Устройство для вырубки листовых деталей
Использование: для штамповки листовых деталей толщиной не более 2,5 мм ударом твердого тела по эластичной перед - ающей среде Сущность изобретения: в устройстве , содержащем ствол с поршнем, обойму с эластичной средой и штамповую оснастку, эластичная среда выполнена со скосом по торцу под углом 45°, высотой, превышающей высоту обоймы, и установлена в ней так, что часть эластичной среды со скосом на торце обращена к поршню, а ее объем составляет 1,5 - 1,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки. 3 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАР СТ ВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4855274/27 (22) 26.07.90 (46) 07.09.92. Бюл. N 33 (71) Кировский политехнический институт (72) Г,П.Кузнецов и Н.Б.Гребенкин (56) Технические рекомендации TP-1. Вырубка и пробивка полиуретаном листовых деталей на импульсных машинах типа ТА 1324, M,: НИАТ, 1988, с. 8 — 11, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРУБКИ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: для штамповки листовых деталей толщиной не более 2,5 мм удаИзобретение относится к обработке давлением эластичных передающих сред тонколистовых материалов и может быть использовано в условиях мелкосерийного. серийного и крупносерийного производства в авиационной, приборостроительной и других отраслях промышленности для штамповки листовых деталей ударом твердого тела по эластичной передающей среде. Известно устройство для пробивки, вырубки деталей толщиной до 2,5 мм из плоских листовых заготовок (Ходырева В.А. "Применение полиуретана в листоштамповочном производстве", Пермское кн.изд., Пермь, 1973, с. 58, рис. 25), состоящее из контейнера, в полости которого размещены эластичная матрица, листовая заготовка и копир-пуаНсоН. Усилие сжатия, необходимое для вырубки, создается жестким элементом, входящим в полость контейнера, Подобные устройства устанавливаются на гидравлические или кривошипные прессы, имеющие скорость перемещения рабочих органов до 5-8 м/с. Ы„„1759503 А1 ром твердого тела по эластичной передающей среде. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем ствол с поршнем, обойму с эластичной средой и штамповую оснастку, эластичная среда выполнена со скосом по торцу под углом 45, высотой, превышающей высоту обоймы, и установлена в ней так, что часть эластичной среды со скосом на торце обращена к поршню, а ее объем составляет 1,5 — 1,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки.. 3 ил. Вследствие низкой скорости деформирования материала тонколистовых загото- С... вок разделение материала при пробивке, вырубке происходит неодновременно и на поверхности разделения получаются дефекты. Это ведет к браку деталей, который особенно велик при штамповке деталей толщиной менее 0,3-0,5 мм, имеющих сложную форму. Другой недостаток заключается в необходимости создания излишнего уси. лия на рабочем органе пресса, т.к. при штамповке деталей. отличающихся по форме и размерам от выходной части контейнера, давление передающей среды оказывается распределенным по значительно большей площади, чем та, где размещен копир-пуансон. Пневматические импульсные машины типа ТА 1324, описанные в Технологических рекомендациях ТР 1 "Вырубка и пробивка полиуретаном листовых деталей на импульсных машинах типа ТА 1324", Москва, НИАТ, 1988, с. 8 — 11 (прототип), вследствие 1759503 10 15 мальные значения диаметров пробиваемых отверстий составляет (15 — 20)S. Этот недо- 20 статок объясняется тем, что боек воздейст— 30 нельзя, т.к. давление сжатого воздуха в рес -35 сивере ограничивается давлением в пнев55 более высоких скоростей деформирования лишены первого недостатка, Блок ударный импульсной машины состоит из ствола со вставленным в него поршнем, механизма пуска, смонтированного в верхней части ствола. контейнера, выполненного в нижней части ствола, Контейнер представляет собой обойму со сквозным отверстием в средней части и размещенную в отверстии эластичную передающую среду в виде полиуретановой диафрагмы. Отверстие в обойме имеет круглую форму, диаметр его равен диаметру отверстия ствола машины. Однако технологические возможности этих машин ограничены. Например, толщина S вырубаемых деталей из материала Сталь 20 не превышает 1,2 — 1,5 мм, а минивует одновременно на всю площадь полиуретановой диафрагмы, создавая давление q -= -— 7 (1) Р F где Р— усилие воздействия бойка на диафрагму; F — площадь диафрагмы, Устранение отмеченного недостатка возможно либо при увеличении Р либо при уменьшении F (последнее допустимо, если размеры вырубаемой детали меньше диаметра диафрагмы). Значение P повысить мосети предприятия, и прочностные расчеты узлов машины выполнены с учетом такого предела по давлению воздуха, Уменьшение площади диафрагмы, на которую действует боек. возможно при одновременном выполнении бойка ступенчатым, т.