RU2632747C2

RU2632747C2 - Reeling head

Info

Publication number: RU2632747C2
Application number: RU2016140933A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Леонтьев; Юрий Павлович Катаев; Алексей Александрович Лизунов
Original assignee: Виктор Васильевич Леонтьев; Юрий Павлович Катаев; Алексей Александрович Лизунов
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-10-09
Also published as: RU2016140933A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: reeling head contains the roller, mounted in the holder with the coaxial crushing element. The roller is made with the shank, installed in the cavity of the holder by means of the radial-thrust bearings with the ability of radial and axial pressure to the workpiece of the moulded product. The ring crushing element is made of rigid or hard polyurethane elastomer with the density of 930-1260 kg/m³ with the angular coupling of the working end face and the cylindrical surface and it is fixed to the roller with the coverage of at least its cylindrical surface, at that the lower end face is located at the roller free end level leant on the batter, made on the roller from the shank side, with the diameter smaller than the outer diameter of the crushing element.

EFFECT: expansion of technological abilities to draw the hollow products on cylindrical and conical mandrels as well, and with the double curvature and the increase of the sheet metal products forming quality.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к формованию листовых металлических изделий на оправках с различной формой.The invention relates to the field of metal forming, in particular to the formation of sheet metal products on mandrels with various shapes.

Известен пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент. Ось ролика установлена в державке с возможностью свободного вращения. Один из дисков смонтирован на оси, а другой установлен на нем с возможностью совместного вращения и регулировочного осевого перемещения и фиксации. Давильный элемент выполнен в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, таким образом, что витки пружины без зазора примыкают друг к другу (патент RU №2403115 С1. Пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 10.11.2010).Known spring pressing tool for running thin-walled hollow products containing installed in the holder by means of an axis of the roller, made in the form of two disks, between which there is a pressing element. The axis of the roller is mounted in the holder with the possibility of free rotation. One of the disks is mounted on the axis, and the other is mounted on it with the possibility of joint rotation and adjusting axial movement and fixation. The pressure element is made in the form of a coil spring rolled into a ring made of a metal strip having spring properties, so that the spring turns adjoin each other without a gap (patent RU No. 2403115 C1. Spring-loaded pressure tool for running thin-walled hollow products. - MPC : B21D 22/16. - 10/10/2010).

Известен иглоинструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент. Ось ролика установлена в державке с возможностью независимого принудительного вращения. Один из дисков смонтирован на оси, а другой установлен на нем с возможностью совместного вращения и регулировочного осевого перемещения и фиксации. Давильный элемент набран из пучков ворса из металлической проволоки с определенным коэффициентом плотности и выполнен в виде кольца (патент RU №2409438 С2. Иглоинструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 20.01.2011).Known needle tools for running thin-walled hollow products containing installed in the holder by means of an axis of the roller, made in the form of two disks, between which there is a pressure element. The roller axis is mounted in a holder with the possibility of independent forced rotation. One of the disks is mounted on the axis, and the other is mounted on it with the possibility of joint rotation and adjusting axial movement and fixation. The pressure element is drawn from tufts of pile of metal wire with a specific density coefficient and is made in the form of a ring (patent RU No. 2409438 C2. Needle-tool for running thin-walled hollow products. - IPC: B21D 22/16. - 20.01.2011).

Известен инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий ролик, выполненный в виде дисков, расположенных на оси роликодержавки, с давильным элементом, размещенным концентрично оси между дисками. Один из дисков жестко закреплен на оси болтами, а другой установлен с возможностью регулировочного осевого перемещения. Диски соединены между собой шпонкой. Давильный элемент выполнен из полимерного материала. На оси установлена регулировочная гайка с возможностью регулировки жесткости давильного элемента за счет осевого перемещения диска (авт. св. SU №1558534 F1. Инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 23.04.1990). Данное изобретение принято за прототип.A known tool for running thin-walled hollow products containing a roller made in the form of disks located on the axis of the roller holder, with a pressing element placed concentrically to the axis between the disks. One of the disks is rigidly fixed on the axis by bolts, and the other is mounted with the possibility of adjusting axial movement. Disks are interconnected by a key. The pressure member is made of a polymer material. An adjusting nut is installed on the axis with the ability to adjust the stiffness of the pressure element due to the axial movement of the disk (ed. St. SU No. 1558534 F1. Tool for rolling in thin-walled hollow products. - IPC: B21D 22/16. - 23.04.1990). This invention is taken as a prototype.

