 2,2...3,5 мм, а величина вытяжки (удлинения) при этом находится в пределах 1,5...1,8.The main tool for drawing such pipes with a decrease in their diameter (and wall thickness — if drawing is done on a mandrel bar) are dies with an aperture that usually has a curvilinear generatrix and tapers along the direction of movement (pulling) of the deformable product. A tool for drawing, for example, pipes is described in the book by A. A. Korolev “Mechanical equipment of rolling and pipe shops”, M., “Metallurgy”, 1987, p. 515-452. Pipes with an outer diameter of 40 ... 80 mm and with a wall thickness of 2.2 ... 3.5 mm are most often drawn, and the amount of drawing (elongation) in this case is within 1.5 ... 1.8.

Известно устройство для волочения, в корпусе которого размещена кулачковая муфта, снабженная приводом ее вращения, и волока, закрепленная внутри одной из полумуфт, установленной с возможностью осевого перемещения (см. а.с. СССР №1424902, кл. В21С 3/14, опубл. в БИ №35, 1988 г.). Это устройство пригодно только для волочения изделия одного диаметра (без замены волоки).A device for drawing is known, in the housing of which there is a cam clutch equipped with a drive for its rotation, and a die fixed inside one of the coupling halves mounted with the possibility of axial movement (see AS USSR No. 1424902, class B21C 3/14, publ. . in BI No. 35, 1988). This device is only suitable for drawing products of the same diameter (without replacing the die).

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является инструмент волочения, описанный в книге П.И.Нолухина и др. «Прокатное производство», М., «Металлургия» 1982, с.662-663, рис.412.The closest analogue to the claimed device is a drawing tool described in the book of P.I. Nolukhin and others. "Rolling production", M., "Metallurgy" 1982, S. 662-663, Fig. 412.

Этот инструмент содержит корпус (люнет) с установленной в нем волокой и характеризуется тем, что волока выполнена в виде кольца, диаметр рабочего отверстия которого уменьшается в направлении волочения. Недостатком известного инструмента также является пригодность его для получения труб только одного диаметра и невозможность производства изделий переменного диаметра с использованием одной и той же волоки.This tool contains a housing (lunette) with a wire installed in it and is characterized in that the wire is made in the form of a ring, the diameter of the working hole of which decreases in the direction of drawing. A disadvantage of the known tool is its suitability for producing pipes of only one diameter and the inability to manufacture products of variable diameter using the same die.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей волочильного инструмента за счет получения изделий переменного диаметра и снижение производственных затрат процесса волочения.The technical task of the present invention is to expand the technological capabilities of the drawing tool by obtaining products of variable diameter and reduce production costs of the drawing process.

Для решения этой задачи инструмент для волочения преимущественно тонкостенных труб содержит корпус с торцевой стенкой, в которой выполнено отверстие для выхода деформируемой трубы, и установленную в нем волоку с рабочим отверстием, диаметр которого уменьшается в направлении волочения, в отличие от ближайшего аналога между корпусом и волокой установлена ввинчивающаяся в корпус втулка с коническим отверстием, расширяющимся в направлении волочения, причем на конической поверхности втулки выполнены сквозные прямоугольные канавки, отстоящие друг от друга на равных расстояниях, а волока выполнена из круговых секторов трапециевидного сечения с выступами, которые входят в соответствующие им канавки, выполненные на втулке, при этом секторы выполнены с возможностью радиального перемещения в пределах конического отверстия втулки при ее продольном перемещении с изменением площади рабочего отверстия волоки, и секторы уперты в торцевую стенку корпуса; максимальный D и минимальный d диаметры образуемого рабочего отверстия волоки могут быть выполнены с соотношением D/d=1,4...1,6, количество круговых секторов 12...24, а угол наклона образующей конической поверхности втулки к продольной оси инструмента 7°...12°.To solve this problem, a tool for drawing predominantly thin-walled pipes contains a body with an end wall in which a hole for the exit of the deformable pipe is made, and a die installed in it with a working hole, the diameter of which decreases in the direction of drawing, in contrast to the closest analogue between the body and the wire a sleeve is screwed into the housing with a conical hole expanding in the direction of drawing, and through the rectangular grooves are made on the conical surface of the sleeve, They are apart from each other at equal distances, and the die is made of circular sectors of trapezoidal section with protrusions that enter into their corresponding grooves made on the sleeve, while the sectors are made with the possibility of radial movement within the conical opening of the sleeve during its longitudinal movement with changing area the working hole of the die, and the sectors are abutted against the end wall of the housing; the maximum D and minimum d diameters of the formed working hole of the die can be made with the ratio D / d = 1.4 ... 1.6, the number of circular sectors 12 ... 24, and the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the sleeve to the longitudinal axis of the tool 7 ° ... 12 °.