е. нижняя часть бойка при этом должна иметь диаметр, равный диаметру диафрагмы и меньший диаметра ствола. Обязательным условием описанного исполнения технологического блока машины является соосность ствола и отверстия контейнера, Такое техническое решение является очевидным. Оно непригодно в случае выполнения отверстия в обойме иной Формы, например, квадратной, для более рационального раскроя материала при штамповке, например, квадратных или нескольких мелких деталей в многоместном штампе, Причиной является воэможность поворота ступенчатого бойка, и, как следствие, поломка деталей технологического блока, Таким образом, недостаток пневматических импульсных машин типа ТА 1324 за40 50 ключается в том, что при квадратном или прямоугольном раскрое деталей давление прикладывается ко всей площади круглой диафрагмы, и часть энергии расходуется впустую, а это ведет к сужению технологических возможностей оборудования из-за низкого удельного давления подвижной среды на заготовку. Целью изобретения является повышение КПД устройства при вырубке деталей толщиной не более 2,5 мм. Для этого передающая эластичная среда выполнена со скосом по торцу под углом 45О, высотой, превышающей высоту обоймы, и установлена к ней так, что часть эластичной среды со скосом на торце обращена к поршню, а ее объем составляет 1,5 — 1,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки. Для подтверждения соответствия критерию "Существенные отличия" был проведен сопоставительный анализ известных технических решений, в которых имеются признаки, сходные с новыми признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. К таким признакам относится; наличие скоса по торцу эластичной среды под углом 45О, причем объем ее составляет 1,5— 1,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки, Наличие дополнительного элемента— скоса объясняется тем, что он обеспечивает концентрацию давления передающей среды на определенных имеющих любую форму участках заготовки, Неочевидность пути решения поставленной задачи по расширению технологических возможностей устройства заключается в том, что при наличии круглого бойка благодаря заявляемому накопителю давления оно концентрируется на любом по форме и размерам участке заготовки (см. акт испытаний), Отличительные признаки накопителя (форма, размеры, расположение) положены в основу предполагаемого изобретения. Выполнение эластичной среды выступающей на величину h (см. фиг, 1) над верхней торцовой поверхностью обоймы объясняется необходимостью создания в подвижной среде давления в период деформирования бойком материала накопителя, В то же время такое решение позволяет концентрировать давление на любом по форме участке заготовки, Расположение накопителя в верхней части подвижной среды исключает радиальные перемещения полиуретана по заготовке в ее периферййных частях в процессе аккумулирования давления, 1759503 Наличие скоса на периферии эластичной среды повышает стойкость подвижной среды и эффективность устройства, При использовании устройства без скосов их кромки трескаются, материал передающей среды ползет в зазор между обоймой и бойком, происходит "защемление" и разрушение полиуретана,,При защемлении полиуретана между жесткими элементами устройства прекращается рост давления. Это огоаничивает технологические возможности устройства, При выполнении скоса на периферии материал передающей среды при росте давления заполняет объем скоса и не защемляется бойком. Как показали испытания устройства, стойкость передаю;цей среды резко возрастает, наблюдается расширение технологических вохможностей (рост давления на 25-30 Д), Угол скоса, равный 45, облегчает расчет размеров накопителя, течение полиуретана при его деформированил происходит по более благоприятной схеме. Объем выступающей части эластичной среды предлагается выполнять равным 1,5 — 1,8 суммарного объема рабочих пслостей штамповой оснастки. Под рабочими полостями оснастки понимается объем канавок штампа V (см. фиг. 1), в которых деформируа-.