RU134831U1

RU134831U1 - PULSE MACHINE FOR PROCESSING SHEET MATERIAL

Info

Publication number: RU134831U1
Application number: RU2013102391/02U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Рамазан Хусеевич Боташев; Роман Сергеевич Малсугенов; Абубакар Абдрахманович Мусаев
Original assignee: Анвар Юсуфович Боташев
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-11-27

Abstract

Импульсная машина для обработки давлением листового материала, содержащая размещенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого установлен шток с узлом крепления инструмента, причем на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнены сквозное отверстие и охватывающая его кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом, отличающаяся тем, что в плите выполнены каналы, соединяющие кольцевую полость с рабочим цилиндром, а в стенке рабочего цилиндра выполнен канал для подачи жидкости в надпоршневую полость рабочего цилиндра, причем в этом канале установлен обратный клапан.An impulse machine for processing sheet metal pressure, comprising a combustion chamber located in the housing with the fuel mixture supply and ignition units and a working cylinder in which the piston is located, and a scaffold rigidly connected to the housing, in the cavity of which a rod with a tool mount is mounted, and at the free end a working cylinder has a plate in which a through hole is made and an annular cavity surrounding it, in which an annular piston is placed, interacting with the processed sheet material scrap, characterized in that in the plate channels are made connecting the annular cavity with the working cylinder, and in the wall of the working cylinder there is a channel for supplying fluid to the supra-piston cavity of the working cylinder, and a check valve is installed in this channel.

Description

Предполагаемая полезная модель относиться к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию, и может быть использована для штамповки деталей из листового материала.The proposed utility model relates to mechanical engineering, in particular to forging and stamping equipment, and can be used for stamping parts from sheet material.

Известны устройства для листовой штамповки, в которых процесс штамповки осуществляется под действием давления жидкости или газа (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - С.61-65). Эти устройства отличаются компактностью и малой металлоемкостью. Они обеспечивают существенное упрощение технологической оснастки, что дает возможность эффективно использовать штамповку в мелкосерийном и опытном производствах.Known devices for sheet stamping, in which the stamping process is carried out under the action of pressure of a liquid or gas (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed metal processing methods. - L .: Engineering, 1975. - P.61-65) . These devices are compact and low metal consumption. They provide a significant simplification of technological equipment, which makes it possible to effectively use stamping in small-scale and pilot production.

Заявляемому объекту наиболее близким аналогом является импульсная машина для обработки давлением листового материала, содержащая размешенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси, и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого установлен шток с узлом крепления инструмента, причем на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнены сквозные отверстия и кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом (патент на полезную модель №-114893, МПК B21J 7/24). В этой машине процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании топливной смеси в надпоршневой полости рабочего цилиндра. Причем для повышения давления газа топливная смесь в этой полости предварительно сжимается поршнем, перемещающимся под действием давления продуктов сгорания, образующихся при сгорании топливной смеси в камере сгорания.The object of the claimed object is the closest analogue to a pulse machine for sheet metal pressure treatment, containing a combustion chamber placed in the housing with fuel supply and ignition units, and a working cylinder in which the piston is located, and a rammer rigidly connected to the housing, in the cavity of which a rod with a unit is installed fastening the tool, and on the free end of the working cylinder a plate is installed in which through holes and an annular cavity in which the annular piston is placed interact yuschy with the processed sheet material (patent for utility model №-114893, IPC B21J 7/24). In this machine, the stamping process is carried out under the action of gas pressure generated during the combustion of the fuel mixture in the over-piston cavity of the working cylinder. Moreover, in order to increase the gas pressure, the fuel mixture in this cavity is preliminarily compressed by a piston moving under the influence of the pressure of the combustion products formed during the combustion of the fuel mixture in the combustion chamber.

