Устройство для горячего деформирования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ, содержащее станину, йижнюю плиту со столом, верхнюю плиту с ползуном, расположенным в направляющих станины, в которой установлены шпильки, гидравлические цилиндры со средством изменения жесткости станины, выполненным в виде газожидкостньк аккумуляторов с трубопроводами , снабженными золотниками, обратными клапанами и дросселем, отличающееся тем, что, с целью надежности и снижения металлоемкости, оно снабжено дополнительными направляющими, р змещенными на станине, последняя выполнена коробчатого типа, гидравлические цилиндры вьатолнены в виде гидрогаек , связанных со шпильками, а стол установлен.в дополнительных направляняцих с возможностью возвратнопоступательного перемещения в направлении , совпадающем с направлением перемещения ползуна.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«Е OI)

3 02

cw4В21J1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬ9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aetoacHOMV СВАТОВСТВУ (21) 3737369/25-27 (22) 30.03.84 (46) 30. 11. 85. Бюп. Н 44 (71) Московский автомеханический институт (72) И.К. Токарев, А.Я. Борзыкин, Б.А.Калошин и Д.Е.перышков (53) 621.755 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 846044, кл. В 21 J 13/02, 1961. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО

ДЕФОРМИРОВАНИЯ, содержащее станину, нижнюю плиту со столом, верхнюю плиту с ползуном, расположенным в направляющих станины, в которой установлены шпильки, гидравлические цилиндры со средством изменения жесткости станины, выполненным в виде газожидкостнык аккумуляторов с трубопроводами, снабженньичи золотниками, обратными клапанами и дросселем; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения металлоемкости, оно снабжено дополнительными направляющими, размещенными на станине, последняя выполкена коробчатого типа, гидравлические цилиндры выполнены в виде гидрогаек, связанных со шпильками, а стол установлен.в дополнительных направляющих с возможностью возвратнопоступательного перемещения в направлении, совпадающем с направлением перемещения ползуна.

1194554 2

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к кузнечно-штамповочному производству, и может быть использовано при получении изделий специальными видами обработки металлов давлением, например изотермической штамповкой.

Цель изобретения — повышение надежности и снижение металлоемкости устройства путем снижения моментов, действующих в сечении нижней траверсы.

Ка фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики зависимости перемещений и скорости верхней половины штампа от угла поворота главного вала; на фиг. 3 — график изменения сил, действующих в гидрогайках при перемещении нижней половины штампа;, на фиг. 4 — расчетная схема станины известного устройства; на фиг. 5— то же, предлагаемого устройства; на фиг. 6 — эпюры моментов при нагружении известного устройства, на фиг. 7 — то же, предлагаемого устройства.

Устройство для горячего деформирования (фиг.1) содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 плиты с закрепленными на них верхней 3 и нижней 4 половинами штампа. Верхняя плита 1 жестко связана с ползуном 5, который от привода (не показан) имеет возможность поступательного перемещения в направляющих 6 стоек 7 устройства. В стойках 7 выполнены отверстия для подшипников 8 главного вала. Сверху стойки 7 замыкаются коробчатой верхней траверсой 9, а снизу — коробчатой нижней траверсой 10. Нижняя траверса 10 по наружному контуру имеет опорные площадки 11 для установки устройства на фундаменте. На внутренней поверхности нижней траверсы 10 установлены направляющие

12, по которым имеет возможность перемещаться подвижный стол 13 с установленной на нем нижней плитои

2. Подвижный стол 13 поджимается к опорной поверхности 14 стоек 7 стяжными шпильками 15, на верхнем конце которых установлены гайки 16, а на нижнем — гидрогайки, состоящие из связанной со шпилькой гайки 17 и гидроцилиндра 18, опирающегося на подвижный стол 13.

Гидросистема гидрогаек содержит электродвигатель с насосом 19, обратный клапан 20, разгрузочный предохранительный клапан 21 и емкость 22 с рабочей жидкостью. Для возможности получения различных силовых характеристик устройства в системе предусмотрены газожидкостные аккумуляторы 23 (условно показан

10 один). Для управления процессами, протекающими в гидросистеме при рабочем ходе в трубопровод 24 встроены реле 25 давления, электроуправ-, ляемые золотники 26, регулируемый

15 дроссель 27, обратный клапан 28.

