CN107405676A - 用于局部直径扩大的套筒 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于局部直径扩大的套筒，其中，通过在工件的轴线的方向上将压力施加于工件同时在与轴线相交的方向上将能量施加于工件而扩大工件的在支撑工件的两端部的一对保持器单元之间的一部分，从而在保持器单元之间形成直径扩大部。套筒设置在至少一个保持器单元中，从而以配合的方式支撑工件的端部中的至少一个端部。套筒具有至少两个部分，其中一个部分当完成局部直径扩大时接触直径扩大部，使得能够仅替换接触直径扩大部的部分。

Description

用于局部直径扩大的套筒

技术领域

本发明涉及一种用于在工件的局部直径扩大期间支撑工件的端部的套筒。

背景技术

现有技术的轴径扩大设备具有一对保持器单元以支撑工件的两端，并且构造成通过在轴向上将压力施加于工件同时在与轴向相交的方向上重复地将能量施加于工件而在径向上扩大工件的在保持器单元之间的一部分(局部直径扩大)(例如，参见JP2011-156568A)。为了保持和支撑工件的端部，轴径扩大设备的各个保持器单元具有带有通孔或有底孔的套筒。

在局部直径扩大中，在工件的端部配合到套筒内的状态下，通过在轴向上将压力施加于工件同时在与轴向相交的方向上重复地将能量施加于工件而使工件塑性变形。从而，在局部直径扩大期间或局部直径扩大之后容易发生咬粘(seizure)。

一旦发生咬粘，则工件的端部的表面变得粗糙、损坏和/或变形，使得产品质量下降。套筒也被损坏。即使抛光，已经发生咬粘的套筒也不能原样使用。因此，需要替换套筒。此外，取决于工件和/或套筒，在比较短的时间内发生这样的咬粘，导致套筒的寿命短。

发明内容

本发明的说明性方面提供了一种能够长时间地防止产品质量的恶化和套筒的损坏的用于局部直径扩大的套筒。

根据本发明的说明性方面，提供了一种用于局部直径扩大的套筒，其中，通过在工件的轴线的方向上将压力施加于所述工件同时在与所述轴线相交的方向上将能量施加于所述工件而扩大所述工件的在支撑所述工件的两端部的一对保持器单元之间的一部分，从而在所述保持器单元之间形成直径扩大部。所述套筒设置在至少一个所述保持器单元中，从而以配合的方式支撑所述工件的至少一个所述端部。该套筒包括：第一套筒部，该第一套筒部包括第一配合部，所述工件的至少一个所述端部配合到该第一配合部内；第二套筒部，该第二套筒部包括第二配合部，所述工件穿过所述第二配合部配合，以从所述第二套筒部的一端延伸到相对端，所述第二套筒部布置在所述第一套筒部的一侧以面对所述直径扩大部；和同轴紧固部，该同轴紧固部构造成将所述第一套筒部与所述第二套筒部互相紧固，使得所述第一配合部与所述第二配合部互相同轴抵接。所述同轴紧固部包括：凹部，该凹部收纳所述第一套筒部和所述第二套筒部，并且具有内周面，所述第一套筒部和所述第二套筒部的外周面配合到该内周面；和连接部，该连接部设置在所述凹部中，以在所述轴线的方向上将所述第一套筒部与所述第二套筒部互相连接和紧固。

所述第二配合部包括以曲面的形式朝着所述直径扩大部扩展的圆化部。所述圆化部可以包括具有不同的曲率半径的曲面的组合。

所述第二套筒部可以包括：内套筒，所述工件的所述端部穿过该内套筒配合，并且该内套筒具有当完成所述局部直径扩大时接触所述直径扩大部的端面；和外套筒，该外套筒收缩配合于所述内套筒的外周。所述内套筒的所述端面的外周缘设置成从接触所述直径扩大部的部位径向向外远离。

根据本发明的说明性方面，提供了一种用于局部直径扩大的套筒，其中，通过在工件的轴线的方向上将压力施加于所述工件同时在与所述轴线相交的方向上将能量施加于所述工件而扩大所述工件的在支撑所述工件的两端部的一对保持器单元之间的一部分，从而在所述保持器单元之间形成直径扩大部。套筒设置在至少一个所述保持器单元中，从而以配合的方式支撑工件的至少一个所述端部。该套筒包括：内套筒，所述工件的一个所述端部配合到该内套筒内，并且该内套筒具有当完成所述局部直径扩大时接触所述直径扩大部的端面；和外套筒，该外套筒收缩配合于所述内套筒的外周。所述内套筒的所述端面的外周缘设置成从接触所述直径扩大部的部位径向向外远离。

