способ сборки деталей с натягом

Формула изобретения

Способ сборки деталей с натягом, включающий соединение деталей и дорнование с наложением на дорн радиальных ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что сначала осуществляют соединение деталей установкой охватываемой детали в отверстие охватывающей детали с образованием сборочного зазора между ними, затем подвергают дорнованию отверстие охватываемой детали, после чего дорн перемещают в направлении, обратном рабочему ходу, при одновременном наложении на него радиальных ультразвуковых колебаний с амплитудой, равной 18-22 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам сборки деталей типа втулка - корпус с натягом путем дорнования, в частности, тонкостенных деталей.

Известен способ сборки головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающий соединение деталей установкой стакана форсунки в верхнее и нижнее гнезда с образованием кольцевого зазора, центрирование и фиксацию стакана дорнованием внутренней поверхности стакана форсунки (см. а.с. №1717857, МПК⁵ F 02 I 1/24, опубл. 1992).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ сборки деталей с натягом, включающий соединение деталей и дорнование с наложением на дорн ультразвуковых колебаний (УЗК), при этом сначала по сопрягаемой поверхности охватывающей детали создают остаточные напряжения сжатия путем дорнования с наложением на дорн УЗК с амплитудой, равной 20-22 мкм, образуют сборочный зазор между деталями, затем соединяют их, после чего осуществляют выборку сборочного зазора за счет остаточных напряжений сжатия (см. а.с. №1199557, МПК⁴ В 23 Р 11/02, опубл. 1985).

Недостатком описанных способов является ограниченная область применения вследствие обеспечения сборки деталей с натягом путем дорнования сквозных отверстий обрабатываемой детали на проход дорна. Невозможность сборки деталей с натягом дорнованием глухих отверстий обусловлена трудностью перемещения дорна в направлении, обратном рабочему ходу, после окончания дорнования из-за возникновения упругих остаточных напряжений, возникающих на внутренней поверхности обработанной детали, что приводит к ухудшению качества обработанной поверхности и ослаблению плотности соединения деталей.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения области применения способа при сохранении высокого качества соединения деталей и обработки поверхности отверстия охватываемой детали вследствие осуществления сборки деталей с натягом путем дорнования сквозного или глухого отверстия детали за счет обеспечения после дорнования возможности перемещения дорна в направлении, обратном рабочему ходу.

Для достижения названного технического результата в способе сборки деталей с натягом сначала осуществляют соединение деталей установкой охватываемой детали в отверстие охватывающей детали с образованием сборочного зазора между ними, затем подвергают дорнованию отверстие охватываемой детали, после чего дорн перемещают в направлении, обратном рабочему ходу, при одновременном наложении на него радиальных ультразвуковых колебаний с амплитудой, равной 18-22 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц.

Перемещение дорна в направлении, обратном рабочему ходу, обеспечивается увеличением диаметра отверстия охватываемой детали после дорнования наложением на дорн радиальных ультразвуковых колебаний с амплитудой, равной 18-22 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц. Это позволяет расширить область применения способа при сохранении высокого качества сборки и обработки внутренней поверхности детали дорнованием за счет возможности сборки деталей с натягом как со сквозным, так и с глухим отверстием путем дорнования.

При амплитуде УЗК, наложенных на дорн, ниже 18 мкм происходит увеличение силы трения, затрудняющее перемещение дорна в направлении, обратном рабочему ходу.

При амплитуде УЗК более 22 мкм и частоте УЗК ниже 20 кГц происходит увеличение температуры в узле ультразвуковой волны, что приводит к разупрочнению поверхностного слоя отверстия охватываемой детали.

При частоте УЗК более 22 кГц ухудшается качество поверхности обрабатываемого дорнованием отверстия охватываемой детали, а именно отклонение от формы.

Данный способ применяют для сборки деталей с натягом путем дорнования, где в качестве охватываемой детали может быть использована тонкостенная деталь с соотношением наружного диаметра к внутреннему не более 1,2 мм.

Способ сборки деталей с натягом осуществляют следующим образом.

Сначала осуществляют соединение деталей установкой охватываемой детали, например тонкостенной втулки, в отверстие охватывающей детали, например корпуса, с образованием сборочного зазора между ними по посадкам f7 и f8. Затем подвергают дорнованию внутреннюю поверхность втулки. Этим выбирают сборочный зазор и обеспечивают высокое качество прессового соединения, создавая плотность посадки за счет возникновения после дорнования упругих напряжений, действующих со стороны корпуса на втулку и со стороны втулки на корпус. После чего дорн перемещают в направлении, обратном рабочему ходу, при одновременном наложении на него радиальных УЗК с амплитудой, равной 18-22 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц.

В ходе дорнования за счет упругого восстановления внутренний диаметр втулки становится меньше диаметра дорна, что делает невозможным извлечение дорна в направлении, обратном рабочему ходу, не ухудшая качества обработанной поверхности и качества полученного соединения. Чтобы временно увеличить диаметр втулки для обеспечения перемещения дорна в направлении, обратном рабочему ходу, после дорнования на дорн накладывают радиальные УЗК с амплитудой, равной 18-22 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц.

Наложение радиальных УЗК на дорн позволяет, во-первых, снизить упругие напряжения, действующие со стороны втулки и корпуса на дорн, во-вторых, создать временные упругие напряжения, действующие на втулку со стороны дорна, которые способствуют уменьшению диаметра внутреннего отверстия втулки, в-третьих, улучшить качество внутренней поверхности втулки в результате высокочастотных радиальных колебаний дорна, при которых происходит смятие (сглаживание) неровностей на внутренней поверхности втулки, в-четвертых, повысить эффективность применения смазочных материалов, что приводит к снижению коэффициента трения дорна о втулку.

Пример конкретного осуществления предложенного способа.

Производят сборку неподвижного прессового соединения втулки с наружным диаметром 24,9 мм и внутренним диаметром 21 мм и корпуса с внутренним диаметром 25 мм. Сначала осуществляют соединение деталей установкой втулки в отверстие корпуса с образованием сборочного зазора между ними. Затем подвергают внутреннюю поверхность втулки дорнованию дорном, диаметр которого равен 21,3 мм, ширина цилиндрической ленточки 2 мм и угол заборного конуса 14. Дорнование осуществляют на гидравлическом прессе, оснащенном устройством для ультразвуковой обработки и ультразвуковым генератором. При этом используют дорн резонансного диаметра, преобразующий продольные УЗК в радиальные. В процессе дорнования выбирают сборочный зазор и получают неподвижное соединение при одновременно качественной обработке внутренней поверхности отверстия втулки.

Таким образом, использование предлагаемого способа способствует расширению области применения при сохранении высокого качества вследствие возможности сборки деталей с натягом путем дорнования как глухих, так и сквозных отверстий охватываемой детали, за счет возможности осуществления перемещения дорна после дорнования в направлении, обратном рабочему ходу.