CC BY
11
УДК 621.777
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШТАМПА С ДИНАМИЧЕСКИМ ЦЕНТРИРОВАНИЕМ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СОЗДАНИЯ РОЛИКОВ
ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ
П.В. Крутиков, Н.А. Самсонов, Н.В. Петрухин
Рассматривается технология изготовления роликов приводных цепей с применением специального способа холодного выдавливания. Предлагается оптимальная геометрия инструмента, позволяющая многократно повысить стойкость инструмента.
Ключевые слова: приводные цепи, ролик, комбинированное выдавливание, комплексное выдавливание, штамп с динамическим центрированием.
Приводные цепи являются одним из наиболее перспективных видов передач. Среди приводных цепей различают втулочные и роликовые. Последние отличаются тем, что для уменьшения трения в конструкцию добавлен ролик, свободно вращающийся на втулке, что позволяет избегать заклинивания цепи при перекосе и ее быстрого износа (рис. 1).
Рис. 1. Схема приводной цепи
Роликовые цепи по износостойкости на порядок превосходят другие типы приводных цепей при одинаковых прочностных характеристиках. Приводные роликовые цепи пользуются большим спросом на рынке машиностроительной продукции. В Тульской области их изготовлением занимается Тульский завод цепей, который изготавливает одно-, двух- и трехрядные цепи по ГОСТ 13568-97. Главной деталью, определяющей вы-
64
сокую износостойкость цепи, является ролик, к качеству которого предъявляют высокие требования. Его изготавливают из легированной стали (20ХМ). Ввиду большой номенклатуры приводных цепей диаметры роликов меняются от 8 до 44 мм, а их высоты - от 3 до 58 мм. Конструкция приводной роликовой цепи показана на рис. 1.
В приводной роликовой цепи ролик (рис. 2) испытывает наибольшие нагрузки, высокое значение трения на контактных поверхностях, и критическим образом влияет на износ приводного устройства. В связи с высокими требованиями к современным цепным передачам, которые иногда используются и в химически агрессивных средах, целесообразно применять не только легированные, но и коррозионно-стойкие стали.
Рис. 2. Схема ролика
В настоящее время существуют несколько способов изготовления роликов, однако все они имеют те или иные недостатки, которые отрицательно влияют на потребительские качества и стоимость конечного продукта.
После рассмотрения существующих методов изготовления роликов был сделан вывод, что наиболее целесообразным в данном случае является технология холодного выдавливания роликов [1]. Это позволит использовать такие достоинства выдавливания как:
1) высокая скорость изготовления роликов;
2) низкий уровень брака и отходов;
3) отсутствие необходимости в высококвалифицированном обслуживании.
Все вышеперечисленные факторы способствуют уменьшению стоимости конечного продукта с одновременным ростом его качества.
К недостаткам выдавливания следует отнести:
1) низкую стойкость инструмента;
2) появление вырывов и сколов металла;
3) возможность появления разностенности.
Также в связи с низкой устойчивостью пуансона на изгиб обратное выдавливание невозможно применять для изготовления роликов с отношением высоты к внутреннему диаметру больше двух.
Все это в настоящее время делает невозможным изготовление роликов обратным выдавливанием, так как существующая технология не может обеспечить необходимые потребительские качества конечного продукта.
Предлагается применять комбинированное выдавливание роликов с перемычкой внутри. Этот способ позволяет изготавливать ролики с отношением высоты к внутреннему диаметру в диапазоне от 0,5 до 4. Причем верхний предел этого диапазона больше максимального значения предлагаемого в существующих справочниках. Метод комбинированного выдавливания был выбран как наиболее перспективный в данной области в связи с наличием критических достоинств и возможности устранения дефектов, характерных для него. На рис. 3 показан полуфабрикат изделия, получаемый в процессе выдавливания.
Рис. 3. Схема полуфабриката изделия
66
Для предлагаемой технологии изготовления роликов была разработана твердотельная [3] модель штампа для комбинированного выдавливания. Штамп был спроектирован для рассматриваемой совокупности линейных размеров ролика (рис. 4). Он состоит из нижней плиты 1, на которую с помощью винтов крепится матрицедержатель 2 с матрицей выдавливания 3 и плоскоконусным контрпуансоном 4. Винты 5 с делительной шкалой на фланцах и клинья 6 позволяют динамически центрировать инструмент, что позволит избежать разностенности получаемых роликов. Чтобы исключить возможность заклинивания ролика в матрице при обратном ходе пресса, предлагается использовать выталкиватель 7, действующий на деталь с помощью передающих штифтов 8.
