BG66052B1

BG66052B1 - An instrument for working to fastening holes

Info

Publication number: BG66052B1
Application number: BG10110089A
Authority: BG
Inventors: Йордан МАКСИМОВ; Галя ДУНЧЕВА
Original assignee: Йордан МАКСИМОВ; Галя ДУНЧЕВА
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2010-12-30
Also published as: BG110089A

Abstract

The method is used for cold widening of holes in structural elements of tough plastic metals subsequently subjected to cyclic external action. It helps create a virtually uniform in the axial direction zone of compressive residual stresses around the worked holes, respectively the cyclically loaded structural elements worked by the method will have a longer fatigue durability. The method consistsof plastic deformation of the hole under the action of axial pressing force applied to a tool with a solid work surface, whose symmetry axis coincides with the axis of the worked hole, while between the tool and the hole there is located without any clearance a thin-walled cylindrical sleeve, the lower part of which is cut along the axis into four or more parts, while its uncut top part is rigidly fixed at the side of entry of the tool. In its cut lower part, which is in contact with the working part of the tool, the hole is conical and widening in the direction of the uncut part, with a coneangle equal to the angle of the conical working surface of the tool. In order to achieve uniform radial displacement of all points of the surface of the pre-drilled hole, the outer surfaces of the working parts of the cut sleeve are conical with a small cone angle and have a rounding radius greater than the radius of the pre-drilled hole. Compressive residual stresses are formed after the tool returns to its original position around the cold expanded hole.

Description

Област на техникатаTechnical field

Изобретението се отнася до инструмент за обработване на скрепителни отвори чрез студено разширение посредством пластично деформиране и може да намери приложение в конструкционни елементи от жилаво-пластични метали, подложени впоследствие на циклично външно натоварване.The invention relates to a tool for treating fastening openings by cold expansion by plastic deformation and can be used in structural elements of sine-plastic metals subsequently subjected to cyclic external loading.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

От US 5 305 627 е известен инструмент за студено разширение на отвори, включващ монолитен цилиндричен дори, като между дорна и повърхността на обработвания отвор е разположена без хлабина цилиндрична тънкостенна втулка. Дорнът има работна част, ограничена от цилиндрична и две конусни повърхнини. Поставената между дорна и отвора тънкостенна втулка е разрязана по цялата си дължина по една образуваща, а заготовката и разрязаната втулка са подпрени с опора, поставена срещу движението на инструмента.U.S. Pat. No. 5,305,627 is known for cold expansion tooling including a monolithic cylindrical even, with a cylindrical thin-walled sleeve located between the mandrel and the surface of the treated opening. The mandrel has a working part limited by a cylindrical and two conical surfaces. The thin-wall sleeve inserted between the mandrel and the hole is cut in its entire length by one forming part, and the workpiece and the cut sleeve are supported by a support, which is against the movement of the tool.

При обработване на скрепителни отвори с известния инструмент се използва разрязана втулка за еднократна употреба. След студено разширение на съответния отвор тънкостенната втулка е негодна за повторна употреба поради наличие на значителни остатъчни деформации.In the treatment of mounting holes with a known tool, a cut disposable sleeve is used. After the cold expansion of the corresponding opening, the thin-walled sleeve is unusable due to the presence of significant residual deformations.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задачата на изобретението е да се създаде инструмент за обработване на скрепителни отвори чрез студено разширение посредством пластично деформиране, който да осигурява образуването на натискова зона по дължината на обработения отвор без да е необходимо използването на разрязана тънкостенна втулка за еднократна употреба.It is an object of the invention to provide a tool for processing cold-expansion fastening openings by means of plastic deformation, which ensures the formation of a pressure zone along the treated opening without the need for the use of a cut thin-walled disposable sleeve.

Задачата е решена като е създаден инструмент за обработване на скрепителни отвори, включващ дорн с цилиндрична и конусна работна част, като между дорна и обработвания отвор е разположена без хлабина разрязана надлъжно цилиндрична втулка. Съгласно изобретението, ци линдричната втулка е разрязана най-малко надве части и включва закрепена неподвижно неразрязана задна част, която представлява 1/5 от общата й дължина. Разрязаната предна част на втулката, контактуваща с работната конусна част на дорна има разширяващ се по посока на неразрязаната задна част конусен отвор, който е с ъгъл на конуса, равен на ъгъла на работната конусна част на дорна.The task was solved by creating a tool for machining the mounting holes, including a mandrel with a cylindrical and conical working part, and between the mandrel and the machined hole is a slit-free cylindrical bushing. According to the invention, the cylindrical sleeve is at least cut in two pieces and includes a fixed, non-cut back, which is 1/5 of its total length. The slit front of the sleeve in contact with the working cone portion of the mandrel has an expanding conical opening extending in the direction of the uncut rear, which has a cone angle equal to the angle of the working cone portion of the mandrel.