Сущность заявляемого технического решения заключается в принципиальном изменении конструкции волоки - она выполнена не сплошной, а состоящей из отдельных круговых секторов, продольное перемещение которых изменяет диаметр рабочего отверстия (канала) волоки. В результате этого появляется возможность, во-первых, без замены волоки производить трубы разного диаметра и, во-вторых, изготавливать трубы переменного диаметра по их длине.The essence of the proposed technical solution is to fundamentally change the design of the die - it is not made continuous, but consisting of separate circular sectors, the longitudinal movement of which changes the diameter of the working hole (channel) of the die. As a result of this, it becomes possible, firstly, to produce pipes of different diameters without replacing the die and, secondly, to produce pipes of variable diameter along their length.

Предлагаемый инструмент для волочения схематично показан на чертеже.The proposed tool for drawing is schematically shown in the drawing.

Корпус 1 полый цилиндрический, с одной торцевой стенкой 2, расположенной со стороны выхода деформируемой трубы 3 (стрелка - направление ее движения). В стенке 2 выполнено отверстие 4, диаметр которого D_о несколько больше максимального диаметра D рабочего отверстия волоки и протягиваемой трубы.The housing 1 is hollow cylindrical, with one end wall 2, located on the outlet side of the deformable pipe 3 (arrow is the direction of its movement). The wall 2 has an opening 4, whose diameter D _of slightly larger maximum diameter D of the working hole of the die and stretching the tube.

Благодаря наличию резьбы 5 на внутренней поверхности корпуса 1 в него ввинчена втулка 6 с коническим отверстием 7, расширяющимся в направлении волочения. На конической поверхности втулки 6 сделаны сквозные прямоугольные канавки 8, в которые входят соответствующие этим канавкам выступы 9 круговых секторов 10, имеющих трапециевидное поперечное сечение и образующих рабочее отверстие (канал) волоки с криволинейной образующей 11. Под действием горизонтальной составляющей F_г усилия деформации F трубы круговые секторы постоянно упираются в торцевую стенку 2 корпуса 1.Due to the presence of a thread 5 on the inner surface of the housing 1, a sleeve 6 is screwed into it with a tapered bore 7 expanding in the direction of drawing. Through rectangular grooves 8 are made on the conical surface of the sleeve 6, into which protrusions 9 of circular sectors 10 corresponding to these grooves have a trapezoidal cross-section and form a working hole (channel) of the die with a curved generatrix 11. Under the action of the horizontal component F _g , the deformation force F of the pipe circular sectors constantly abut against the end wall 2 of the housing 1.

Инструмент работает следующим образом. Перед задачей в него изделия путем вращения втулки 6 устанавливают необходимую величину диаметра канала волоки, образуемого круговыми секторами 10. При этом последние перемещаются только в радиальном направлении, а их прижим к торцевой стенке 2 происходит за счет воздействия на них (от конической поверхности) усилия при ввинчивании втулки в сторону протяжки.The tool works as follows. Before the task, the products are inserted into it by rotating the sleeve 6 and set the required diameter of the fiber channel formed by circular sectors 10. The latter move only in the radial direction, and they are pressed against the end wall 2 due to the force exerted on them (from the conical surface) by screwing the sleeve towards the broach.

Если же секторы отходят от торцевой стенки (при вращении втулки 6 с ее движением в противоположную сторону), то они будут продвинуты до упора в стенку при задаче в волоку изделия, причем благодаря наличию канавок 8 на втулке 6 и выступов 9 на секторах расстояния между ними останутся равными друг другу. Так как поперечное сечение секторов трапециевидное и сужающееся к центру О волоки, то при радиальном их удалении от этого центра между поверхностями секторов, контактирующих с протягиваемым изделием, образуются щели. Максимальная величина щелей определится какIf the sectors depart from the end wall (when the sleeve 6 rotates with its movement in the opposite direction), then they will be advanced all the way to the wall when the product is drawn into the draw, due to the presence of grooves 8 on the sleeve 6 and projections 9 on the distance sectors between them will remain equal to each other. Since the cross section of the sectors is trapezoidal and tapering to the center of the die, then when they radially move away from this center, gaps form between the surfaces of the sectors in contact with the stretched product. The maximum size of the slots is defined as

δ=(D-d)π/n, мм,δ = (D-d) π / n, mm,

где D и d - соответственно максимальный и минимальный диаметры образуемого рабочего отверстия волоки; n - количество круговых секторов.where D and d are respectively the maximum and minimum diameters of the formed working hole of the die; n is the number of circular sectors.

