Прессовая установка для многополостной безоблойной штамповки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к прессовому оборудованию для изготовления изделий сложной наружной конфигурации и с внутренними полостями методом безоблойной штамповки. Цель - расширение технологических возможностей и повышение коэффицента использования металла. Верхняя плита снабжена центральной оправкой, несущей верхний пуансон, и охватывающими ее дополнительной траверсой и кольцевой обоймой с конусным отверстием, жестко связанными между собой, и вертикальными гидроцилиндрами, корпуса которых закреплены в верхней плите, а штоки - в кольцевой обойме, при этом в передвижном столе выполнено центральное гнездо с заходным конусом, в цилиндрической части которого установлена опорная шайба с возможностью ее перемещения вместе с матрицами посредством центрального выталкивателя, а с торцев матрицы выполнены конусные поверхности. Верхняя поверхность контактирует с конусным отверстием кольцевой обоймы, а нижняя - с заходным концом центрального гнезда подвижного стола. По крайней мере, две противолежащие горизонтальные прошивные системы снабжены дополнительными ползушками, связанными с матрицами и дополнительными гидроцилиндрами. В ползушках выполнены центральные отверстия, в которых установлены прошивные пуансоны с возможностью их перемещения относительно ползушек. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к прессовому оборудованию для изготовления изделий сложной наружной конфигурации и с внутренними полостями методом безоблойной штамповки.

Известна пресс-приставка к прессу усилием 30 мН, состоящая из штампового узла в который входят пуансоны, пуансонодержатель, разъемные матрицы и матрицедержатели с наружными конусными поверхностями и подвижный в вертикальном направлении контейнер с внутренним коническим отверстием, которое сопрягается с наружными конусными поверхностями матрицедержателей по всей их высоте; предусмотрены синхронизирующие цилиндры, связывающие перемещение подвижной траверсы пресса и контейнера вместе с матричным блоком. Перед штамповкой матрицедержатель со вставками запрессовывается по конусным поверхностям в контейнер ходом подвижной траверсы пресса [1] Достоинством этого оборудования является возможность использования основного усилия пресса на техпроцесс прошивку и оформления наружных поверхностей. К недостаткам относится продолжительное общее время цикла штамповки, обусловленное необходимостью запрессовки (и распрессовки) матрицедержателя в контейнер, а также ограниченные технологические возможности, исключающие применение боковых (горизонтальных) прошивных систем для получения боковых полостей или выступов, поскольку боковые поверхности матриц с вертикальным разъемом полностью закрыты конусным соединением матрицедержателей с контейнером, удерживающим раскрытие матриц при работе пресса.

Известен также пресс для многополостной безоблойной штамповки, оснащенный двумя боковыми прошивными системами, содержащий вертикальный и боковые силовые цилиндры, вертикальную и горизонтальные станины, состоящие из стоек и поперечин, стянутых колоннами [2] Основным недостатком этого пресса являются также ограниченные технологические возможности, т.к. в техпроцессах используются либо вертикальные цилиндры, либо боковые, поскольку при горизонтальном разъеме матриц вертикальные цилиндры используются главным образом для удержания полуматриц от раскрытия, а при вертикальном разъеме матриц боковые цилиндры выполняют эту же роль.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вертикальный гидравлический пресс [3] Он выполнен в колонном варианте и содержит основной ползун, передающий вертикальное (главное) усилие пресса, верхнюю плиту, закрепленную на ползуне, центральный выталкиватель, передвижной стол, четыре горизонтальные прошивные системы и технологический инструмент, включающий пуансоны и матрицы. На прессе используются матрицы как с горизонтальной, так и вертикальной плоскостями разъема.

При горизонтальном разъеме матрицы нижняя и верхняя ее половины крепятся соответственно на столе пресса и подштамповой плите ползуна, в этом случае основное вертикальное усилие пресса используется для осадки и главным образом для удержания матриц от раскрытия при деформировании заготовки горизонтальными прошивными системами.

