Узел крепления штампа к столу пресса

 

Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию, а именно к узлам, предназначенным для крепления штампа к столу пресса. Цель изобретения - повышение стойкости штампа и надежности. Узел содержит установленную на столе 1 пресса подштамповую плиту 2, размещенные в полости стола 1 концентрично друг к другу опорньй элемент (Э) 4, опорный фланец 5, упругий Э 6i промежуточньй механизм в виде кольцевых Э 7 и 8. Кольцевой Э 7 связан посредством цапф 9 с опорным Э 4, а кольцевой Э 8 связан посредством цапф 10 с кольцевым Э 7. Цапфы 9 и 10 попарно закреплены в Э 4 и 8 неподвижно, а в Э 7 - с возможностью поворота на роликах 11. При перекосе нижняя половина штампа подстраивается под верхнюю половину, поворачиваясь в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях благодаря Э 7 и 8, цапфам 9 и 10. Нижняя половина штампа вместе с плитой 2 перемещается и поворачивается в горизонтальной плоскости . 2 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1371751

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4109980/31-27 (22) 15.08.86 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (71) Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения (72) А.П.Качанов, В.С,Запорожченко и В.Я.Мирзак (53) 621..979.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 616159, кл. В 21 J 13/02, В 30 В 15/02, 26 ° 04.76. (54) УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ШТАИПА К СТОЛУ

ПРЕССА (57) Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию, а именно к узлам, предназначенным для крепления штампа к столу пресса. Цель изобретения - повышение стойкости штампа и надежности. Узел содержит установленную на столе 1 пресса подштам(5D 4 В 21 J 13/02, В 30 B 15/02, В 21 D 37/00 повую плиту 2, размещенные в полости стола 1 концентрично друг к другу опорный элемент (Э) 4, опорный фланец 5, упругий Э 6; промежуточный механизм в виде кольцевых Э 7 и 8.

Кольцевой Э 7 связан посредством цапф 9 с опорным Э 4, а кольцевой

Э 8 связан посредством цапф 10 с кольцевым Э 7. Цапфы 9 и 10 попарно закреплены в Э 4 и 8 неподвижно, а в Э 7 — с возможностью поворота на роликах 11. При перекосе нижняя половина штампа подстраивается под верхнюю половину, поворачиваясь в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях благодаря Э 7 и 8, цапфам 9 и 10. Нижняя половина штампа вместе с плитой 2 перемещается и поворачивается в горизонтальной плоскости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. С::

1371751

Изобретение относится к области кузнечно-прессового-оборудования, а именно к конструкциям узлов, предназначенных для крепления штампа к столу пресса.

Целью изобретения является повышение стойкости штампа и повышение надежности.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг ° 4 — схема нагружения штампа, установленного на подштамповой плите. 15

Узел содержит установленную на столе 1 пресса с возможностью поворота и линейного смещения подштамповую плиту 2 с пазами 3 для крепления нижней половины штампа, размещенный в ,послости стола 1 пресса и жестко связанный с плитой 2 опорный элемент 4, закрепленный на столе 1 концентрично опорному элементу 4 опорный фланец 5, расположенный в полости стола 1 меж- 25 ду опорным элементом 4 и опорным фланцем 5 концентрично им с возможностью взаимодействия с опорным элементом 4 и перемещения в горизонтальной плоскости относительно опорного 30 фланца 5 промежуточный механизм, а также размещенный между опорным фланцем 5 и промежуточным механизмом упругий элемент 6, при этом промежуточный механизм выполнен в виде двух размещенных эксцентрично и с возможностью поворота относительно друг друга кольцевых элементов 7 и 8, кольцевой элемент 7 меньшего диаметра связан посредством двух цапф 9 с 40 опорным элементом 4, кольцевой элемент 8 большего диаметра связан посредством двух дополнительных цапф

10 с кольцевым элементом 7 меньшего диаметра, оси обеих пар цапф разме- 45 щены в одной горизонтальной плоскости и перпендикулярны друг другу, сами цапфы попарно закреплены в опорном элементе 4 и в кольцевом элементе 8 большего диаметра неподвижно, а в кольцевом элементе 7 меньшего диаметра — с возможностью поворота на телах качения, например роликах 11.