根据下面的说明书、附图和权利要求，本发明的其它方面和优点将是明显的。

附图说明

图1是内部布置了根据本发明的实施例的套筒的一对保持器单元的截面图。

图2是图示出在完成局部直径扩大之后的状态的套筒中的一个套筒的截面图。

图3是内部布置了根据本发明的另一个实施例的套筒的一对保持器单元的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。作为一个实例，下面描述的套筒适于在轴径扩大设备中使用，该轴径扩大设备用于在具有圆形截面形状的金属轴工件的中间部处形成直径扩大部。

如图1和2所示，轴径扩大设备具有一对保持器单元10以支撑工件W的两端部，并且在轴线L的方向上将压力施加于工件W，并且同时在与轴线L相交的方向上重复地将能量施加于工件W。

套筒20布置在各个保持器单元10中，从而以配合的方式支撑工件W的相应的端部。各个套筒20具有：第一套筒部21，工件W的端部配合到该第一套筒部21内；第二套筒部22，该第二套筒部22布置在第一套筒部21的一侧以面对直径扩大部Wf，并且工件W穿过该第二套筒部22被配合成从第二套筒部22的一端延伸到相对端；和同轴紧固部23，该同轴紧固部23构造成将第一套筒部21与第二套筒部22互相紧固，使得第一套筒部21与第二套筒部22互相同轴抵接。

第一套筒部21具有筒状的内套筒25a和收缩配合到内套筒25a的外周上的外套筒26a。第一套筒部21具有带有圆形截面形状的外形，使得第一套筒部21收纳在各个保持器单元10的凹部11中。以底孔的形式构成的第一配合部27a设置在第一套筒部21内。第一配合部27a具有工件W的端部的外周面配合到其内的圆形截面形状。

工件W的端面能够抵接的底部设置在第一套筒部21中。然而，该底部可以不设置在第一套筒部21中，并且第一套筒部21可以构造成通孔的形式。第一套筒部21可以具有用于在局部直径扩大之后取出工件的结构。

第二套筒部22包括筒状或环状的内套筒25b和收缩配合到内套筒25b的外周上的外套筒26b。第二套筒部22具有带有圆形截面形状的外形，使得第二套筒部22收纳在各个保持器单元10的凹部11中。构造成通孔的形式的第二配合部27b设置在第二套筒部22中。第二配合部27b具有圆形截面形状，其直径等于或大于第一配合部27a的直径。工件W配合到第二配合部27b内，以从第二配合部27b的一端延伸到相对端。

第二套筒部22的第二配合部27b在直径扩大部Wf侧具有圆化部28，使得第二配合部27b沿着其轴线以曲面的形式扩展。在局部直径扩大期间，工件W在接触第二套筒部22的端面侧的同时形成。因此，容易在圆化部28处发生诸如磨损这样的物理恶化。

圆化部28的曲率半径可以是恒定的，但是可以平滑地组合具有互相不同的曲率半径的曲面以形成复合圆化部，使得可以将在局部直径扩大期间的工件W中的应力可能容易地集中的部位处的曲率半径设定得比其它部位处的曲率半径大。利用构造为这样的复合圆化部的圆化部28，能够分散应力，从而防止工件W在局部直径扩大期间破裂。

可以将曲率半径设定得大的部位设置在曲率半径小的部位之间。例如，曲率半径与其它部位的曲率半径不同的部分的位置或尺寸可以取决于预先在试样中发生破裂等的部位。

在第一套筒部21和第二套筒部22中，内套筒25a、25b分别通过收缩配合与外套筒26a、26b一体化。这里，使得内套筒25a、25b的外径和外套筒26a、26b的内径在第一套筒部21和第二套筒部22中大约相同。内径和外径相干涉地设置并且以足够的强度互相接合，从而允许在局部直径扩大期间基于材料的拉伸强度、弹性模量、收缩配合温度、热膨胀系数等而施加载荷。将外径和内径设定得足够大，以提供至少作为按压模具的强度。

并且，对于根据实施例的套筒，与如在按压模具中施加的稳定压力不同地，施加于套筒的各个部分的压力在局部直径扩大期间极大地改变。因此，除了提供像按压模具一样的强度之外，还需要提供足够高以支撑在局部直径扩大期间极大地改变并且局部地施加的压力的强度。特别是在第二套筒部22中，如图2所示，直径扩大部Wf在接触内套筒25b的端面的同时形成。因此，将内套筒25b的端面处的面对直径扩大部Wf的外周缘25e设置成从接触直径扩大部Wf的部位径向向外远离是有益的。

即，在第二套筒部22中，在局部直径扩大期间，反作用力从直径扩大部Wf施加于内套筒25b。当这样的反作用力重复地施加于内套筒25b的端面的外周缘25e时，在外周缘25e中产生诸如破裂这样的损害。