ся материал заготовки при нагруженли заготовки. Объем Ч легко определяется через площадь поперечного сечения канавок л протяженность фасок, равную длине режущих кромок V= Ф.П, (1) где Ф- площадь поперечного сечения канавки, мм; П вЂ” длина режущих кромок, мм, Пределы, рекомендованные для объема выступающей части эластичной среды, установленные экспериментально, объясняются следующими обстоятельствами: 1) в случае выполнения объема менее 1,5 суммарного обьема рабочих полостей штамповой оснастки при деформировании накопителя давление подвижной среды недостаточно для разделения заготовок толщиной менее 0,1 мм. Это неприемлемо для практики; 2) при объеме, превышающем 1,8 суммарного объема рабочих полостей штампа, на начальной стадии процесса нагру>кения заготовки материал эластичной среды деформируется в пределах объема скоса, имеющегося íà eto периферии. Одновременно заготовка и подвижная среда вдавливается в рабочие полости штампа. Причем экспериментально установлено, что после разделения материала заготовки, рабочие полости штампа оказываются заполненными по5 25 >0 55 движной средой в среднем на 80 . С учетом того, что объем скоса накопителя заполняется подвижной средой полностью (100 (,), предельное превышение обьема накопителя над объемом рабочлх полостей штампа составляет 1,8. При увеличении объема накопителя до больших значений. излишний полиуретан течет в зазор между обоймой контейнера и заготовкой, что приводит к его защемлению, разрушению и снижению давлений. Рассмотренные признаки не применялись в известных технических решениях, наличие их в совокупности в заявляемом решении обуславливает соответствие его критерию "существенные отличия". За счет применения новых признаков достигается положительный эффект, заключающийся в повышении КПД устройства путем концентрации давления на любых по форме и размерам участках заготовки. На фиг, 1 приведен продольный разрез устройства до начала цикла; на фиг. 2 — то же, в момент приложения усилия; на фиг. 3 — продольный разрез рабочей зоны устройства в момент, когда произошла вырубка детали, а полиуретан, вдавленный в канавки штампа, еще не начал восстанавливать свою первоначальную форму. Устройство содержит (см. фиг, 1} ствол 1 с поршнем 2, механизм пуска 3, контейнер, установленный в нижней части ствола и состоящий из обоймы 4 со сквозным отверстием в средней части и размещенной в отверстии обоймы эластичной средой 5, а также штамповую оснастку, включающую матрицу 6, опорную рамку 7, подпор 8, установленную на основании 9, Обрабатываемая заготовка 10 размещается между контейнером с подвижной средой 5 и штамповой оснасткой. Передающая среда 5 выступает на величину h над торцовой поверхностью обоймы 4, по периферии выступающей части выполнен скос. Контейнер и штамповая оснастка центрируется относительно оси ствола 1. Рассмотрим пример расчета основных размеров накопителя давления. В случае вырубки детали толщиной $ = 0,5 мм с размерами П А = 50 мм, Фд = 20 мм (фиг. 1), объем рабочих полостей штампа V в соответствии с форм, 1 равен Сг V — П,мм где С вЂ” высота фасок рабочих полостей штампа, С = (12-15)S {см. кн, "Электрогидроимпульсная обработка материалов в машиностроении", В,Н,Чагин, К.Н,Богоявленский, 1759503 \ B.À.ÂàãèH и др., Мн., "Наука и техника", 1987. с. 116); П вЂ” длина режущих кромок матрицы. \l = . — — — (200+m 10) = 62 263 =4734 мм . з Объем выступающей части эластичной среды составляет (1,5-1,8)V, г.е. 7100 — 8520 мм . Размер В = А+ 2С + 10 = 50% 2 6+ 5 = 67 Площадь поперечного сечения пластины контейнера равна В = 67 х 67 = 4489 мм . В ысота выступающей части эластичной среды (1,5 — 1,8 1 ч 7100-8520 В2 4489 - 1,6 — 1,9 мм. Объем части со скосом незначителен по сравнению с объемом выступающей йасти и эластичной среды и при расчете высоты скоса он не принимается во внимание. Например, в рассмотренном примере объем части со скосом составляет 2 от объема накопителя - (выступающей части среды). Работа устройства осуществляется следующим образом. Между, контейнером (поз. 4,5) и штампом (поз. 6-8) помещается заготовка 10. 