Кроме того, узел содержит размещенные в горизонтальной плоскости на опорном фланце 5 с возможностью взаимодействия с кольцевым элементом 8 большего диаметра тела качения, например шарики 12, размещенные симме1— рично на подштамповой плите 2 с возможностью взаимодействия со столом пресса прижимные планки 13, установленные на плите 2 соосно планкам 13 упругие элементы 14, а также штифты

15, одними концами взаимодействующие с упругими элементами 14, другими с прижимными планками, при этом к внешней торцовой поверхности опорного фланца 5 прижаты гайкой 16 через упругий элемент 17 и шайбы 18 тела качения, например шарики 19, гайка

16 стопорится винтом 20 от самопроизвольного откручивания при ударной нагрузке, плита 2 установлена относительно стола 1 с зазором t = 1-5мм,также с зазором размещены друг относительно друга опорный элемент 4, кольцевые элементы 7 и 8, опорный фланец 5.

Узел действует следующим образом.

Перед началом штамповки на подштамповой плите 2 располагается штамп (не показан) таким образом, чтобы его центр давления совпал с продольной осью узла и полэуна пресса, Нижняя половина штампа крепится с помощью Т-образных пазов к подштамповой плите, а верхняя половина — к ползу ну пресса. Под действием упругих элементов 6, 14 и 17 кольцевые элементы

7 и 8 находятся в исходном положении.

При ходе ползуна пресса вниз и его перекосе за счет геометрических погрешностей пресса нижняя половина штампа самоподстраивается по верхней половине, поворачиваясь в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях. В одной вертикальной плоскости нижняя половина штампа поворачивается на необходимый угол вместе с подштамповой плитой 2 и опорным элементом 4 на двух цапфах 9 относительно кольцевого элемента 7, а в другой — на угол вместе с кольцевым элементом 7 на двух цапфах

10 относительно наружного кольцевого элемента 8. Поворот происходит при минимальных потерях на трение качения роликов 11 по цапфам 9 и 10 °

Кроме того, нижняя половина штампа, подстраиваясь под верхнюю, перемещается на величину и поворачивается на необходимый угол д в горизонтальной плоскости вместе с подштамповой плитой 2, кольцевыми элементами 7 и

8 на шариках 12 относительно опорно1371751 го фланца 14, жестко соединенного со столом 1 пресса. Таким образом, продольная ось штампа в течение всего хода ползуна вниз и выполнения техно5 логической операции (вырубки, пробивки, зачистки и т.п.) совпадает с осью ползуна, что обуславливает строго симметричную нагрузку направляющих элементов и рабочих деталей штам- 1ð па. При любой неточности в направлении движения ползуна, обусловленной геометрическими погрешностями изготовления и сборки пресса, износа направляющих и опорных подшипников, а 15 также упругой деформацией деталей пресса под нагрузкой, нижняя половина штампа соответственно поворачивается и смещается вместе с подштамповой плитой 2 относительно стола 1 2о пресса, оставаясь правильно сориентированной относительно верхней половины штампа. Подстройка нижней половины штампа по верхней происходит за счет нагружения его направляющих колонок изгибающим моментом, который определяется силами трения качения между цапфами и роликами, наружным кольцевым элементом и шариками. При высоком качестве обработки тел ка- 30 чения и хорошей смазке величина этого изгибающего момента имеет минимально возможное значение.

Узел обеспечивает установленному на нем штампу пять степеней свободы, что позволяет последнему совершать в пространстве следующие перемещениями поворот относительно всех трех координатных осей х,у,z и поступательное движение вдоль двух координатных 40

Ьсей х и у в горизонтальной плоскости. Такая высокая степень подвижности подштамповой плиты узла обеспечивает постоянную подстройку нижней половины штампа по верхней при любом положении 45 ползуна пресса, что позволяет компенсировать все возможные погрешности современного кузнечно-прессового оборудования.

После резкого снятия нагрузки, на- 5О пример, в момент скола материала при вырубке — пробивке, упругие элементы

14 обуславливают эффективное смягчение (амортизацию) импульса силы и гашение упругих колебаний происходит 55 как в вертикальном направлении, так и в горизонтальной плоскости.

При холостом ходе ползуна узел также позволяет компенсировать поM = Q (Н + Н + 1) = Р(Н+1)-sine, где Й вЂ” горизонтальная составляющая силы Р;

Н„ — высота ползуна пресса;

Н вЂ” высота штампа;

Н=Н „ +Н „ — суммарная высота ползуна и штампа (для определенного типоразмера пресса величина Н условно постоянная);

2 — расстояние от верхней плоскости подштамповой плиты до цилиндрической поверхности цапфы.

Этот момент перекашивает полэун в направляющих и через направляющие колонки заставляет нижнюю половину штампа повернуться на угол Ы . Этому повороту препятствует момент сил трения, возникающий между цапфой и ,цилиндрическими роликами, ч

d„

P .--2

-совы где f - приведенный коэффициент трения, равный для роликового подшипника качения; грешность его перемещения за счет углового поворота подштамповой плиты 2 вместе с опорным элементом 4.