При варианти на изпълнение на инструмента, цилиндричната втулка може да бъде разрязана натри, четири или повече работни части.In embodiments of the tool, the cylindrical sleeve may be cut into three, four or more work pieces.

Външните повърхнини на работните части на цилиндричната втулка образуват конусна повърхнина с ъгъл бета на конуса до 0.5° и имат радиус на закръгление R, който е по-голям от радиуса на предварително пробития обработван отвор на заготовката.The outer surfaces of the working parts of the cylindrical sleeve form a conical surface with a beta angle of cone up to 0.5 ° and have a radius of curvature R that is larger than the radius of the pre-drilled workpiece opening.

Предимствата на инструмента, съгласно изобретението, се състоят в осигурената възможност за създаване на зона от остатъчни напрежения на натиск около обработените цилиндрични отвори в конструкционни елементи от жилаво-пластични метали, вследствие на което се повишава тяхната дълготрайност на умора, без да е необходимо използването на разрязана тънкостенна втулка за еднократна употреба.The advantages of the tool according to the invention lie in the possibility of creating a zone of residual compressive stresses around the machined cylindrical openings in the structural members of the plastic-sludge metals, thereby increasing their fatigue life without the need to use cut thin-walled disposable sleeve.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures

Фигура 1 представлява надлъжен разрез през инструмента за обработване на отвори;Figure 1 is a longitudinal section through the hole processing tool;

фигура 2 - напречно сечение по А-А от фиг. 1;FIG. 2 is a cross-sectional view along AA of FIG. 1;

фигура 3 - напречно сечение по В-В от фиг. 1.FIG. 3 is a cross-sectional view along the BB of FIG. 1.

Пример за изпълнение на изобретениетоAn embodiment of the invention

Съгласно едно примерно изпълнение на изобретението, инструментът за обработване на скрепителни отвори включва дорн 1 с цилиндрична работна част 8 и конусна работна част 2. Между дорна 1 и обработвания отвор на заготовката 4 е разположена без хлабина, разрязана надлъжно цилиндрична втулка 3. Втулката 3 е разрязана надлъжно на четири работни части 5, като включва и неразрязана задна част 9, закрепена неподвижно. В разрязаната предна част 10 на втулката 3, контактуваща с работната конус2According to an exemplary embodiment of the invention, the tool for machining the mounting holes includes a mandrel 1 with a cylindrical workpiece 8 and a conical workpiece 2. Between the mandrel 1 and the machined opening of the workpiece 4 is located without a gap, a longitudinally cut cylindrical sleeve 3. The sleeve 3 is longitudinally cut into four work portions 5, including a non-cut back piece 9 fixedly fixed. In the cut front part 10 of the sleeve 3 in contact with the cone2

66052 Bl на част 2 на дорна 1 е изработен конусен отвор 7, разширяващ се по посока на неразрязаната й задна част 9. Ъгълът алфа на конусния отвор е равен на ъгъла на работната конусна част 2 на дорна 1. За получаване на правилна цилиндрична форма на обработения чрез инструмента отвор, четирите работни части 5 на цилиндричната втулка 3 са с външни повърхнини 6, които образуват конусна повърхнина с ъгъл бета на конуса до 0.5° и имат радиус на закръгление R, който е по-голям от радиуса на предварително пробития обработван отвор на заготовката 4. Върху външните повърхнини 6 на работните части 5 на цилиндричната втулка 3 са изработени фаски 11.66052 Bl of part 2 of mandrel 1 is made of a conical hole 7 extending in the direction of its not cut back 9. Angle alpha of the conical opening is equal to the angle of the working conical part 2 of mandrel 1. To obtain the correct cylindrical shape of the tool-machined hole, the four workpieces 5 of the cylindrical sleeve 3 have outer surfaces 6 that form a conical surface with a beta angle of cone up to 0.5 ° and have a radius of curvature R greater than the radius of the pre-drilled hole. of the blank 4. On the outer is the surface 6 of the working parts 5 of the cylindrical sleeve 3 are made chamfers 11.