Известная машина имеет следующие недостатки. Усилие, необходимое для деформирования обрабатываемой листовой заготовки, достигает максимальной величины в конечной стадии процесса штамповки. Поэтому в конце процесса штамповки давление газа на поверхности обрабатываемой заготовки должно быть высоким. Затем этот газ выпускается из полости машины, вследствие чего значительная часть энергии газа оказывается не использованной. Поэтому энергия, затрачиваемая на совершение процесса штамповки, во много раз меньше потенциальной энергии газа, действующего на заготовку. Это существенно снижает коэффициент полезного действия машины, и поэтому экономичность машины невелика.A known machine has the following disadvantages. The force required to deform the workpiece sheet reaches a maximum value in the final stage of the stamping process. Therefore, at the end of the stamping process, the gas pressure on the surface of the workpiece to be processed must be high. Then this gas is discharged from the cavity of the machine, as a result of which a significant part of the energy of the gas is not used. Therefore, the energy spent on the completion of the stamping process is many times less than the potential energy of the gas acting on the workpiece. This significantly reduces the efficiency of the machine, and therefore the economy of the machine is low.

Кроме того, для обеспечения благоприятных условий для совершения процесса штамповки усилие прижима обрабатываемой заготовки должно изменяться пропорционально усилию штамповки. В данной машине прижим заготовки осуществляется кольцевым поршнем, и усилие прижима не регулируется в процессе штамповки. Это снижает технологические возможности машины.In addition, in order to ensure favorable conditions for the stamping process, the clamping force of the workpiece to be processed must be proportional to the stamping force. In this machine, the workpiece is clamped by an annular piston, and the clamping force is not regulated during the stamping process. This reduces the technological capabilities of the machine.

Технической задачей полезной модели является повышение экономичности машины и обеспечение регулирования усилия прижима заготовки в процессе штамповки.The technical task of the utility model is to increase the efficiency of the machine and provide regulation of the clamping force of the workpiece during the stamping process.

Технический результат достигается тем, что импульсная машина для обработки давлением листового материала содержит размещенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого установлен шток с узлом крепления инструмента, а также установленную на свободном торце рабочего цилиндра плиту, в которой выполнены сквозное отверстие и охватывающая его кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом. Кроме того, в плите выполнены каналы, соединяющие кольцевую полость с рабочим цилиндром, а в стенке рабочего цилиндра выполнен канал для подачи жидкости в надпоршневую полость рабочего цилиндра, причем в этом канале установлен обратный клапан.The technical result is achieved by the fact that the pulsed machine for processing sheet metal pressure comprises a combustion chamber with nodes for supplying and igniting the fuel mixture and a working cylinder in which the piston is located, and a scaffold rigidly connected to the body, in the cavity of which a rod with a tool mount is installed as well as a plate mounted on the free end of the working cylinder, in which a through hole is made and an annular cavity covering it, in which an annular piston is placed, interacts working with processed sheet material. In addition, channels are made in the plate connecting the annular cavity with the working cylinder, and in the wall of the working cylinder there is a channel for supplying fluid to the over-piston cavity of the working cylinder, and a check valve is installed in this channel.