Основным недостатком известных технических решений является невозможность раскатки продольных и поперечных гофров на обрабатываемой поверхности заготовки, образующихся под обкатной головкой под воздействием радиальных и аксиальных усилий давления при вытяжке изделий из листовых заготовок.The main disadvantage of the known technical solutions is the impossibility of rolling the longitudinal and transverse corrugations on the workpiece surface being formed under the obkatny head under the influence of radial and axial pressure forces when drawing products from sheet blanks.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание конструкции обкатной головки с возможностью вытяжки полых изделий на цилиндрических оправках как конической формы, так и с двойной кривизной с более высоким качеством и производительностью формования листовых металлических изделий.The main task to be solved by the claimed technical solution is the creation of a rolling head design with the possibility of extracting hollow products on cylindrical mandrels of both conical shape and double curvature with higher quality and productivity of forming sheet metal products.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является расширение технологических возможностей вытяжки полых изделий на оправках как цилиндрической или конической формы, так и с двойной кривизной, повышение качества и производительности формования листовых металлических изделий.The technical result achieved by the claimed invention is to expand the technological capabilities of drawing hollow products on mandrels of both a cylindrical or conical shape, and with double curvature, improving the quality and productivity of forming sheet metal products.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной обкатной головке, содержащей установленный в державке ролик с кольцевым давильным элементом из полимерного материала с возможностью свободного вращения, согласно предложенному техническому решениюThe specified technical result is achieved by the fact that in the known rolling head containing a roller mounted in the holder with an annular pressure element of a polymeric material with the possibility of free rotation, according to the proposed technical solution

ролик выполнен с хвостовиком, установленным в полости державки посредством радиально-упорных подшипников с возможностью радиального и аксиального давления на заготовку формуемого изделия, а давильный элемент выполнен из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³, причем с угловым сопряжением рабочего торца и цилиндрической поверхности, и закреплен на ролике с охватом, по меньшей мере, его цилиндрической поверхности;the roller is made with a shank mounted in the cavity of the holder by means of angular contact bearings with the possibility of radial and axial pressure on the workpiece of the molded product, and the pressure element is made of rigid or solid polyurethane elastomer with a density of 930-1260 kg / m ³ , and with angular mating of the working the end face and the cylindrical surface, and is mounted on a roller with coverage of at least its cylindrical surface;

кольцевой давильный элемент выполнен коаксиальным ролику, причем нижним торцом расположен на уровне свободного торца ролика, с упором в уступ, выполненный на ролике со стороны хвостовика, диаметром, меньшим наружного диаметра давильного элемента;an annular pressing element is made coaxial to the roller, the lower end being located at the level of the free end of the roller, with emphasis on a ledge made on the roller from the side of the shank, with a diameter smaller than the outer diameter of the pressing element;

кольцевой давильный элемент расположен на ролике с охватом цилиндрической поверхности и торца, при этом торец ролика выполнен с радиусным сопряжением с его цилиндрической поверхностью;an annular pressing element is located on the roller with the coverage of the cylindrical surface and the end face, while the end face of the roller is made with a radius mate with its cylindrical surface;

ролик и установленный на нем кольцевой давильный элемент выполнены с криволинейными участками образующих цилиндрических поверхностей, причем с углом сопряжения рабочего торца с касательной к криволинейному участку образующей цилиндрической поверхности давильного элемента, по крайней мере, не большим угла сопряжения формуемых поверхностей изделия.the roller and the annular pressure element mounted on it are made with curved sections of the generatrix of the cylindrical surfaces, and with an angle of contact of the working end with a tangent to the curved section of the generatrix of the cylindrical surface of the pressure element, at least not greater than the angle of contact of the molded surfaces of the product.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной обкатной головки, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art carried out by the applicant has made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the declared rolling head. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in the art in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the features of the claimed technical solution have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed technical solution on the achievement of the specified technical result is not revealed. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".

Заявленная обкатная головка может быть реализована на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The declared break-in head can be implemented at any engineering enterprise from well-known materials and accepted technology. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability".

На фиг. 1 показана предлагаемая обкатная головка с кольцевым давильным элементом на цилиндрической поверхности ролика с упором в уступ; на фиг. 2 - то же, с кольцевым давильным элементом на ролике с охватом цилиндрической поверхности и торца; на фиг. 3 - то же, с кольцевым давильным элементом на криволинейном участке образующей цилиндрической поверхности.In FIG. 1 shows the proposed obkatny head with an annular pressing element on the cylindrical surface of the roller with emphasis in the ledge; in FIG. 2 - the same, with an annular pressing element on the roller with the coverage of the cylindrical surface and the end; in FIG. 3 - the same, with an annular pressing element on a curved section of the generatrix of the cylindrical surface.

