Устройство для штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды

 

Использование: относится к обработке металлов давлением. Сущность изобретения: содержит контейнер с эластичной средой , установленный с возможностью вхождения в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с возможностью относительного осевого смещения и имеющие уплотнения шток, кольцевой поршень и корпус с рабочей жидкостью. Упругий элемент установлен с возможностью взаимодействия со штоком. Контейнер закреплен на кольцевом поршне, снабжен контрпуансоном, установленным в контакте с упругим элементом. Корпус содержит седло с полостью, смонтированное на его дне, а внутренняя поверхность корпуса выполнена сфёрообразной. Устройство снабжено тягами для взаимосвязи пуансона и контейнера , упорами для взаимосвязи контейнера и корпуса и наполнительным баком. Шток установлен с возможностью торцового взаимодействия с седлом корпуса посредством уплотнения, полость седла связана с помощью канала и управляющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последняя связана с наполнительным баком посредством обратного клапана.1 ил, (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 0 22/10, 26/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870515/27 (22) 01.10.90 (46) t5.03.93. Бюл. N. 10 (71) Краматорский индустриальный инсти- тут (72) А. Ф. Тарасов, Л. Л. Роганов и В. С. Клеус (56) Авторское свидетельство СССР

М 660751, кл. В 21 0 22/12, 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЛИСTOBblX ЗАГОТОВОК С ПОМОЩЬЮ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ (57) Использование: относится к обработке металлов давлением. Сущность изобретения: содержит контейнер с эластичной средой, установленный с возможностью вхождения в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с возможностью относительного осевого смещения и имеющие уплотнения шток, кольцевой порИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при листовой штамповке эластичным инструментом.

Целью изобретения является расширениее технологических возможностей устройства за счет создания статико-динамического режима штамповки, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды. содержащем контейнер с полостью, заполненной эластичной средой, установленный с возможностью вхождения в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с

SU 1801668 А1 шень и корпус с рабочей жидкостью. Упругий элемент установлен с возможностью взаимодействия со штоком. Контейнер закреплен на кольцевом поршне, снабжен контрпуансоном, установленным в контакте с чпочгим элементом. Корпус содержит седло с полостью, смонтированное на его дне, а внутренняя поверхность корпуса выполнена сферообразной. Устройство снабжено тягами для взаимосвязи пуансона и контейнера, упорами для взаимосвязи контейнера и корпуса и наполнительным баком. Шток установлен с возможностью торцового взаимодействия с седлом корпуса посредством уплотнения, полость седла связана c помощью канала и управляющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последняя связана с наполнительным баком посредством обратного клапана. 1 ил, возможностью относительного осевого смещения и имеющие уплотнения шток, кольцевой поршень и корпус, заполненный рабочей жидкостью, а также упругий элемент, установленный с возможностью взаимодействия со штоком, контейнер, закрепленный на кольцевом поршне, снабжен контрпуансоном, установленным в контакте с упругим элементом, корпус содержит седло с полостью, смонтированное на его дне. а внутренняя поверхность корпуса выполнена сферообразной, устройство снабжено также тягами, посредством которых взаимосвязаны пуансон и контейнер, упорами, с помощью которых взаимосвязаны

1801668

15

25

ЗО

W =-L, 2E

40

50

55 контейнер и корпус, а также установленным выше последнего наполнительным баком, при этом шток установлен с возможностью торцового взаимодействия с седлом корпуса посредством уплотнения, полость седла связана с помощью канала и управляющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последняя связана с наполнительным баком посредством обратного клапана.

В предлагаемом устройстве контейнер с эластичной средой закреплен на кольцевом поршне и снабжен контрпуансоном, запирающим контейнер сниз . Таким образом, путем вертикального перемещения кольцевого поршня ползуном пресса технологическое усилие от пресса через пуансон, эластичную среду, контрпуансон и кольцевой поршень передается рабочей жидкости, заполняющей корпус, что обеспечивает создание давления в рабочей жидкости и накопление ею потенциальной энергии объемного сжатия. Количество запасаемой при сжатии рабочей жидкости потенциальной энергии зависит от величины хода кольцевого поршня, перемещение которого, в свою очередь, определяется упорами и тягами. Величина потенциальной энергии сжатой жидкости W определяется по формуле: где р — давление сжатой жидкости МПа;

0 — объем сжатой жидкости, м;

Š— модуль упругости рабочей жидкости, МПа.