Наиболее полно мощность такого пресса используется при вертикальном разъеме матриц, где матрицы устанавливаются на столе с возможностью сведения и разведения при помощи двух горизонтальных прошивных систем и удерживаются от раскрытия их усилием. При этом в формообразовании могут участвовать пуансоны, закрепленные на двух других горизонтальных прошивных системах и на главном ползуне. Возможен вариант, при котором нераскрытие матриц обеспечивается фиксаторами, устанавливаемыми двумя другими прошивными системами. В этом случае формообразование осуществляется только усилием основного ползуна. В дальнейшем рассматривается оборудование для многополостной безоблойной штамповки, где используются матрицы с вертикальным разъемом, при этом в название вводится термин "прессовая установка".

Работает эта прессовая установка следующим образом.

Заготовка (любым известным способом) подается на ось пресса. Матрицы, перемещаясь по столу, посредством двух горизонтальных прошивных систем смыкаются, охватывая заготовку. Ползун пресса холостым ходом опускается до касания пуансоном заготовки, после чего производится рабочий ход ползуна и деформирование заготовки верхним пуансоном. Затем совершается перемещение боковых пуансонов до касания с заготовкой и рабочий ход двух других прошивных систем до полного заполнения фигуры матриц.

После возвращения пуансонов в исходное положение разводятся полуматрицы, заготовка отрывается центральным выталкивателем от нижней опорной части стола и удаляется из-под пресса.

К недостаткам такой прессовой установки можно отнести следующее: Две силовые горизонтальные прошивные системы не участвуют активно в формообразовании, т. к. выполняют роль затворов, удерживающих матрицы от раскрытия при деформировании заготовки верхним и двумя боковыми пуансонами, таким образом уменьшаются технологические возможности прессовой установки.

При механической фиксации матриц все четыре горизонтальные прошивные системы используются как кинематические (две для сведения матриц и две для установки фиксаторов) и не участвуют в процессе формообразования (авт. св. N 1038046).

При формообразовании не используются по крайней мере две горизонтальные прошивные системы, что при производстве штамповок сложной конфигурации приводит к загружению их наружных поверхностей и, тем самым, к уменьшению коэффициента использования металла (КИМ).

Целью изобретения является расширение технологических возможностей прессовой установки и повышение коэффициента использования металла (КИМ) путем рационального распределения металла за счет использования при формообразовании детали всех силовых систем прессовой установки.

Сущность изобретения заключается в том, что прессовая установка, содержащая вертикальный гидравлический пресс с центральным выталкивателем, верхней плитой, закрепленной на ползуне, передвижной стол, четыре горизонтальные прошивные системы и инструмент, включающий пуансоны и матрицы с вертикальным разъемом, установленные на подвижном столе с возможностью их взаимного перемещения относительно друг друга, верхняя плита снабжена центральной оправкой несущей верхний пуансон и охватывающих ее дополнительной траверсой и кольцевой обоймой с конусным отверстием жестко связанных между собой, и вертикальными гидроцилиндрами, корпуса которых закреплены в верхней плите, а штоки в кольцевой обойме, при этом в передвижном столе выполнено центральное гнездо с заходным конусом в цилиндрической части которого установлена опорная шайба, с возможностью ее вертикального перемещения вместе с матрицами посредством центрального выталкивателя, а с торцев матрицы выполнены конусные поверхности, верхняя из них контактирует с конусным отверстием кольцевой обоймы, а нижняя с заходным конусом центрального гнезда передвижного стола, причем, по крайней мере, две противолежащие горизонтальные прошивные системы снабжены дополнительными ползушками, связанными с матрицами и дополнительными приводными гидроцилиндрами, а в ползушках выполнены центральные отверстия, в которых установлены прошивные пуансоны с возможностью их перемещения относительно ползушек.

На фиг. 1 изображен главный вид прессовой установки со сведенными матрицами; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг.1 (план расположения горизонтальных прошивных систем); на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.2.

Прессовая установка содержит вертикальный гидравлический пресс 1 с центральным выталкивателем 2, верхней плитой 3, закрепленной на ползуне 4, и передвижной стол 5, четыре горизонтальные прошивные системы 6, 7, 8 и 9, инструмент, включающий верхний пуансон 10, боковые пуансоны 11 и 12, матрицы 13 и 14 с вертикальным разъемом.