Сущность предлагаемой обкатной головки заключается в том, что она содержит установленный в державке 1 ролик 2 с коаксиальным давильным элементом 3. Ролик 2 выполнен с хвостовиком 4, установленным в полости державки 1 посредством радиально-упорных подшипников 5 с возможностью радиального и аксиального давления на заготовку 6 формуемого изделия. Кольцевой давильный элемент 3 выполнен из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³, например, марки УР-80 с твердостью по Шору А 80-90 усл. ед. и пределом прочности при растяжении не менее 30 МПа. Кольцевой давильный элемент 3 выполнен с угловым сопряжением рабочего торца и цилиндрической поверхности, причем нижним торцом расположен на уровне свободного торца ролика 2, и закреплен с охватом его цилиндрической поверхности с упором в уступ 7, выполненный со стороны хвостовика 4, диаметром d₁, меньшим наружного диаметра d₂ давильного элемента 3 (фиг. 1). Кольцевой давильный элемент 3 может быть выполнен с охватом цилиндрической поверхности и торца ролика 2, при этом торец ролика 2 сопряжен с его цилиндрической поверхностью радиусом r (фиг. 2). Кольцевой давильный элемент 3 может быть выполнен с криволинейным участком образующей цилиндрической поверхности, эквидистантной к ролику 2, причем с углом α₁ сопряжения рабочего торца с касательной к криволинейному участку образующей цилиндрической поверхности давильного элемента 3, по крайней мере, не большим угла α₂ сопряжения формуемых поверхностей изделия (фиг. 3).The essence of the proposed rolling head is that it contains a roller 2 mounted in the holder 1 with a coaxial pressure element 3. The roller 2 is made with a shank 4 mounted in the cavity of the holder 1 by means of angular contact bearings 5 with the possibility of radial and axial pressure on the workpiece 6 molded product. The annular pressing element 3 is made of hard or solid polyurethane elastomer with a density of 930-1260 kg / m ³ , for example, grade UR-80 with shore hardness A 80-90 condition. units and tensile strength not less than 30 MPa. The annular pressing element 3 is made with angular conjugation of the working end and the cylindrical surface, the lower end being located at the level of the free end of the roller 2 and fixed with the coverage of its cylindrical surface with an emphasis on the ledge 7, made from the side of the shank 4, with a diameter d ₁ smaller than the outer diameter d _{2 of the} pressure element 3 (Fig. 1). The annular pressing element 3 can be made with coverage of the cylindrical surface and the end face of the roller 2, while the end face of the roller 2 is paired with its cylindrical surface of radius r (Fig. 2). The annular pressing element 3 can be made with a curved section of the generatrix of the cylindrical surface equidistant to the roller 2, and with an angle α _{1 of the} pair of the working end with a tangent to the curved section of the cylindrical surface of the forming element 3, at least not greater than the angle α _{2 of the} mouldable product surfaces (Fig. 3).