Втулку 6 фиксируют от возможного проворачивания и приступают к протяжке.The sleeve 6 is fixed from possible rotation and proceed to broach.

Волочение труб может осуществляться как с оправкой, так и без нее. Наличие щелей между круговыми секторами при протяжке стальных труб, как показала опытная проверка (см. ниже), практически не оказывает влияния на наружную их поверхность, состояние которой соответствует потребительским требованиям.The drawing of pipes can be carried out both with a mandrel and without it. The presence of gaps between circular sectors during the broaching of steel pipes, as shown by an experimental test (see below), has practically no effect on their outer surface, the state of which corresponds to consumer requirements.

Опытную проверку заявляемого устройства осуществляли на трубоволочильном стане одной из фирм г.Магнитогорска. С этой целью были изготовлены несколько вариантов предлагаемого инструмента, отличавшиеся между собой величиной D/d (в пределах 1,2...1,8), количеством круговых секторов (n=8...30) и углом наклона образующих конической поверхности втулки (α=5°...15°). Результаты опытов оценивали по качеству получаемых труб с диаметром 30...60 мм из труб - заготовок с ⌀=40...80 мм, изготовленных из сталей с временным сопротивлением σ_в=370...450 МПа.Experimental verification of the claimed device was carried out on a pipe mill of one of the companies of Magnitogorsk. For this purpose, several versions of the proposed tool were made, differing in value D / d (within 1.2 ... 1.8), the number of circular sectors (n = 8 ... 30) and the angle of inclination of the generatrices of the conical surface of the sleeve (α = 5 ° ... 15 °). The experimental results were evaluated by the quality of the obtained pipes with a diameter of 30 ... 60 mm from pipes - billets with ⌀ = 40 ... 80 mm, made of steel with a temporary resistance σ _of = 370 ... 450 MPa.

Наилучшие результаты (выход качественных труб в пределах 98,0...99,3%) при удовлетворительной длительности рабочей кампании инструмента получен при предлагаемых его параметрах, отклонения от оптимальных величин которых ухудшали достигнутые показатели.The best results (yield of quality pipes within 98.0 ... 99.3%) with a satisfactory duration of the tool’s working campaign were obtained with its proposed parameters, deviations from the optimal values of which worsened the achieved indicators.

Так при D/d=1,2...1,3 уменьшился сортамент получаемых труб и большая их часть не получила желаемого упрочнения при деформации. Увеличение D/d до 1,8 сократило длительность рабочей кампании инструмента на 40...70% вследствие возрастания нагрузок, и на некоторых трубах наблюдались продольные риски из-за роста величины щели между секторами волоки. К аналогичному результату привело и уменьшение количество круговых секторов (при n=8...11), а с ростом n (более 24) возросла трудоемкость изготовления и сборки инструмента, а в ряде случаев отмечено разрушение канавок внутреннего корпуса. При α=5°...6° увеличилась длина резьбового участка обоих корпусов, возросли габариты (и стоимость изготовления инструмента), а при α>12° наблюдался повышенный износ резьбы с выходом инструмента из строя.So at D / d = 1.2 ... 1.3, the assortment of pipes obtained decreased and most of them did not receive the desired hardening during deformation. Increasing D / d to 1.8 reduced the duration of the tool’s working campaign by 40 ... 70% due to increased loads, and longitudinal risks were observed on some pipes due to an increase in the gap between the die sectors. A decrease in the number of circular sectors (with n = 8 ... 11) led to a similar result, and with an increase in n (more than 24), the complexity of manufacturing and assembling the tool increased, and in some cases, the destruction of the grooves of the inner case was noted. At α = 5 ° ... 6 °, the length of the threaded section of both cases increased, the dimensions (and cost of manufacturing the tool) increased, and at α> 12 ° there was increased thread wear with the failure of the tool.