Предлагаемая импульсная машина представлена на рисунке. Она содержит корпус 1, в котором размешены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, сообщающиеся между собой посредством запирающего клапана 4. В нижней части рабочего цилиндра 3 помещен поршень 5. На свободном торце рабочего цилиндра 3 установлена плита 6, имеющая кольцевую полость 7, в которой установлен кольцевой поршень 8. Корпус 1 с плитой 6 при помощи колонн 9 и гаек 10 соединен с шаботом 11, в котором размещен шток 12 с поршнем 13. К штоку 12 прикреплена матрица 14, служащая в качестве инструмента. Примыкающие к поршню полости 15 и 16, соединены с управляющими золотниками 17 и 18, обеспечивающими подачу в эти полости жидкости и ее слив. Камера сгорание 2 снабжена впускным клапаном 19, выпускным клапаном 20 и свечей зажигания 21. Надпоршневая полость 22 рабочего цилиндра 3 частично заполнена жидкостью. Подача жидкости осуществляется через канал 23, в котором установлен обратный клапан 24. В плите 6 выполнены сквозное отверстие 25 и каналы 26, соединяющие кольцевую полость 7 с надпоршневой полостью 22. Диаметр отверстия 25 в 1.5....2 раза меньше диаметра рабочего цилиндра 3. На торце плиты 6 выполнен ряд пазов 27. Машина устанавливается на амортизаторах 28, а обрабатываемая заготовка 29 - на торце плиты 6. При этом между заготовкой 29 и кольцевым поршнем 8 остается зазор, и полость отверстия 25 через этот зазор и пазы 27 сообщена с окружающей средой.The proposed pulse machine is shown in the figure. It contains a housing 1, in which a combustion chamber 2 and a working cylinder 3 are placed, communicating with each other by means of a shutoff valve 4. A piston 5 is placed at the bottom of the working cylinder 3. A plate 6 having an annular cavity 7 is installed on the free end of the working cylinder 3 which is equipped with an annular piston 8. The housing 1 with the plate 6 is connected to the rod 11 by means of columns 9 and nuts 10, in which the rod 12 with the piston 13 is placed. A matrix 14, which serves as a tool, is attached to the rod 12. The cavities 15 and 16 adjacent to the piston are connected to the control spools 17 and 18, which supply and discharge liquid into these cavities. The combustion chamber 2 is equipped with an inlet valve 19, an exhaust valve 20 and spark plugs 21. The piston cavity 22 of the working cylinder 3 is partially filled with liquid. The fluid is supplied through the channel 23, in which the check valve 24 is installed. A through hole 25 and channels 26 are made in the plate 6, connecting the annular cavity 7 with the over-piston cavity 22. The diameter of the hole 25 is 1.5 .... 2 times less than the diameter of the working cylinder 3 A number of grooves 27 are made at the end of the plate 6. The machine is mounted on shock absorbers 28, and the workpiece 29 is installed on the end of the plate 6. At the same time, a gap remains between the workpiece 29 and the annular piston 8, and the cavity of the hole 25 communicates with this through the gap and the grooves 27 the environment.

Работа машины осуществляется в следующей последовательности. В исходном ее положении запирающий клапан 4 закрыт, и камера сгорания 2 герметична. Золотник 18 находится в нейтральном положении, что обеспечивает герметичность полости 16. Камера сгорания 2 через впускной клапан 19 наполняется топливной смесью, например смесью горючего газа со сжатым воздухом. Топливная смесь при помощи свечи 21 поджигается. В результате сгорания топливной смеси давление в камере сгорания 2 резко повышается. При этом под действием давления продуктов сгорания запирающий клапан 4 открывается. Продукты сгорания из камеры сгорания 2 поступают в рабочий цилиндр 3. Под действием давления продуктов сгорания поршень 5 разгоняется вверх, а корпус 1 совместно с шаботом 11 перемешается вниз. Так как масса корпуса 1 и шабота 11 во много раз больше массы поршня 5, то скорость перемещения корпуса 1 с шаботом 11 невелика. Работа, совершаемая газом в рабочем цилиндре 3, затрагивается в основном на разгон поршня 5 и жидкости, находящейся над ним. В процессе движения поршня 5 воздух из надпоршневой полости 22 вытесняется наружу через отверстие 25 и зазор между кольцевым поршнем 8 и заготовкой 29. При достижении жидкости, находящейся над поршнем 5 плиты 6 возникает перепад давлений между полостью 22 и полостью отверстия 25. Величина этого перепада давлений определяется следующей зависимостью:The operation of the machine is carried out in the following sequence. In its initial position, the locking valve 4 is closed, and the combustion chamber 2 is sealed. The spool 18 is in the neutral position, which ensures the tightness of the cavity 16. The combustion chamber 2 through the inlet valve 19 is filled with a fuel mixture, for example a mixture of combustible gas with compressed air. The fuel mixture using a candle 21 is ignited. As a result of the combustion of the fuel mixture, the pressure in the combustion chamber 2 rises sharply. At the same time, under the influence of the pressure of the combustion products, the shutoff valve 4 opens. The combustion products from the combustion chamber 2 enter the working cylinder 3. Under the action of the pressure of the combustion products, the piston 5 accelerates upwards, and the housing 1 together with the step 11 mixes down. Since the mass of the housing 1 and the Shabot 11 are many times greater than the mass of the piston 5, the speed of movement of the body 1 with the Shabot 11 is small. The work performed by the gas in the working cylinder 3 is affected mainly by the acceleration of the piston 5 and the liquid above it. During the movement of the piston 5, air from the over-piston cavity 22 is forced out through the hole 25 and the gap between the annular piston 8 and the workpiece 29. When the liquid above the piston 5 of the plate 6 is reached, a pressure differential occurs between the cavity 22 and the cavity of the hole 25. The magnitude of this pressure differential defined by the following relationship:

,

где ρ_ж - плотность жидкости; V_ж - скорость жидкости в полости отверстия 25; V_п - скорость поршня; d_ц - диаметр рабочего цилиндра; d_о - диаметр отверстия 25.where ρ _W is the density of the liquid; V _W - fluid velocity in the cavity of the hole 25; V _p - piston speed; d _c - the diameter of the working cylinder; d _about - the diameter of the hole 25.

Принимая V_п=10 м/с, d_ц/d_о=1,5, ρ=1000 кг/м³, получим ΔP=0,25 МПа, т.е. перепад давлений имеет значительную величину. Давления жидкости из полости 22 через каналы 26 передается в кольцевую полость 7. Под действием этого давления кольцевой поршень 8 перемешается вверх и прижимается к заготовке 29, предотвращая тем самым утечку жидкости из полости 25. При соударении жидкости с заготовкой 29 происходит ее деформирование в полости матрицы 14. Благодаря накопленной кинетической энергии поршня 6 осуществляется процесс штамповки.Taking V _p = 10 m / s, d _c / d _o = 1.5, ρ = 1000 kg / m ³ , we obtain ΔP = 0.25 MPa, i.e. the pressure drop is significant. The pressure of the fluid from the cavity 22 through the channels 26 is transferred to the annular cavity 7. Under the influence of this pressure, the annular piston 8 is mixed up and pressed against the workpiece 29, thereby preventing leakage of fluid from the cavity 25. When the fluid collides with the workpiece 29, it deforms in the matrix cavity 14. Due to the accumulated kinetic energy of the piston 6, the stamping process is carried out.

В период штамповки давление в полостях 22 и 26 определяется скоростью поршня 5 и сопротивляемостью заготовки 29. В начальный период штамповки сопротивляемость заготовки не высокая, поэтому и давление умеренное. По мере увеличения деформации заготовки 29 ее сопротивляемость повышается, при этом увеличивается и давление в этих полостях. Это давление передается через каналы 26 и на кольцевой поршень 8. Поэтому усилие прижима фланцевой части заготовки изменяется пропорционально усилию штамповки, что, создавая благоприятные условия для протекания процесса штамповки, обеспечивает хорошее качество штампуемых деталей.During the stamping period, the pressure in the cavities 22 and 26 is determined by the speed of the piston 5 and the resistance of the workpiece 29. In the initial period of stamping, the resistance of the workpiece is not high, so the pressure is moderate. As the deformation of the workpiece 29 increases, its resistance increases, while the pressure in these cavities also increases. This pressure is transmitted through the channels 26 and to the annular piston 8. Therefore, the pressing force of the flange part of the workpiece varies in proportion to the stamping force, which, creating favorable conditions for the stamping process, ensures good quality of stamped parts.