Обкатная головка работает следующим образом. На оправке 8 цилиндрической или конической формы либо с двойной кривизной производят формование изделий из листовых заготовок 6 методом обкатки ролика 2 с коаксиальным давильным элементом 3 из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³ с усилием давления Р от 200-300 Н до 400-600 H на оправку 8, в зависимости от толщины и предела прочности материала листовой заготовки. При этом радиально-упорные подшипники 5 исключают отклонение ролика 2 и обеспечивают ему свободное вращение вокруг своей оси. Обкатку поверхности заготовки 6 производят обкатной головкой с помощью, например, виброударного инструмента, перемещением ее вокруг оправки 8 или при вращении оправки 8 вместе с заготовкой 6 как вручную, так и на токарном или вертикально-фрезерном станках, в том числе по программе на станках с ЧПУ с продольной подачей S_пр и/или поперечной подачей S_поп обкатной головки. При обкатывании заготовки 6 на ее формуемой поверхности могут появляться продольные и поперечные гофры, которые раскатываются свободно вращающейся обкатной головкой под воздействием радиальных и аксиальных усилий давления Р на оправку 8, от которых полиуретановый эластомер давильного элемента 3 деформируется, увеличивая угол обхвата заготовки 6 на оправке 8, и соответственно, увеличивается и площадь контакта давильного элемента 3 с заготовкой 6, при этом угол на торце давильного элемента 3 деформируется и образует радиус R контакта на заготовке 6, а наличие радиуса r при торце ролика 2 исключает разрушение полиуретанового эластомера давильного элемента 3, что повышает качество и производительность формования изделий.Obkatny head works as follows. On a mandrel 8 of cylindrical or conical shape or with double curvature, the products are formed from sheet blanks 6 by rolling a roller 2 with a coaxial pressure element 3 from a rigid or solid polyurethane elastomer with a density of 930-1260 kg / m ³ with a pressure force P from 200-300 N up to 400-600 N per mandrel 8, depending on the thickness and tensile strength of the sheet material. In this case, angular contact bearings 5 exclude the deflection of the roller 2 and provide it with free rotation around its axis. The surface of the workpiece 6 is run-in using the roll-in head using, for example, a vibrating impact tool, moving it around the mandrel 8 or rotating the mandrel 8 together with the workpiece 6 both manually and on a turning or vertical milling machine, including the program on machines with CNC with longitudinal feed S _pr and / or lateral feed S _pop run-in head. When rolling in the workpiece 6, longitudinal and transverse corrugations can appear on its moldable surface, which are rolled by a freely rotating obkatny head under the influence of radial and axial pressure forces P on the mandrel 8, from which the polyurethane elastomer of the pressure element 3 is deformed, increasing the angle of the workpiece 6 on the mandrel 8 , and accordingly, the contact area of the pressing element 3 with the workpiece 6 also increases, while the angle at the end of the pressing element 3 is deformed and forms the contact radius R Preparations 6, and the presence of radius r 2 at the end of the roller excludes destruction davilnjami polyurethane elastomer member 3, which improves the quality and productivity of molding products.

Использование предложенной конструкции обкатной головки позволяет расширить технологические возможности вытяжки полых изделий на цилиндрических оправках как конической формы, так и с двойной кривизной, повысить качество и производительность формования листовых металлических изделий.Using the proposed design of the rolling head allows you to expand the technological capabilities of the extraction of hollow products on cylindrical mandrels as a conical shape, and with double curvature, to improve the quality and productivity of forming sheet metal products.

Claims

1. Обкатная головка, содержащая установленный с возможностью свободного вращения в державке ролик с кольцевым давильным элементом из полимерного материала, отличающаяся тем, что ролик выполнен с хвостовиком, установленным в полости державки посредством радиально-упорных подшипников с возможностью радиального и аксиального давления на заготовку формуемого изделия, а кольцевой давильный элемент выполнен из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³, имеет угловое сопряжение его рабочего торца с цилиндрической поверхностью и закреплен на ролике с охватом, по меньшей мере, его цилиндрической поверхности.1. A rolling head comprising a roller mounted with the possibility of free rotation in the holder with an annular pressure member made of polymer material, characterized in that the roller is made with a shank installed in the holder cavity by angular contact bearings with the possibility of radial and axial pressure on the workpiece of the molded product and the annular pressure element is made of hard or solid polyurethane elastomer with a density of 930-1260 kg / m ³ , has an angular conjugation of its working end with a cylindrical surface and mounted on a roller with coverage of at least its cylindrical surface.

2. Обкатная головка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой давильный элемент выполнен коаксиальным ролику, причем нижним торцом расположен на уровне свободного торца ролика, с упором в уступ, выполненный на ролике со стороны хвостовика, диаметром, меньшим наружного диаметра давильного элемента.2. An obkatny head according to claim 1, characterized in that the annular pressure member is made coaxial to the roller, the lower end being located at the level of the free end of the roller, with emphasis on the ledge made on the roller from the shank side, with a diameter smaller than the outer diameter of the pressure member.

3. Обкатная головка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой давильный элемент расположен на ролике с охватом цилиндрической поверхности и торца, при этом ролик выполнен с радиусным сопряжением его торца с цилиндрической поверхностью.3. An obkatny head according to claim 1, characterized in that the annular pressing element is located on the roller with the coverage of the cylindrical surface and the end, while the roller is made with a radial conjugation of its end with a cylindrical surface.

4. Обкатная головка по п. 1, отличающаяся тем, что ролик и установленный на нем кольцевой давильный элемент выполнены с криволинейными участками на их образующих цилиндрических поверхностях, причем угол сопряжения между рабочим торцом и касательной к упомянутому криволинейному участку давильного элемента, по меньшей мере, не превышает угол сопряжения между формуемыми поверхностями изделия.4. An obkatny head according to claim 1, characterized in that the roller and the annular pressure element mounted on it are made with curved sections on their forming cylindrical surfaces, and the contact angle between the working end and the tangent to said curved section of the pressure element is at least does not exceed the mating angle between the molded surfaces of the product.