Для контроля за работой устройства установлены манометры 29 и 30.

Верхняя 3 и нижняя 4 половины штампа установлены в теплоизоляцион20 ных кожухах 31 и 32, причем последний имеет окно 33 для загрузки заготовок.

Устройство работает следующим образом, 25 В крайнем верхнем положении нолзуна 5 теплоиэоляционный кожух 31 находится вверху. При этом открыто окно 33 в теплоизоляционном кожухе

32. Через окно 33 заготовку (не показана) устанавливают на нижнюю 4 половину инструмента и включают прМвод устройства. Ползун 5 с теплоизоляционным кожухом 3 1 и верхней 3 . половиной инструмента перемещается вниз до соприкосновения с заготовкой.

С этого момента начинается технологическая операция с ростом усилия на инструменте. Поскольку в полостях гидроцилиндров 18 гидрогаек находится жидкость под начальным расчетным давлением, подвижный стол 13 с установленной на нем нижней плитой

2 и нижней 4 половиной инструмента будет поджат к .опорной поверхности

14 стоек 7. В момент, когда усилие на инструменте превысит начальное усилие, развиваемое гидрогайками, подвижный стол 13 начнет перемещаться по направляющим 12 нижней траверсы 10. При движении подвижного стола 13 и цилиндра 18 относительно гайки 17 обьем рабочей полости в гидрогайке уменьшается и жидкость вытесняется через трубопровод 24, так как обратный клапан 20 при повышении давления закрывается. Вытесненная жидкость поступает в гаэожидкостные аккумуляторы 23, сжимая

45

3 1194 замкнутые там объемы газа. Характер изменения усилия, развиваемого на инструменте при перемещении подвижного стола 13, зависит от начального давления и объемов газов, заключенных в аккумуляторах 23. В процессе перемещения подвижного стола 13 электроуправляемые золотники 26 отключают последовательно или одновременно газожидкостные аккумуляторы

23, что обеспечивает различные варианты изменения усилия на инструменте.

Технологическая операция может проводиться беэ жесткого замыкания в устройстве. В этом случае максимальное усилие деформирования определяется усилием, развиваемым гидрогайками в конце хода полэуна 5. В случае, если скорость ползуна устройства достаточно снизилась, что имеет место при подходе ползуна 5 к крайнему нижнему положению, возмож-на работа устройства с жестким замыканием. Это произойдет, когда торец

А гидроцилиндра 18 придет в соприкосновение с торцом Б гайки 17. Дальнейшее деформирование заготовки в этом случае происходит при скоростях перемещения ползуна 5, определяемых кинематикой главного исполнительного механизма устройства.

После прохождения крайнего нижнего положения при. обратном ходе ползуна 5 усилие, действующее на поковку, снижается и подвижный стол 13 под действием давления жидкости

35 поднимается. Рабочая жидкость из аккумуляторов 23 перетекает в полости гидрогаек. Дроссель 27 при закрытом обратном клапане 28 обеспечивает замедленное движение подвижного стола 13 в исходное верхнее положение без передачи усилия на верхнюю половину 3 инструмента.

Гидропривод системы, состоящий из электродвигателя с насосом 19, предохранительного клапана 21 и емкости 22 с рабочей жидкостью, служит лишь для обеспечения начального давления в системе и в цикле работы не участвует.

Принцип работы устройства поясняется графиками фиг.2 и 3.

Кривые 34 и 35 показывают соответственно изменение перемещения и . скорости верхней половины штампа при движении ее вместе с ползуном вниз.

В связи с тем, что стол 13 в исходном положении поднят на величину

554 хода гидрогаек, расстояние между верхней 3 и нижней 4 половинами штампа уменьшится на такую же величину. График действительных перемещений верхней половины штампа относительно нижней представлен кривой

36. Расчетное усилие технологической операции изменяется по кривой 37.