3атем она прижимается к нижнему торцу контейнера при помощи специального механизма, смонтированного в основании 9 (механизм прижима входит в состав технологического блока, на фиг. 1 не показан). В положении, представленном на фиг. 1, энергетический блок устройства готов к осуществлению операции штамповки: в рессивере (не показан) находится сжатый воздух под рабочим давлением 4-5 кгс/см, боек 2 удерживается в верхнем положении механизмом пуска 3. При его срабатывании полость рессивера соединяется .с полостью ствола 1, находящейсмя над бойком 2, одновременно фиксирующее устройство механизма пуска освобождает боек 2, который разгоняется в стволе 1 сжатым воздухом. Воздух, находящийся под бойком 2, поступает в специальную камеру (на фиг, 1 не показана) и в последствии используется для подъема бойка, При ударе бойка 2 по выступающей части эластичной передающей среды 5 над поверхностью обоймы 4 материал ее деформируется в пределах объема скоса. выполненного по периферии (см. фиг, 2). Одновременно заготовка 10 и подвижная среда 5 вдавливаются в рабочие полости V (см. фиг. 1) штампа. При дальнейшем увеличении усилия Р, действующего на эластичную передающую среду 5, происходит разделение заготовки на матрице 6: на фиг. 3 показаны вырубленная деталь 11, имеющая наружный контур в виде квадрата (размер Д А), а в центре отверстие и отходы 12. В процессе вырубки благодаря наличию выступающей части передающей среды усилие от цилиндрического бойка 2 передалось подвижной передающей среде 5, имеющей в плане форму квадрата. Это обеспечило создание в ней давлений, расширяющих технологические возможности прототипа. Неочевидность пути решения задачи заключается в применении заявляемого накопителя давления; подбор формы, объема выступающей части и высоты ее скоса обеспечивают необходимое создаваемое давление в процессе вырубки. Обоснование размеров выступающей части эластичной среды представлено в материалах заявки при раскрытии существенных признаков, После вырубки деталей штамповая оснастка за счет специального механизма, не показанного на фиг, 1-3, отводится вниз и вместе с деталями 11 и отходами 12 выводится из зоны обработки, осуществляется их съем с поверхностей деталей б, 7, 8 штампа, затем цикл повторяется. Как видно из описания предлагаемого изобретения, КПД устройства повышается при вырубке деталей путем концентрации давления за счет того, что передающая среда дополнительно имеет выступающую над верхней торцевой поверхностью обоймы часть со скосом на периферии под углом преимущественно 45, причем ее объем составляет 1,5-1,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки. Испытания устройства показали, что давление в передающей среде возрастает за счет заявляемого устройства на 25-30 0, S вырубки — 2,5 мм. В настоящее время опытный образец устройства описанной конструкции изготовлен и успешно прошел испытания в лаборатории импульсной обработки материалов давлением института (см, акт испытаний), Расчетный годовой экономический эффект от внедрения устройства для штамповки листовых деталей ударом твердого тела . по эластичной передающей среде предлагаемой конструкции благодаря расширению номенклатуры изготовляемых деталей составляет 12 тыс. руб. в год в условиях среднего машиностроительного предприятия. 1759503 Формула изобретения Устройство для вырубки листовых деталей, содержащее ствол с поршнем и механизм пуска, обойму с эластичной средой и штамповую оснастку с рабочими полостями, размещенную на столе со стороны обоймы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства при вырубке деталей толщиной не более 2,5 мм, эластичная среда выполнена со скосом по торцу под углом 45, высотой, превышающей высоту, обоймы, и установлена в ней, при этом часть 5 эластичной среды со скосом на торце обращена к поршню. а ее объем составляет 1,51,8 суммарного объема рабочих полостей штамповой оснастки. 1759503 1759503 f38 Puz3 Составитель Н.Гребенкин Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп Редактор Е.Хорина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101 Заказ 3137 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