Верхняя плита 3 снабжена вертикальными гидроцилиндрами 15, центральной вертикальной оправкой 16, на нижнем торце которой закреплен верхний пуансон 10, дополнительной траверсой 17, охватывающей оправку 16, кольцевой обоймой 18 с конусным отверстием 19, жестко связанной с дополнительной траверсой с возможностью их вертикального перемещения по оправке относительно верхнего пуансона 10, при этом гидроцилиндры 15 запитаны под постоянное давление (играют роль пружин) и отжимают дополнительную траверсу 17 с обоймой 18 в нижнюю часть оправки 16.

В столе 5 выполнено центральное гнездо 20 с заходным конусом 21, в котором установлена опорная шайба 22 с возможностью вертикального перемещения вместе с матрицами 13 и 14 посредством центрального выталкивателя 2 на ход Н, равный величине заходного конуса 21, при этом верхний торец 23 опорной шайбы 22 в ее верхнем положении (фиг.3) находится заподлицо с поверхностью 24 стола 5, по которой перемещаются матрицы 13 и 14. В матрицах 13 и 14 выполнены конусные поверхности 25 и 26.

После сведения матриц на оси пресса до упора в вертикальный разъем и опускания опорной шайбы 22 и обоймы 18 происходит сопряжение заходного конуса 21 с конусной поверхностью 25 и конусного отверстия 19 с конусной поверхностью 26, при этом прижим сопрягаемых поверхностей обеспечивается усилием гидроцилиндров 15.

Опускание обоймы 18 осуществляется посредством опускания ползуна 4.

Пуансоны 11 и 12 горизонтальных прошивных систем 6, 7, 8 и 9 приводятся в движение (холостые и рабочие хода) от гидроцилиндров 27 и 28.

Две противоположнорасположенные (оппозитно) горизонтальные прошивные системы, например, 7 и 9 снабжены дополнительными гидроцилиндрами 29 и ползушками 30, которые соединяются с матрицами 13 и 14 посредством Т-образного соединения 31, позволяющего компенсировать вертикальные перемещения матриц относительно ползушек. В ползушках предусмотрены центральные горизонтальные отверстия 32, в которые установлены боковые пуансоны 11, а в матрицах 13 и 14 выполнены соответствующие полости 33, предназначенные для заведения в них пуансонов 11 при рабочем положении матриц.

Под пуансоны 12 в матрицах 13 и 14 в зоне разъема также предусмотрены соответствующие полости, которые сопрягаются с пуансонами.

Работа прессовой установки производится следующим образом.

При разведенном исходном положении матриц 13 и 14 и верхнем положении ползуна 4 нагретая заготовка подается любым известным способом в рабочую зону на опорную шайбу 22, которая поднята ходом центрального выталкивателя 2 в верхнее положение. Затем посредством дополнительных гидроцилиндров 29 перемещаются навстречу друг другу ползушки 30 и вместе с ними матрицы 13 и 14 до упора в вертикальный разъем. Ходом центрального выталкивателя 2 вниз на величину "Н" опускается опорная шайба 22 вместе с матрицами, конусные поверхности 25 которых сопрягаются с заходным конусом 21 стола 5, при этом матрицы проскальзывают по вертикали относительно ползушек благодаря "Т"-образному соединению 31.

Далее производится опускание ползуна 4 до касания пуансона 10 с заготовкой, при этом, сначала конусное отверстие 19 обоймы 18 сопрягается с конусной поверхностью 26 матриц 13 и 14, прижимаясь усилием гидроцилиндров 15, затем, вытесняя жидкость из гидроцилиндров 15, пуансон 10 вместе с оправкой 16 переместятся относительно остановившихся обоймы 18 и дополнительной траверсы 17 до касания с заготовкой. Центровка пуансона 10 относительно матриц 13 и 14 обеспечивается направлением дополнительной траверсы 17 по наружному диаметру оправки 16.