Для накопления необходимого количества потенциальной энергии, корпус устройства представляет собой полость со сферообразной внутренней поверхностью, а также может быть снабжен вынесенным аккумулятором, гидравлически связанным с внутренней полостью, Одновременно со сжатием рабочей жидкости, закрепленный на ползуне пресса пуансон сжимает находящуюся в контейнере эластичную среду. Таким образом достигается предварительное статическое деформирование штампуемой заготовки усилием пресса. При подаче давления через управляющий клапан подторец штока, происходит разгерметизация пары шток-седло и сжатая до высокого давления рабочая жидкость разгоняет шток, который наносит удар по контрпуансону, запирающему снизу контейнер с эластичной средой. Этим обеспечивается доштамповка заготовки в динамическом режиме при сОхраняющемся воздействии на заготовку предварительного статического усилия, Доштамповка в динамическом, ударном режиме, выполняемая за счет отбора мощности гидравлического пресса, позволяет трансформировать потенциальную энергию сжатой рабочей жидкости в кинетическую энергию штока. Кинетическая энергия штока, накопленная в период разгона, в момент удара по контрпуансону практически мгновенно передается эластичной среде. Кратковременность воздействия ударной нагрузки на эластичный инструмент обеспечивает пиковое возрастание давления в эластичной среде, В результате суммарное давление, возникающее в эластомере под воздействием дополнительной динамической составляющей, превышает давление, создаваемое гидравлическим прессом, При отсутствии упоров между кольцевым поршнем и корпусом в момент разгона штока в полости корпуса происходит падение давления рабочей жидкости. При этом кольцевой поршень вместе с контейнером под действием усилия пресса смещается вниз. В результате в момент удара штока по контрпуансону в главном цилиндре пресса давление уменьшается, что позволяет избежать гидроудара в гидравлической системе пресса. Наличие регулируемых упоров позволяет управлять величиной потейциальной энергии сжатой жидкости, запасаемой в полости корпуса, а также давлением в эластичном инструменте, создаваемом статическим усилием пресса. Причем, эти величины взаимообратные: чем больше величина накопленной потенциальной энергии сжатой жидкости„тем меньше усилие пресса, воздействующее на заготовку, и наоборот.

Наличие в устройстве тяг позволяет изменять по высоте расположение кольцевого поршня в верхней его точке относительно корпуса, что дает возможность регулировать величину объема внутренней полости корпуса и, следовательно, величину накапливаемой потенциальной энергии сжатой рабочей жидкости. При увеличении объема внутренней полости корпуса, рабочая жидкость из наполнительного бака через обратный клапан поступает в корпус и наоборот.

Наполнительный бак расположен выше корпуса, что обеспечивает поступление рабочей жидкости в полость корпуса самотеком.

Таким образом, предлагаемое устройство в процессе работы автономно и не связано с гидросистемой пресса.

Применение предлагаемого устройства позволяет штамповать детали в комбинированном статико-динамическом режиме. За счет предварительного воздействия на заготовку статического усилия при выполнении формообразующих листоштаг,".";.Очных

1801668

10

25

35

45

55 операций обеспечивается более плавный характер нарастания усилия деформирования по сравнению с динамической. ударной штамповкой. Сравнительно большая длительность протекания процесса деформирования и плавность нагружения позволяют осуществить предварительное перемещение материала заготовки, что способствует меньшему утонению стенок готовой детали.

Применение динамической доштамповки позволяет снизить пружинение материала готовой детали, При выполнении разделительных листоштамповочных операций статико-динамическая штамповка позволяет повысить точность пробиваемых отверстий и улучшить качество среза. За счет наличия фазы предварительного статического деформирования, по периметру пробиваемого отверстия со стороны. режущей кромки матрицы штампуемый металл претерп еа.ет деформацию смятия, Эта зона смятия представляет собой кольцевой концентратор напряжений, в котором в процессе динамической доштамповки произойдет зарождение и распространение по замкнутому контуру трещины разрушения, что в итоге пбвышает точность выполняемых разделительных операций.

На чертеже изображен общий вид устройства, Устройство для штамповки листовых загОтовок с помощью эластичной среды (см. рисунок) состоит из заполненного рабочей жидкостью корпуса 1 с установленным в нем кольцевым поршнем 2. На кольцевом поршне закреплен контейнер 3 .с эластичной средой 8, на котором уложены штампуемая заготовка 7 и матрица 6. Снизу контейнер 3 заперт контрпуансоном 9, опи - рающимся на кольцевой поршень 2 и упругий элемент 10. В нижней части корпуса 1 гайкой 13 закреплено седло 12, на верхнем торце которого выполнена конусная фаска, Соответствующая конусная фаска сделана и на нижнем торце штока 11, опирающемся в исходном положении на седло 12, В устройстве также установлены регулируемые тяги

17, связывающие пуансон 4 с контейнером

3 и ограничивающие их относительное перемещение, и упоры 16, установленные между корпусом 1 и контейнером 3, На ползуне пресса 5 закреплен пуансон 4, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру контейнера 3, Внутренняя полость корпуса 1 гидравлически связана через обратный клапан 15 с наполнительным баком, установленным выше ,уровня устройства, а также через управляю щий клапан 14 с полостью седла или со сливом.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, В контейнер 3 на эластичную среду 8 укладывается штампуемая заготовка 7 и матрица 6. Ползун пресса 5 перемещается вниз и закрепленный на нем пуансон 4 входит в контейнер 3. Упираясь в матрицу 6 и сжимая эластичную среду 8, пуансон 4 производит предварительное деформирование штампуемой заготовки 7 в статическом режиме. Момент контакта пуансона 4 с заготовкой 7 определяется регулируемыми тягами 17, связывающими пуансон с контейнером 3 и кольцевым поршнем 2. Таким образом, регулируемые тяги 17,определяют верхнее положение кольцевого поршня 2 и объем рабочей жидкости в полости корпуса

1, а следовательно, количество запасаемой потенциальной энергии.