Было также опробовано (с положительным результатом) изготовление тянутых труб с переменным диаметром (в пределах 10...5 мм) по их длине. Известный инструмент, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялся ввиду явной его непригодности для достижения цели настоящего изобретения.It was also tested (with a positive result) the manufacture of drawn pipes with a variable diameter (within 10 ... 5 mm) along their length. The well-known tool, selected as the closest analogue (see above), was not tested in the experiments due to its obvious unsuitability for achieving the purpose of the present invention.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом. Принципиально предлагаемый инструмент может использоваться и для волочения прутков из сравнительно мягкой стали при небольших величинах D/d (в пределах 1,1...1,3).Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantage over a known object. The fundamentally proposed tool can also be used for drawing rods of relatively mild steel at small D / d values (within 1.1 ... 1.3).

Выполненный технико-экономический анализ показал, что использование предлагаемого устройства расширит технологические возможности процесса волочения и снизит производственные затраты на него ориентировочно в 1,5 раза.The feasibility study showed that the use of the proposed device will expand the technological capabilities of the drawing process and reduce production costs for it approximately 1.5 times.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Инструмент для волочения тонкостенных труб с исходным диаметром 50...70 мм и толщиной стенки 2,5...3,0 мм на диаметр 40...60 мм без утонения стенки (т.е. без оправки) имеет вид, показанный на чертеже.The tool for drawing thin-walled pipes with an initial diameter of 50 ... 70 mm and a wall thickness of 2.5 ... 3.0 mm to a diameter of 40 ... 60 mm without thinning the wall (i.e. without a mandrel) has the form shown in the drawing.

Величина D/d=60:40=1,5; n=18; α=10°.The value of D / d = 60: 40 = 1.5; n is 18; α = 10 °.

Величина перемещения втулки по горизонтали:The horizontal displacement of the sleeve:

L=(D-d):2tgα=(60-40):2tg10°≈57 мм; резьба - 2 М 120×3. Контактная площадь одного кругового сектора 280 мм².L = (Dd): 2tgα = (60-40): 2tg10 ° ≈57 mm; thread - 2 M 120 × 3. The contact area of one circular sector is 280 mm ² .

Максимальная ширина щели: δ=(D-d)·π/n=(60-40)·π/18=3,5 мм.Maximum slot width: δ = (D-d) · π / n = (60-40) · π / 18 = 3.5 mm.

Диаметр корпуса 180 мм, его длина 100 мм.Case diameter 180 mm, its length 100 mm.

Claims (4)

1. Инструмент для волочения преимущественно тонкостенных труб, содержащий корпус с торцевой стенкой, в которой выполнено отверстие для выхода деформируемой трубы, и установленную в нем волоку с рабочим отверстием, диаметр которого уменьшается в направлении волочения, отличающийся тем, что между корпусом и волокой установлена ввинчивающаяся в корпус втулка с коническим отверстием, расширяющимся в направлении волочения, на конической поверхности которой выполнены сквозные прямоугольные канавки, отстоящие друг от друга на равные расстояния, волока выполнена в виде круговых секторов трапециевидного сечения с выступами, входящими в соответствующие им канавки, выполненные на втулке, при этом секторы установлены с упором в торцевую стенку корпуса с возможностью радиального перемещения в пределах конического отверстия втулки при ее продольном перемещении, с изменением площади рабочего отверстия волоки.1. A tool for drawing predominantly thin-walled pipes, comprising a body with an end wall in which a hole is made for the outlet of the deformable pipe, and a die installed therein with a working hole, the diameter of which decreases in the drawing direction, characterized in that a screw-in screw is installed between the body and the wire a sleeve with a conical hole expanding in the drawing direction, on the conical surface of which a through rectangular groove is made, spaced apart from each other by equal distances The wire is made in the form of circular sectors of trapezoidal section with protrusions included in the corresponding grooves made on the sleeve, while the sectors are mounted with emphasis on the end wall of the housing with the possibility of radial movement within the conical hole of the sleeve during its longitudinal movement, with a change in area working hole die. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что соотношение максимального D и минимального d диаметров образуемого рабочего отверстия волоки составляет D/d=1,4...1,6.2. The tool according to claim 1, characterized in that the ratio of the maximum D and minimum d diameters of the formed working hole of the die is D / d = 1.4 ... 1.6. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что количество круговых секторов равно 12...24.3. The tool according to claim 1, characterized in that the number of circular sectors is 12 ... 24. 4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что угол наклона образующей конической поверхности втулки к продольной оси инструмента составляет 7...12°.4. The tool according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the sleeve to the longitudinal axis of the tool is 7 ... 12 °.