Използване на изобретениетоUse of the invention

Обработката на цилиндричния скрепителен отвор с инструмента се осъществява в два етапа. През първия етап инструментът се въвежда в предварително пробития отвор, като въвеждането му е улеснено от фаските 11. Върху дорна 1 се прилага осова сила Р_а на натиск, необходима за реализиране на осово преместване h_a на дорна. Работните части 5 на разрязаната втулка 3 извършват премествания h_r към повърхнината на отвора в рамките на еластичните им деформации, при което h « Ь^алфа. Преместването h_r е така избрано, че вследствие на въздействието на работните части 5 на разрязаната втулка 3 върху отвора, материалът около последния провлачва и отворът се разширява.The processing of the cylindrical mounting hole with the tool is carried out in two steps. In the first stage, the tool is introduced into the pre-drilled hole, facilitated by the chamfer 11. On mandrel 1, an axial force P _a is applied to the pressure required to realize axial displacement h _a of mandrel. The work portions 5 of the cut sleeve 3 make displacements h _r to the aperture surface within the elastic deformation thereof, wherein h 1b 2 is alpha. The displacement h _r is so selected that, due to the action of the working parts 5 of the cut sleeve 3 on the opening, the material around the latter is drawn and the opening expands.

Във втория етап дорнът 1 се връща в изходно положение и инструментът се изважда от отвора. След прекратяване на въздействието на работните части 5 върху отвора, на естествения стремеж на материалните частици на заготовката да заемат първоначалното си положение се противопоставя провлачилият слой метал около отвора, чийто диаметър се е увеличил. В резултат от несвободното, възпрепятствано свиване на метала, около отвора възникват остатъчни напрежения на натиск, които, подобно на скоба, затварят съществуващите микропукнатини и възпрепятстват формирането на нови такива. Значително се увеличава дълготрайността на умора на обработвания с инструмента скрепителен отвор на конструкционен елемент от жилаво-пластичен метал, поради образуваната натискова зона от остатъчни напрежения около отвора. Тъй като преместванията на работните части 5 на разрязаната втулка 3 са следствие само на еластични деформации, то след изваждане на инструмента от вече обработения отвор, разрязаната втулка 3 възвръща първоначалната си (не напрегната) форма. По този начин инструментът, респ. разрязаната втулка, може многократно да се използва за студено разширение на следващи отвори.In the second step, the mandrel 1 returns to the starting position and the tool is removed from the opening. Upon termination of the impact of the working parts 5 on the opening, the natural tendency of the material particles of the workpiece to take their initial position is counteracted by the enriched metal layer around the opening, whose diameter has increased. As a result of the free, impeded shrinkage of metal, residual compressive stresses arise around the opening, which, like a clamp, closes existing micro-cracks and prevents the formation of new ones. The fatigue life of the tool-treated anchor of a structural element of sine-plastic metal is significantly increased due to the formed pressure zone of residual stresses around the opening. Since the displacements of the working parts 5 of the cut bushing 3 are due only to elastic deformations, after removal of the tool from the already machined hole, the cut bushing 3 returns to its original (not stressed) shape. In this way, the tool or respectively. the cut bushing can be reused for cold expansion of subsequent openings.

Claims

CLAIMS 1. A tool for machining openings, including even cylindrical and tapered workpieces, with a gap between the mandrel and the workpiece open, without incision, of a cylindrical sleeve, characterized in that the cylindrical sleeve (3) is cut at least two parts and includes a fixed non-cut back part (9) which is 1/5 of its total length, and the cut front part (10) of the sleeve (3) in contact with the working conical part (2) of the mandrel (1) has expanding towards the uncut rear (9) a cone opening (7) having a cone angle equal to the angle of the cone working part (2) of the mandrel (1).

A tool for machining fastening openings according to claim 1, characterized in that the cylindrical sleeve (3) is cut into three, four or more working parts (5).

3. Aperture machining tool according to claims 1 and 2, characterized in that the outer surfaces (6) of the working parts (5) of the cylindrical sleeve (3) form a conical surface with a beta angle of cone up to 0.5 ° and having a radius of curvature R greater than the radius of the pre-drilled workpiece opening (4).