РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ ГЛАДКИХ ОБРУЧАЛЬНЫХ КОЛЕЦ

В схеме действующей технологии производства гладких обручальных колец сегментного профиля из плоских заготовок (шайб) особое место занимает операция раскатки заготовок на заданные диаметры. К раскатанным заготовкам предъявляются жесткие требования по шероховатости поверхности, определяющей уровень съема металла на заключительной операции — полировке. К числу факторов, влияющих на качество поверхности, следует отнести форму и размеры заготовки до и после раскатки, а также геометрию раскатных роликов.

Для оценки деформаций при раскатке нужны сведения об изменении профиля. Опыт показывает, что в широких кольцах за счет уменьшения высоты сечения возрастает диаметр кольца, а его ширина практически остается прежней. Соотношение размеров профиля можно определить расчетным путем по заданным параметрам: объему заготовки, ширине кольца и его внутреннему диаметру, а также радиусу кривизны внешней образующей.

На рис. 1 приведены упрощенный эскиз кольца и обозначения его геометрических элементов. Стандартом на обручальные кольца [1] введены допуски на размеры H, S и D. Значение R дано как справочный размер. В дальнейшем R будет рассматриваться как заданный параметр, так как он определяется выбором радиуса канавки раскатного ролика.

Вычисление размеров и их соотношений можно выполнить на ЭВМ. (За древностью ЭВМ, которой пользовался автор, мы опускаем детали его вычислений и использовавшуюся программу.)

Вычисляют значения H, R, D, V, г_*, δ, Δ, S,Δ/S. Вводимые значения D в соответствии с [1] лежат в интервале 15-25 мм, радиусу кривизны R также придается ряд значений вблизи номинального.

По программе на ЭВМ была рассчитана геометрия некоторых «широких» колец сегментного профиля, выпускаемых ЛПО «Русские самоцветы».

На рис. 2 представлено построенное по этим расчетам семейство кривых, показывающее зависимость отношения минимальной толщины сечения к максимальной (Δ/S) от размера кольца D и радиуса кривизны внешней образующей R. Из данных рис. 2 следует, что, например, раскатка заготовки, имеющей R=13,5 мм, раскатным роликом с радиусом канавки 16 мм от исходного D = 13,75 мм до D = 17 мм не приведет к изменению отношения Δ/S, и, следовательно, относительная деформация краев и середины сечения заготовки будет при раскатке одинаковой. Если же отношение Δ/S в результате раскатки изменяется, деформация в сечении неоднородна: когда степень обжатия в середине сечения выше, чем вблизи кромок кольца, на краях сечения возникают растягивающие напряжения, и заготовка может утратить осевую симметрию («восьмерка»); когда же степень обжатия выше на краях сечения, сжимающие напряжения обеспечивают сохранение осевой симметрии, но середина сечения при этом деформируется не за счет обжатия, а за счет растяжения, и на поверхности может возникнуть рельеф.

Описанная методика расчета позволяет:

— проверить совместимость требований к весу кольца, его ширине H, размеру D, высоте S, радиусу кривизны R;

— оценить распределение деформаций по сечению заготовки в результате операции раскатки для выбора оптимальной геометрии заготовки и инструмента.