Одновременно со статическим деформированием заготовки 7, пуансон 4,,перемещаясь вниз, также перемещает вниз и контейнер 3, закрепленный на кольцевом поршне 2, В исходном положении пружина

10 под действием веса кольцевого поршня

2, контейнера 3 и контрпуансона 9 уже находится в сжатом состоянии, обеспечивая прижим штока 11 к седлу 12. Выполненные на штоке и седле соответствующие друг другу конусные фаски обеспечивают при их смыкании полную герметичность пары шток-седло. Поэтому при опускании кольцевого поршня 2 за счет уменьшения объема, занимаемого рабочей жидкостью в полости корпуса 1, происходит увеличение давления рабочей жидкости в этой полости. По достижении требуемой величины давления, регулируемой упорами 16, под нижний торец штока 11 через управляющий клапан 14 подается давление; Поскольку площадь поверхности кольцевого буртика, расположенного в нижней части штока 11, намного меньше площади его нижнего торца, то управляющее давление смещает вверх шток

11 относительно седла 12. Вследствие этого происходит разъем пары шток-седло и предварительно сжатая до высокого давления рабочая жидкость, врываясь в полость под штоком 11 и воздействуя на его нижний торец, разгоняет шток, Шток наносит удар по контрпуансону 9, котсрый, смещаясь вверх, передает накопленную штоком 11 при разгоне кинетическую энергию эластичной среде 8. В результате в эластичном инструменте возникает пиковое давление, обеспечивающее доштамповку заготовки при сохраняющемся воздействии на заготовку статического усилия, создаваемого ползуном пресса 5. После удара шток 11, потерявший свою кинетическую энергию, 1801668, отбрасывается пружиной 10 в свое исходное положение, Палзун .пресса 5 вместе с закрепленным на нем пуансоном 4 поднимается вверх и отштампованная заготовка 7 извлекается из контейнера 3. Ползун пресса 5

5, .связанный тягами 17 с контейнером 3 и кольцевым поршнем 2, также перемещает вверх и контейнер с кольцевым поршнем.

Рабочая жидкость из расположенного выше уровня устройства наполнительного бака 10 через обратный клапан 15 самотеком поступает в полость корпуса 1. Устройство готово к выполнению следующей операции, Экономический эффект от использования предлагаемого устройства достигается 15 за счет увеличения усилия штамповки путем использования накопленной в полости корпуса устройства потенциальной энергии сжатой рабочей жидкости.

Использование предлагаемого устрой- 20 ства для листовой штамповки эластичным инструментом позволяет увеличить созда- . ваемое гидравлическим прессом в эластичной среде рабочее давление, Так, было спроектировано устройство (см. рисунок), 25 которое при сжатии рабочей жидкости в полости корпуса до давления 40 Мпа, обеспечивает максимальную энергию удара величиной 9,6 кДж, Исходя из имеющихся размеров кольцевого поршня, для создания 30 максимального давления в полости корпуса необходимо прессом приложить усилие 63 .тс, В момент удара штока по байку в эластичном инструменте (внутренний диаметр контейнера 150 мм, толщина эластомера 40 35 мм) возникает давление до 250 МПа. Для сравнения, гидравлический пресс усилием

63 тс в таком же контейнере способен создать давление величиной 36 МПа. Таким образом, применение предлагаемого уст- 40 ройства на гидравлическом прессе позволит за счет кратковременности существования импульса давления в эластичном инструменте повысить в несколько раз давление, создаваемое в эластичной среде, Формула изобретения

Устройство для штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды, содержащее контейнер с полостью, заполненной эластичной средой, установленный . с возможностью вхождения в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с возможностью относительного осевого смещения и имеющие уплотнения шток, кольцевой поршень и корпус, заполненный рабочей жидкостью, а также упругий элемент, установленный с воэможностью взаимодействия со штоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства за счет создания статикодинамического режима штамповки, контейнер, закрепленный на кольцевом поршне, снабжен контрпуансоном, установленным в контакте с упругим элементом, корпус содержит седло с полостью, смонтированное на его дне, а внутренняя поверхность корпуса выполнена сферообразной, устройство снабжено также тягами, посредством которых взаимосвязаны пуансон и контейнер, упорами, с помощью которых взаимосвязаны контейнер и корпус, а также установленным выше последнего наполнительным баком, при этом шток установлен с возможностью торцового взаимодействия с седлом корпуса: посредством уплотнения, полость седла связана с помощью канала и управляющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последняя связана с наполнительным баком посредством обратного клапана, 1801668

У

Составитель В, Клеус

Редактор В. Трубченко Техред М. Моргентал Корректор М, Самборская

Заказ 814 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101