从而，在内套筒25b的外周缘25e从当完成局部直径扩大时接触直径扩大部Wf的部位向外分离的同时，提供了收缩配合的接合强度，从而能够防止损害。

在不损害内套筒25b的外周缘25e的状态下，外周缘25e分离的距离不受特别限制。例如，当完全形成直径扩大部Wf时，外周缘25e可以从直径扩大部Wf径向向外分离至少10mm。

另外，在第一和第二套筒部21、22中，工件W需要能够在局部直径扩大之前可移除地插入到第一配合部27a和第二配合部27b内。在局部直径扩大期间，第一配合部27a与第二配合部27b需要互相配合，使得第一配合部27a和第二配合部27b不能轴向、径向或周向移动。在局部直径扩大之后，第一配合部27a和第二配合部27b需要能够被移除。为此，可以对第一和第二配合部27a、27b的内表面和直径扩大部Wf侧的端面进行用于提高可滑动性的表面处理。

同轴紧固部23使第一套筒部21与第二套筒部22互相同轴接触，并且将第一套筒部21与第二套筒部22互相紧固，从而在局部直径扩大期间支撑压力。

在根据实施例的同轴紧固部23中，凹部11设置在保持器单元10的保持器本体10a中。第一和第二套筒部21、22收纳在凹部11中，并且第一套筒部21和第二套筒部22的外周面配合于凹部11的内周面。从而，第一配合部27a与第二配合部27b精确地同轴安置，从而防止径向移位。此外，第二套筒部22、第一套筒部21和保持器本体10a以该顺序利用设置在凹部11中的紧固件29(连接部的一个实例)轴向连接和固定，从而防止径向和周向移位。

在第一套筒部21和第二套筒部22紧固于同轴紧固部23的状态下，优选地，第二配合部27b的直径等于或大于第一配合部27a的直径，使得不存在截面形状在套筒20内扩大的部分。

另外，在第一套筒部21与第二套筒部22紧固的状态下，优选地，在第一配合部27a的内周面与第二配合部27b的内周面之间不存在间隙。从而，在套筒20内不形成突出的毛刺。

例如，可以以下面的方式进行使用如此构成的套筒20的工件W的局部直径扩大。

如图1所示，第一和第二套筒部21、22固定于一对保持器单元10，并且工件W的相对的端部分别支撑在套筒20上。在一对保持器单元10已经沿着它们的轴线L相对加压的状态下，保持器单元10被驱动为在被驱动旋转的同时互相倾斜。从而，如图2所示，能够在保持器单元10之间的工件W中形成直径扩大部Wf。

根据如此进行的用于局部直径扩大的各个套筒20，第一配合部27a与第二配合部27b通过同轴紧固部23互相产生同轴接触，使得第一配合部27a与第二配合部27b能够互相固定。从而，在第一与第二配合部27a、27b连续地连接的状态下，能够在局部直径扩大期间支撑工件W的端部。

由于第一配合部27a和第二配合部27b是同轴的，所以能够防止由于第一套筒部21与第二套筒部22之间的未对准引起的失败。例如，能够防止在工件W的端部处发生诸如离心这样的变形或诸如划痕这样的损害，或者能够防止套筒20损坏。另外，防止工件W卡在套筒20中，并且能够在局部直径扩大之后移除工件W。因此，即使利用套筒20的分割结构，也能够对工件W进行局部直径扩大。

根据该套筒20，由于第一套筒部21与第二套筒部22利用同轴紧固部23固定的这样的分割结构，所以当在局部直径扩大期间发生物理恶化时，能够仅分离和修复第二套筒部22。因此，能够防止由于物理恶化引起的咬粘，以防止诸如工件W的端部的表面的粗糙度这样的产品质量的恶化、工件W的端部的损坏或变形、套筒20的损坏等，从而能够容易地延长套筒20的寿命。

即，在局部直径扩大中，在轴向上将压力施加于工件W，并且同时在与轴向相交的方向上重复地将能量施加于工件W，以使工件W极大地塑性变形。因此，在以高压接触工件W的状态下，载荷重复地作用于套筒20的面对直径扩大部Wf的一侧。从而，可能容易地在套筒20的直径扩大部Wf侧产生物理恶化。为了解决该问题，在套筒20中，仅能够分离和修复第二套筒部22，以有效地防止这样的咬粘，使得能够容易地延长套筒20的寿命。

另外，根据用于局部直径扩大的套筒20，同轴紧固部23将第一套筒部21和第二套筒部22收纳到保持器单元10的凹部11内，并且第一套筒部21与第二套筒部22通过凹部11内的紧固件29轴向连接和固定。因此，不需要将第二套筒部22安置在保持器本体10a的外部，但是能够使得套筒20整体上紧凑。