При этом полный ход собственно деформирования заготовки составляет В, а ход гидрогаек - Г (фиг.2). При линейном характере хода деформирования (кривая 38) в каждый момент времени перемещения верхней половины штампа складывается мз собственно хода деформирования и хода гидрогаек нижней половины штампа. Величины этих перемещений определяются из графиков фиг.2 в любой момент времени по аналогии с величинами В и Г.

Перестроив график технологического усилия в зависимости от перемещения нижней половины штампа, получают рабочую характеристику — график жесткости гидрогаек (фиг.3), причем кривая 39 показывает характерные точки, по которым должна быть обеспечена работа гидрогаек. Предварительное усилие, при достижении которого нижняя половина штампа начинает движение, должно составлять P

Последующее изменение усилия в за- висимости от хода нижней половины штампа настраивается соотношением объемов жидкости и газа в аккумуляторах 23..

В устройстве перераспределены нагрузки в силовой системе, что оказывает влияние на характер и величины напряжений, действующих в различных элементах конструкции. Расчетная схема станины предлагаемого устройства (фиг.5) отличается от расчетной схемы известного устройства (фиг.4) тем, что нагрузка на столе станины отсутствует, так как сила, действующая на нижнюю вполовину штампа при выполнении технологической операции, воспринимается непосредственно гидрогайками. Так как гидрогаики связаны со стяжными шпильками, то усилия замыкаются в верхней части станины между опорами вала и верхней траверсой устройства. Кроме того, коробчатая форма нижней траверсы устройства привела к снижению момента инерции этого сечения, поэтому высоту расчетной рамы (следовало принять равной расстоянию между

94554

В результате изменения принципа

:работы и нагружения корпусных эле-. ментов устройства существенно меняются и силовые факторы, действующие в них при нагружении. Для расчетных схем, представленных на фиг. 4 и 5, при одинаковых значениях усилий деформирования Р эпюры изгибающих моментов показаны соответственно на фиг. 6 и 7. Из сравнения эпюр следует, что в предлагаемом устройстве резко уменьшился момент М действующий в сечении нижней траверсы. Это объясняется тем, что в устройстве стол выполнен подвижным и

Отношение значений

Расчетные величины

Значения расчетных величин

Предлагаемое устройство

Известное устройство расчетных величин

5,6 ° 10 кНм 4,4 10 кНм

1,27

16,62.10 кНм 15, 15 10 кНм 1,1

120,47 ° 10 кНм 5,45 ° 10 кНм

22,1

1,07

10,1 МПа

10,8, МПа

26,8 МПа

1,99

53,3 МПа

31,6 MIIa

1,14

36 МПа

:S центрами тяжести сечений верхней и нижней траверс, т.е; при тех же габаритах корпуса устройства длина расчетной схемы устройства увеличена.

Максимальный изгибающий момент в верхней траверсе М„

Максимальный изгибающий момент в сечении стойки M

Максимальный изгибающий момент в нижней траверсе М

Максимальные нормальные напряжения в сечении верхней траверсы

Максимальные нормальные напряжения в опасном сечении стойки

Максимальные нормальные напряжения в опасном сечении нижней траверсы передает нагрузки непосредственно на шпильки корпуса. В характерных сечениях других элементов корпуса

: значения изгибающих моментов также

5 снижены. Для сравнения в таблице указаны значения расчетных величин изгибающих моментов и максимальных нормальньж напряжений в характерных сечениях элементов корпуса. Нормаль10 ные напряжения определялись от совместного действия изгибающих моментов и продольных сил. Из сравнения результатов, приведенных в таблице, следует, что в устройстве

15 максимальные напряжения в опасном сечении стойки снижаются в два раза,, а максимальные напряжения в опасном сечении верхней и нижней траверс в 1,07 и 1, 14 раза соответственно, 20 что является резервом для уменьшения металлоемкости станины. I194554

Риг.1

gO

Фив. Ф

1194554 тумп

Дцг. 9

44и. б

/ту pg

Фиг, 7

Составитель А.Акмулин

Техред О.Неце Корректор И. Эрдейи

Редактор М.Келемеш

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7352/13 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5