Затем рабочим ходом ползуна 4 производится деформация заготовки посредством пуансона 10 основным усилием пресса до предварительного заполнения внутренних полостей матриц 13 и 14, в том числе и частичного заполнения полостей 33.

Далее, перемещаясь навстречу друг другу совершают сначала холостой ход, а затем рабочий ход, пуансоны 11 и 12, приводимые, соответственно, от гидроцилиндров 27 и 28. Под воздействием боковых пуансонов 11 и 12 происходит окончательное заполнение фигуры матриц и образование необходимых боковых полостей или выступов; в деформации заготовки участвуют все силовые системы прессовой установки, а от раскрытия полуматрицы удерживаются посредством конусных затворов, образованных путем охвата конусных поверхностей 25 и 26 матриц конусом стола 5 и обоймой 18, которые воспринимают усилия раскрытия матриц.

После рабочего хода горизонтальных пуансонов сначала поднимается ползун 4, выводя верхний пуансон 10 из матриц 13 и 14, далее выводятся основные пуансоны 11 и 12 из матриц, при этом пуансоны 11 выводятся до упора в ползушки 30 внутри отверстий 32.

Центральным выталкивателем 2 совершается подъем матриц 13 и 14 на уровень поверхности 24 (верхней поверхности стола 5). Далее с помощью гидроцилиндров 27 (от штоковых полостей) посредством ползушек 30 матрицы 13 и 14 разводятся в исходные положения. Освобожденное отштампованное изделие любым известным способом удаляется из рабочей зоны пресса и процесс может быть возобновлен.

Данная прессовая установка имеет следующие преимущества: За счет запирания от раскрытия матриц в замки посредством конуса стола и наружной обоймы через конусные соединения обеспечивается использование в технологии многополостной безоблойной штамповки усилия как главного ползуна пресса, так и всех горизонтальных прошивных систем, что в значительной мере расширяет технологические возможности прессовой установки, позволяя получать более сложные и тонкие детали различной конфигурации, как с полостями, так и с выступами.

Благодаря рациональному распределению металла при формообразовании за счет его допрессовки с помощью одной или двух пар горизонтальных прошивных систем могут быть снижены припуски и, тем самым, увеличен КИМ.

Кроме того, усилие горизонтальных прошивных систем может быть выбрано от потребности технологии многополостной безоблойной штамповки, а не в зависимости от основного вертикального усилия пресса, поэтому прессовая установка может быть выполнена оптимальной по массе.

Формула изобретения

ПРЕССОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МНОГОПОЛОСТНОЙ БЕЗОБЛОЙНОЙ ШТАМПОВКИ, содержащая вертикальный гидравлический пресс с центральным выталкивателем, верхней плитой, закрепленной на ползуне, передвижной стол, четыре горизонтальные прошивные системы и инструмент, включающий пуансоны и матрицы с вертикальным разъемом, установленные на подвижном столе с возможностью их взаимного перемещения относительно друг друга, отличающаяся тем, что верхняя плита снабжена центральной оправкой, охватывающими ее дополнительной траверсой и кольцевой обоймой с коническим отверстием, жестко связанными между собой, и вертикальными гидроцилиндрами, корпуса которых закреплены в верхней плите, а штоки в кольцевой обойме, передвижной стол снабжен опорной шайбой и в нем выполнено центральное гнездо с заходным конусом и цилиндрической частью, упомянутая шайба установлена в этом гнезде с возможностью перемещения вместе с матрицами посредством центрального выталкивателя, матрицы выполнены с торцевыми коническими поверхностями, верхняя из них установлена с возможностью взаимодействия с поверхностью конического отверстия кольцевой обоймы, а нижняя с заходным конусом центрального гнезда подвижного стола, при этом по крайней мере две противолежащие горизонтальные прошивные системы снабжены дополнительными ползушками, связанными с матрицами, и дополнительными приводными гидроцилиндрами, в ползушках выполнены центральные отверстия, прошивные пуансоны установлены в этих отверстиях с возможностью их перемещения относительно ползушек, а верхний пуансон размещен на центральной оправке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3