另外，第一套筒部21和第二套筒部22的外周面利用同轴紧固部23配合和固定于保持器单元10的凹部11的内周面。从而，能够利用简单构造支撑由于工件W的局部直径扩大引起的高压，使得能够防止套筒21、22之间的轴向未对准。结果，能够防止由于第一配合部27a与第二配合部27b之间的未对准而引起的局部直径扩大的失败。例如，能够防止在工件W的端部发生诸如离心这样的变形或诸如划痕这样的损害，或者防止套筒20损坏。

此外，根据该用于局部直径扩大的套筒20，由于其中套筒20的端面处的内套筒25b的外周缘25e设置成从接触直径扩大部Wf的部位径向向外远离的分割结构，所以能够防止在局部直径扩大期间从直径扩大部Wf施加于内套筒25b的力可能直接传递到外周缘25e从而使内套筒25b的外周缘25e或外套筒26b的内周缘破裂的事件。

虽然已经参考特定的示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例，并且本领域技术人员将要理解的是，可以在不背离由附加的权利要求限定的本发明的范围的情况下做出各种修改和改进。

例如，在上述实施例中，安装在一对保持器单元10上的套筒20均是分割的，但是可以仅一个套筒20具有分割结构。

另外，在上述实施例中，虽然各个套筒20分为均具有内套筒25a、25b和外套筒26a、26b的第一和第二套筒部21、22，但是在另一个实例中可以提供图3所示的构造。即，如图3所示，套筒20可以构造成使得第一和第二套筒部21、22组合，使得其包括外套筒26和具有与上述相同的外周缘25e的内套筒25。

此外，第一配合部27a可以形成为通孔，用于防止第一配合部27a与第二配合部27b之间的未对准的工具以及/或者用于按压工件W的端部的部分可以与第一套筒部21分离地设置。

本申请基于2015年3月25日提交的日本专利申请No.2015-063501，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (5)

1.一种用于局部直径扩大的套筒，其中，通过在工件的轴线的方向上将压力施加于所述工件，同时在与所述轴线相交的方向上将能量施加于所述工件，而扩大在支撑所述工件的两端部的一对保持器单元之间的所述工件的一部分，从而在所述保持器单元之间形成直径扩大部，所述套筒设置在至少一个所述保持器单元中，从而以配合的方式支撑所述工件的至少一个所述端部，所述套筒包括：

第一套筒部，该第一套筒部包括第一配合部，所述工件的一个所述端部配合到所述第一配合部内；

第二套筒部，该第二套筒部包括第二配合部，所述工件穿过所述第二配合部配合成从所述第二套筒部的一端延伸到相对端，所述第二套筒部布置于所述第一套筒部的一侧，以面对所述直径扩大部；以及

同轴紧固部，该同轴紧固部构造成将所述第一套筒部与所述第二套筒部互相紧固，使得所述第一配合部与所述第二配合部互相同轴抵接，

其中，所述同轴紧固部包括：凹部，该凹部收纳所述第一套筒部和所述第二套筒部，并且具有内周面，所述第一套筒部和所述第二套筒部的外周面配合到所述内周面；和连接部，该连接部设置在所述凹部中，以在所述轴线的方向上将所述第一套筒部与所述第二套筒部互相连接和紧固。

2.根据权利要求1所述的套筒，其中，所述第二配合部包括圆化部，该圆化部以曲面的形式朝着所述直径扩大部扩展。

3.根据权利要求2所述的套筒，其中，所述圆化部包括具有不同的曲率半径的曲面的组合。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的套筒，其中，所述第二套筒部包括：内套筒，所述工件的所述端部穿过该内套筒而配合，并且该内套筒具有当完成所述局部直径扩大时接触所述直径扩大部的端面；和

外套筒，该外套筒收缩配合于所述内套筒的外周，

其中，所述内套筒的所述端面的外周缘设置成从接触所述直径扩大部的部位径向向外远离。

5.一种用于局部直径扩大的套筒，其中，通过在工件的轴线的方向上将压力施加于所述工件，同时在与所述轴线相交的方向上将能量施加于所述工件而扩大在支撑所述工件的两端部的一对保持器单元之间的所述工件的一部分，从而在所述保持器单元之间形成直径扩大部，所述套筒设置在至少一个所述保持器单元中，从而以配合的方式支撑所述工件的至少一个所述端部，所述套筒包括：

内套筒，所述工件的一个所述端部配合到该内套筒内，并且该内套筒具有当完成所述局部直径扩大时接触所述直径扩大部的端面；以及

外套筒，该外套筒收缩配合于所述内套筒的外周，

其中，所述内套筒的所述端面的外周缘设置成从接触所述直径扩大部的部位径向向外远离。