Усилие прижатия шариков 19 к внешней торцовой поверхности опорного фланца регулируется гайкой 16 путем изменения степени сжатия упругого элемента 17.

После остановки ползуна в крайнем верхнем положении подштамповая плита 2 под действием упругих элементов

6, 14 и 17 возвращается в исходное (среднее) положение, устанавливаясь параллельно столу пресса. Параллельность подштамповой плиты и стола пресса регулируется различной степенью сжатия противорасположенных упругих элементов 14.

Начало угловых и линейных смещений подштамповой плиты предложенного узла определяется величиной сил трения в его подвижных соединениях.

Под действием силы P (фиг. 4), направленной под углом Ы к продольной оси ползуна и жестко прикрепленной к нему верхней половине штампа, возникает момент

1371751

+ — — ) йр

2 (——

d

====)е

1, 27k

2 541с, (1

d„

2k

a = arctg и + В

2k

tg с „

В

25

Ч вЂ” — 1

Н+1

58 — — — — — 1.

d + В ш

Так как составляет равен

d, = (6 — 10) dр где k — коэффициент трения качения;

d диаметр цапфы; йр- диаметр роликов;

N — вертикальная составляющая силы P.

Начало углового смещения (поворота) подштамповой плиты соответствует равентсву моментов М = Мтр

15 ц

P=(H+1) sin a = 1,27k(1+ — ) P

dp

° cosa

Наименьший угол перекоса ползуна, при котором начнется поворот подштам20 повой плиты, равен

1 27k

Ы = arctg с (1 +

Н + 1 d а соотношение диаметров цапф dö и роликов др связано зависимостью

d„(H + 1) tgo(„ и р 1, 2 7 1с где a „ — заданный угол поворота полэуна в вертикальной плоскости, при котором начнется угловое смещение подштамповой плиты. 35

Следовательно, чем меньше диаметр цапф d, больше диаметр роликов dр, 4 У и чем дальше они расположены от подштамповой плиты, тем при меньшем угле o(поворота ползуна произойдет 40 ее угловое смещение и подстройка нижней половины штампа по верхней, т.е. тем чувствительнее узел к перекосам ползуна.

Под действием горизонтально на- 45 правленной силы Q возникает момент, сдвигающий кольцевой элемент 8 (фиг.1) вместе с подштамповой плитой

1 и нижней половиной штампа на шариках 12 в плоскости, параллельной 50 плоскости стола 3 пресса

Q(d + В) = N (d + B)tgcc где d — диаметр шариков;

 — расстояние между цапфой и шариками.

Горизонтальному перемещению наружного кольцевого элемента 8 препятствует момент силы трения качения шариков 12 M, = 2KN.

Начало линейного смещения подштамповой плиты имеет место при равенстве указанных моментов

N (d + В) tga = 2KN.

Наименьший угол перекоса ползуна, при котором начнется линейное перемещение подштамповой плиты, равен а диаметр шариков 12 определяется из выр аже ния где с „- заданный угол поворота ползуна в вертикальной плоскости, характеризующий начало линейного перемещения подштамповой плиты.

Таким образом, чем больше диаметр шариков d и чем дальше они расположены от цапф, тем легче сдвинуть подштамповую плиту в горизонтальной плоскости.

Для повышения чувствительности узла расстояния от подштамповой плиты до цапф 2 и от цапф до опорных шари- . ков Ь могут быть значительно увеличеныы.

Наиболее равномерное нагружение направляющих колонок штампа и плавная работа узла имеют место при одновременном угловом повороте и линейном смещении подштамповой плиты вследствие перекоса ползуна в направляющих

1 27k < 2k

arctg - — — (1+ ) = arctg — —.