После завершения операции штамповки открывается выпускной клапан 20, и отработавший газ выпускается из камеры сгорания 2 и рабочего цилиндра 3. Поршень 5 под действием собственного веса опускается в исходное положение. Под действием усилия амортизаторов 28 корпус 1 совместно с шаботом 11 также возвращается в исходное положение. Золотник 18 соединяет полость 16 на слив, а в полость 15 через золотник 17 подается жидкость. При этом под действием давление жидкости поршень 12 совместно со штоком 13 и матрицей 14 перемещается вверх. Затем отштампованная деталь извлекается из полости матрицы 14 и на торец плиты 6 устанавливается новая заготовка. После этого золотник 17 соединяет полость 15 на слив, а в полость 16 через золотник 18 подается жидкость. При этом поршень 12 перемещается вниз до соприкосновения матрицы 14 с заготовкой, установленной на торце плиты 6. Далее рабочий цикл машины повторяется в той же последовательности.After the stamping operation is completed, the exhaust valve 20 opens, and the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 and the working cylinder 3. The piston 5 is lowered by its own weight to its original position. Under the action of the force of the shock absorbers 28, the housing 1, together with the Shabot 11, also returns to its original position. The spool 18 connects the cavity 16 to the drain, and into the cavity 15 through the valve 17 the fluid is supplied. In this case, under the action of the fluid pressure, the piston 12 together with the rod 13 and the matrix 14 moves up. Then the stamped part is removed from the cavity of the matrix 14 and a new workpiece is installed on the end face of the plate 6. After this, the spool 17 connects the cavity 15 to the drain, and into the cavity 16 through the spool 18 is supplied fluid. In this case, the piston 12 moves down to the contact of the matrix 14 with the workpiece mounted on the end of the plate 6. Next, the working cycle of the machine is repeated in the same sequence.

В предложенной машине также как в известной машине разгон поршня производится за счет расширения продуктов сгорания в рабочем цилиндре. Однако в данном случае вся накопленная кинетическая энергия поршня затрачивается на совершение процесса штамповки, а в известной машине она используется для увеличения потенциальной энергии топливной смеси, находящейся в надпоршневой полости рабочего цилиндра. Поэтому экономичность предлагаемой машины значительно выше экономичности известной машины.In the proposed machine, as well as in the known machine, the piston is accelerated by expanding the combustion products in the working cylinder. However, in this case, all the accumulated kinetic energy of the piston is spent on the stamping process, and in the known machine it is used to increase the potential energy of the fuel mixture located in the over-piston cavity of the working cylinder. Therefore, the economy of the proposed machine is significantly higher than the economy of the known machine.

Кроме того, в процессе штамповки усилие прижима заготовки изменяется пропорционально усилию ее деформирования. Это обеспечивает благоприятные условия для осуществления процесса штамповки, что повышает технологические возможности машины.In addition, during the stamping process, the pressure force of the workpiece varies in proportion to the force of its deformation. This provides favorable conditions for the implementation of the stamping process, which increases the technological capabilities of the machine.

Claims

Импульсная машина для обработки давлением листового материала, содержащая размещенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого установлен шток с узлом крепления инструмента, причем на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнены сквозное отверстие и охватывающая его кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом, отличающаяся тем, что в плите выполнены каналы, соединяющие кольцевую полость с рабочим цилиндром, а в стенке рабочего цилиндра выполнен канал для подачи жидкости в надпоршневую полость рабочего цилиндра, причем в этом канале установлен обратный клапан.

An impulse machine for processing sheet metal pressure, comprising a combustion chamber located in the housing with the fuel mixture supply and ignition units and a working cylinder in which the piston is located, and a scaffold rigidly connected to the housing, in the cavity of which a rod with a tool mount is mounted, and at the free end a working cylinder has a plate in which a through hole is made and an annular cavity surrounding it, in which an annular piston is placed, interacting with the processed sheet material scrap, characterized in that in the plate there are channels connecting the annular cavity with the working cylinder, and in the wall of the working cylinder there is a channel for supplying fluid to the supra-piston cavity of the working cylinder, and a check valve is installed in this channel.