На верхней плите 9 крепится пуансон 10 с помощью пуансонодер-жателя 11, цанги 12 и гайки 13, навинчивающейся на резьбу пуансонодер-жателя 11, который в свою очередь крепится к верхней плите штампа 9 при помощи винтов. Пуансон 10 расширяется к основанию, что увеличивает его стойкость к разрушению.
Для того чтобы не допустить деформации матрицы при выдавливании, вокруг нее размещен бандаж 15, который вместе с ней крепится к матрицедержателю 2 при помощи завинчивающегося кольца 16. Матрица выдавливания 3 опирается на подпятник 17, который обеспечивает достаточно стойкое к деформации основание матрицы для выдавливания, что сделано для исключения возможности его разрушения под действием пуансона 10.
Между двумя плитами помещен съемник, состоящий из пластины 18, направляющих 19, к которым он крепится при помощи гаек 20. Направляющие 19 располагаются в отверстиях нижней плиты 1 и имеют свободный ход. На направляющих располагаются пружины 21, концы которых жестко закреплены к пластине съемника 18 и нижней плите штампа 1. При обратном ходе пуансона 10 съемник под действием силы упругости стаскивает ролик с него.
Для обеспечения точного хода ползуна пресса применяются верхние и нижние направляющие 22 и 23 соответственно, закрепление - по тугой посадке в верхней и нижней плите.
На рис. 4 представлена конструкция штампа для выдавливания. Построение твердотельной модели и чертежей на детали производилось в САПР «КОМПАС» У10 [4].
Проведенные опытные работы показали, что предлагаемая технология позволит значительно улучшить как технические, так и экономические аспекты производства роликов для приводных цепей. Это позволит поднять отечественное машиностроение в данной сфере на качественно новый уровень и обеспечит высокую конкурентоспособность с зарубежными производствами подобного плана.
Рис. 4. Схема штампа
Рассмотренные авторами теоретические и экспериментальные исследования указывают на необходимость и возможность дальнейшего совершенствования технологического процесса комбинированного выдавливания. Первые испытания выдавленных корпусов на эксплуатационные характеристики позволили получить удовлетворительные результаты. Стойкость инструмента при выдавливании в процессе исследований повысилась многократно (с 40 штук вначале до 30 тыс. деталей в конце испытаний), производительность труда возросла в 2,5 раза, себестоимость детали снизилась на 15.. .20 % за счет автоматизации операций и увеличения коэффициента использования металла.
Список литературы
1. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.
2. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров / пер. с англ. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1979. 567 с.
3. Мюррей Д. Solid Works. М.: Лори, 2003. 604 с.
4. Кудрявцев Е.М. КОМПАС-3Б V10. Максимально полное руководство. М.: ДМК Пресс, 2008. 1184 с.
5. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации: учеб. пособие. М.: Металлургия, 1982. 584 с.
6. Евдокимов А.К. Холодное выдавливание сложнопрофильных изделий // Кузнечно-штамповочное производство и обработка металлов давлением. 2005. № 1. С. 9 - 17.
7. Евдокимов А.К. Штампы для холодного выдавливания длинно-осных стаканов // Заготовительное производство в машиностроении. 2009. №11. С. 29 - 32.
Крутиков Петр Валерьевич, асп., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Самсонов Никита Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Петрухин Николай Владимирович, асп., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE STAMP IS USED WITH DYNAMIC CENTERING TOOL FOR CREATING ROLLERS
DRIVE CHAINS
P. V. Krutikov, N.A. Samsonov, N. V. Petrukhin
The technology ofproduction of rollers drive chains with the use of a special method of cold extruding is considered. Optimum geometry of the tool, allowing to greatly increase tool life is proposed.
Key words: drive chains, roller, combined extrusion, complex extrusion, stamped with dynamic centering.
Krutikov Pyotr Valeryevich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Samsonov Nikita Alekseevich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Petruhin Nikolai Vladimirovich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