H+1 и й +В

Соотношение диаметров цапф d ц и роликов d р,,определенное иэ равных условий трения во всех сочленениях подвижного механизма, имеет вид

Н+ 1 обычно отношение

d + В

5-7, то диаметр цапфы

1371751 а учитывая, что диаметр шариков d„ значительно меньше размера В, с достаточной точностью получает

d ч

Н + 1

158 — — — — -1.

d+ Ь

Определив диаметр цапфы из условия ее прочности

Р P

0,2 C7и) 0,4 (иl ч где p = — — — отношение длины цапфы

d к ее диаметру; (6„7 — допустимые напряжения на изгиб;

И.), 6„„,= 0,388

0,8 ° и

2 — реакция одной из двух опор, в которых закре-20 плена цапфа, и приравняв его к предыдущему выражению, находим диаметр роликов

b gP (Н + 1 — 0,63 В7 (а„ ) d ш

Контактные напряжения, возникающие в роликах, на которые опираются цапфы подвижного механизма, определяются по известной формуле Герца 30

P Е

0,292 . („7 -и

O В P

35 (Н + 1 — 0,63В) („7 получаем число шариков, обеспечивающее высокую чувствительность и доста40 точную прочность узла:

50

>p(„7 и кинематического условия одновременного поворота и линейного сдвига

55 подштамповой плиты

+ d ч р Н + 1

1 58 - — ——

d В р

Ь„,„,= 0,418

И, ч а („7 где И вЂ” нагрузка на один ролик;

5 . RA

N — — 2 5 — ——

n п р р п — количество роликов установP ленных в одной опоре цапфы;

Š— модуль упругости;

1ч — длина опорной части цапфы, равная длине ролика;, 1 = p d„ (6,7 — - допускаемые контактные напряжения.

Из равенства выражений, полученных иэ условия прочности роликов

dP 0874 P Е определяется число роликов, установленных на одной цапфе

P (Н + 1) Е п — 1,38

pd Гh„1 В

Контактные напряжения, воз никающие в шариках, помещенных между наружным кольцевым элементом и опорным фланцем, находятся по известной формуле Герца: где N — нагрузка на один шарик; где и, — количество шариков;

О, 8 — коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения шариков.

Диаметр шариков равен

Считая, что диаметры шариков Й и роликов dð равны, и приравняв выражения для их определения

Е .(Н + 1 — 0 63В) Ы и7 ш Вг (7з

Число шариков и роликов на всех четырех цапфах связано следунщим соотношением, определяющим условие равного трения во всех подвижных сочленениях предложенного узла:

Й (H+ 1 — 0 63В) .Е и„ ч пр 18,9 P (Н+ 1) В (ь„7 х . Рн3 где п = 4n — количество роликов нв р всех четырех цапфах.

По сравнению с известным техническим решением предлагаемый узел обес1371751 печивает повышение стойкости штампа за счет повышения чувствительности при минимальных потерях на трение; повышение качества штампованных де5 талей благодаря отсутствию перекоса одной половины штампа относительно другой; эффективное демпфирование колебаний подштамповой плиты при резкой разгрузке системы; повышение 10 надежности в эксплуатации. формула изобретения

1 ° Узел крепления штампа к столу 15 пресса, содержащий установленную на столе пресса с возможностью поворота и линейного смещения подштамповую плиту, размещенный в полости стола пресса и жестко связанный с подштам- 20 повой плитой опорный элемент, закрепленный на столе пресса концентрично ,опорному элементу опорный фланец, расположенный в полости стола пресса между опорным элементом и опорным 25

I фланцем концентрично им с возможностью взаимодействия с.опорным элементом и перемещения в горизонтальной плоскости относительно опорного фланца промежуточный механизм, а

30 также размещенный межцу опорным фланцем и промежуточным механизмом упругий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости штампа и повышения надежности, З5 промежуточный механизм выполнен в виде двух раэмещеннык концентрично и с воэможностью поворота относительно друг друга кольцевых элементов, при этом кольцевой элемент меньше диаметра связан посредством двух цапф с опорным элементом, а кольцевой элемент большего диаметра - посредством дополнительных двух цапф с кольцевым элементом меньшего диаметра, оси обеих пар цапф размещены в одной горизонтальной плоскости и перпендикулярны друг другу, цапфы попарно закреплены в опорном элементе и в кольцевом элементе большего диаметра неподвижно, а в кольцевом элементе меньшего диаметра — с возможностью поворота на телах качения, например роликах.

2. Узел по п.1, отличаю— шийся тем, что он снабжен размещенными в горизонтальной плоскости на опорном фланце с возможностью взаимодействия с кольцевым элементом большего диаметра телами качения, например шариками.

3. Узел по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью стабилизации узла после снятия нагрузки и демпфирования колебаний подштамповой плиты, он снабжен размещенными симметрично на подштамповой плите с возможностью взаимодействия со столом пресса прижимными планками, установленными на подштамповой плите соосно прижимным планкам дополнительными упругими элементами, а также штифтами, одними концами взаимодействующими с упругими элементами, другими — с прижимными планками.

1371751

1371751

Составитель В.Поникаров

Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец

Редактор Л.Гратилло

Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 450/12

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4