Штамп для ультразвуковой штамповки

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ

1111 580050

Союз Советских

Соналисткческнк

Респубснк (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.76 (21) 2371604/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень ¹ 42 (45) Дата опубликования описания 11.11.77 (51) М. Кл,"- В 27J 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.73.073 (088.8) (72) Автор изобретения

А М Григорьев

Физико-технический институт AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ШТАМП ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ШТАМПОВКИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением с ультразвуком и может быть использовано в штамповочно-инструментальном производстве, например для штамповки прессформ со сложным профилем рабочей фигуры.

Известен штамп для штамповки изделий с ультразвуком, содержащий верхнюю и нижнюю плиты с установленными в них соответственно пуансоном и матрицей, выполненных в виде набора четного количества радиально размещенных клиновых секторов, соединенных с преобразователями ультразвуковых колебаний (1).

Однако в известном штампе передача усилий через узловые зоны, т. е. точки, соответству10щие нулевому значени1о амплитуды волн колебаний, ограничивает применение штампа при высоких нагрузках. Кроме того, для штамповки с ультразвуком изделий большой длины требуется значительно увеличивать размеры рабочей поверхности штампа в диаметральном направлении, что в свою очередь приводит к потерям акустической энергии в секторах. Выполнение рабочей гравюры штампа на секторах снижает прочность в зоне их соединения. Распространение колебаний вдоль секторов не позволяет получить достаточной величины амплитуды колебаний деформации по рабочей гравюре при значительных усилиях нагружения. Кроме этого, очень сложно осуществить настройку в резонанс на одну частоту.

11аиболее близки:;: к изобретению является

111тамп g:111 3;.ihT11 1, 1 .овой iliTBмповки, содеР кащий Верин!010 11 ппх1 111010 П,1пты со смонтировагп ымп па них соответственно пуансоном и матрицей, снабженными индивидуальными преобразователями ультразвуковых колеба10 ний (2).

При штамповке сложны.; гравюр конструкция известного штампа не обеспечивает необходимого качества воспроизведения рабочих гравюр из-за отсутствия локализации дефор15 мацпй на выдавливаемой поверхности.

С целью повышения качества изготавливаемых деталей в предлагаемом штампе каждый преобразователь ультразвуковых колебаний выполнен в виде корпуса с треугольным па20 зом вдоль продольной осп, обращенным вершиной к сго основанию, пуансон выполнен в виде трехгранной призмы, состоящей из набора пластин в форме равносторонних треугольников с длиной стороны, кратной нечетномучислу длин полуво IH преобразователя ультразвуковых колеоанпй, при этом пластины прикреплены к боковым стенкам паза корпуса, каждая с одной стороны всей поверхностью, а с другой — B точках, соответствующих нулевому значению амплитуды колебаний волн с

50 поочсредным II3i lcIIclllicll видов крспленпя вдоль каждо!! стенки паза, а матрица выполнена идентн и о пуансону.

На фиг. 1 показана нижпя>! плита 1!рсд 13гаемого штампа с матрицей и преобразователем ультразвуковых колебаний (верхняя плита не показана); :a фиг, 2 — распределение ультразвуковых колебаний на стопора. . треугольников, образующих 1 абочую фигуру штампа.

На нижней плите 1 штампа установлен преобразователь 2 ультразвуковых колебаний, соединенный с матрицей, выполненной в виде прямой трехгранной призмы, состоящей из набора пластин 3 и 4 в форме равносторонних треугольников, установленных вершиной к преобразователю и соединенных с ним поочередно одной стороной по всей поверхности, а другой — точками, соответствующими нулевому значению амплитуды колебаний волн.

Длины сторон треугольников кратны нечетному числу длин полуволн, распространяющихся в них от преобразователя.

Штамп работает следующим образом. Заготовку (на чертеже не показана) устанавливают в матрице с гравюрой, выполненной в материале пластин 3 и 4. Включают ультразвуковой генератор и в матрице возникают ультразвуковые колебания с длиной волны л (см. фиг. 2). Преобразователь 2 в зависимости от технологического назначения штампа может быть выполнен из одного или нескольких магнитострикционных излучателей. Для уменьшения потерь на контактное трение между пластинками их соединяют в призму путем пайки по периметру.

Ультразвуковые колебания от стороны треугольной пластины, соединенной по всей поверхности с преобразователем, распространяются по стороне, образующсй гравюру, и стороне, соединенной с преобразователем в точках, соответствующих нулевому значению амплитуды колебаний волн, что увеличивает жесткость системы и допустимые нагрузки при штамповке. Длины сторон треугольника кратны нечетному числу полуволн, распространяемых в них преобразователем ультразвуковых колебаний, поэтому на стороне, образующей рабочую фигуру, в ее начале и конце всегда будут противоположные по знаку деформации. Соответственно, при поочередном соединении пластин с преобразователем по!

О

45 всей поверхности и в точках с нулевым значением амплитуды колебаний, деформации в дву соседних зонах., расположенных на сторонах треугольников, образующих рабочую ф11гуру штампа, будут всегда противоположны по знаку. Таким образом, подбором толщины треугольников, частотой колебаний (длннои стopollhl) можно получить технологически требуемую степень локализации деформаций на рабочей фигуре ш!ампа с направлением колебаний под углом к плоскости гравюры. Предлагаемая конструкция штампа позволяет получить в направлении соединения пластин между собой необходиму1о длину волны ультразвуковых колебаний, что повышает степень сдвиговых микродеформаций, значительно уменьшает контактное трение материала заготовки î поверхность гравюры и новы!пает качество изготавливаемых деталей.

Ф 0 Р м i, !! ñl I! 3 О 0 j) с т с 11 и 5I

111тамп для ультразвуковой штамповки, содержа!ц1!!! Верхи!0!О и нижн1010 плиты со смонтированными на них соответственно пуансоном и матрицей, снабженными индивидуальными преобразователями ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготавливаемых деталей, каждый преобразователь ультразвуковых колебаний выполнен в виде кор»уса с треугольным пазом вдоль продольной оси, обращенным вершиной к его основанию, пуансон выполнен в виде трехгранной призмы, состоящей из набора пластин в форме равносторонних треугольников с длиной стороны кратной нечетному числу длин по.1уволн преобразователя ультразвуковых колебаний, при этом пластины прикреплены к боковым стенкам паза корпуса, каждая с одной стороны всей поверхпостшо, а с другой — в точках, соответствующих нулевому значению амплитуды колебаний волн с ноочередным изменением видов крепления вдоль каждой стенки паза, а матрица выполнена идентично пуансон х .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Хо 489577, кл. В 21 J 13/02, 1973.

2. Северденко В. П. и др. Обработка металлов давлением с ультразвуком, Минск, 1973, с. 84, рис. 27в.