RU1801668C - Устройство дл штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к обработке металлов давлением. Сущность изобретени : содержит контейнер с эластичной средой , установленный с возможностью вхождени  в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с возможностью относительного осевого смещени  и имеющие уплотнени  шток, кольцевой поршень и корпус с рабочей жидкостью. Упругий элемент установлен с возможностью взаимодействи  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 внутренн   поверхность корпуса выполнена сфёрообразной. Устройство снабжено т гами дл  взаимосв зи пуансона и контейнера , упорами дл  взаимосв зи контейнера и корпуса и наполнительным баком. Шток установлен с возможностью торцового взаимодействи  с седлом корпуса посредством уплотнени , полость седла св зана с помощью канала и управл ющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последн   св зана с наполнительным баком посредством обратного клапана.1 ил, (Л С

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при листовой штамповке эластичным инструментом.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей устройства за счет создани  статико-динамического режима штамповки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды, содержащем контейнер с полостью, заполненной эластичной средой, установленный с возможностью вхождени  в полость контейнера пуансон, размещенные концентрично с

возможностью относительного осевого смещени  и имеющие уплотнени  шток, кольцевой поршень и корпус, заполненный рабочей жидкостью, а также упругий элемент, установленный с возможностью взаимодействи  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 внутренн   поверхность корпуса выполнена сфёрообразной. устройство снабжено -также т гами, посредством которых взаимосв заны пуансон и контейнер, упорами , с помощью которых взаимосв заны

00

о Ј

О 00

контейнер и корпус, а также установленным выше последнего наполнительным баком, при этом шток установлен с возможностью торцового взаимодействи  с седлом корпуса посредством уплотнени , полость седла св зана с помощью канала и управл ющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последн   св зана с наполнительным баком посредством обратного клапана.

В предлагаемом устройстве контейнер с эластичной средой закреплен на кольцевом поршне и снабжен контрпуансоном, запирающим контейнер снизу. Таким образом , путем вертикального перемещени  кольцевого поршн  ползуном пресса технологическое усилие от пресса через пуансон, эластичную среду, контрпуансон и кольцевой поршень передаетс  рабочей жидкости, заполн ющей корпус, что обеспечивает создание давлени  в рабочей жидкости и накопление ею потенциальной энергии объемного сжати . Количество запасаемой при сжатии рабочей жидкости потенциальной энергии зависит от величины хода кольцевого поршн , перемещение которого, в свою очередь, определ етс  упорами и т гами . Величина потенциальной энергии сжатой жидкости W определ етс  по формуле:

W

где р - давление сжатой жидкости, МПа; Q - объем сжатой жидкости, м ; Е - модуль упругости рабочей жидкости, МПа.

, Дл  накоплени  необходимого количества потенциальной энергии, корпус устройства представл ет собой полость со сферообразной внутренней поверхностью, а также может быть снабжен вынесенным аккумул тором, гидравлически св занным с внутренней полостью, Одновременно со сжатием рабочей жидкости, закрепленный на ползуне пресса пуансон сжимает наход щуюс  в контейнере эластичную среду. Таким образом достигаетс  предварительное статическое деформирование штампуемой заготовки усилием пресса. При подаче давлени  черезуправл ющий клапан под торец штока, происходит разгерметизаци  пары шток-седло и сжата  до высокого давлени  рабоча  жидкость разгон ет шток, который наносит удар по контрпуансону, запирающему снизу контейнер с эластичной средой. Этим обеспечиваетс  доштампов- ка заготовки в динамическом режиме при сохран ющемс  воздействии на заготовку предварительного статического усили .

Доштамповка в динамическом, ударном режиме, выполн ема  за счет отбора мощности гидравлического пресса, позвол ет трансформировать потенциальную

энергию сжатой рабочей жидкости в кинетическую энергию штока. Кинетическа  энерги  штока, накопленна  в период разгона, в момент удара по контрпуансону практически мгновенно передаетс  эластичной среде . Кратковременность воздействи  ударной нагрузки на эластичный инструмент обеспечивает пиковое возрастание давлени  в эластичной среде. В результате суммарное давление, возникающее в эластомере под

5 воздействием дополнительной динамической составл ющей, превышает давление, создаваемое гидравлическим прессом. При отсутствии упоров между кольцевым поршнем и корпусом в момент разгона штока в полости

0 корпуса происходит падение давлени  рабочей жидкости. При этом кольцевой поршень вместе с контейнером под действием усили  пресса смещаетс  вниз. В результате в момент удара штока по контрпуансону

5 в главном цилиндре пресса давление уменьшаетс , что позвол ет избежать гидроудара в гидравлической системе пресса. Наличие регулируемых упоров позвол ет управл ть величиной потенциальной энергии сжатой

0 жидкости, запасаемой в полости корпуса, а также давлением в эластичном инструменте , создаваемом статическим усилием пресса . Причем, эти величины взаимообратные: чем больше величина накопленной потен5 циальной энергии сжатой жидкости,, тем меньше усилие пресса, воздействующее на заготовку, и наоборот.

Наличие в устройстве т г позвол ет измен ть по высоте расположение кольцевого

0 поршн  в верхней его точке относительно корпуса, что дает возможность регулировать величину объема внутренней полости корпуса и, следовательно, величину накапливаемой потенциальной энергии сжатой

5 рабочей жидкости. При увеличении объема внутренней полости корпуса, рабоча  жидкость из наполнительного бака через обратный клапан поступает в корпус и наоборот. Наполнительный бак расположен выше кор0 пуса, что обеспечивает поступление рабочей жидкости в полость корпуса самотеком. Таким образом, предлагаемое устройство в процессе работы автономно и не св зано с гидросистемой пресса.

5 Применение предлагаемого устройстра позвол ет штамповать детали в комбинированном статико-динамическом режиме. За счет предварительного воздействие на заготовку статического усили  при выполнении формообразующих листоштэмпсвочных

операций обеспечиваетс  более плавный характер нарастани  усили  деформировани  по сравнению с динамической, ударной штамповкой. Сравнительно больша  длительность протекани  процесса деформировани  и плавность нагружени  позвол ют осуществить предварительное перемещение материала заготовки, что способствует меньшему утонению стенок готовой детали. Применение динамической доштамповки позвол ет снизить пружинение материала готовой детали. При выполнении разделительных листоштамповочных операций ста- тико-динамическа  штамповка позвол ет повысить точность пробиваемых отверстий и улучшить качество среза. За счет наличи  фазы предварительного статического деформировани , по периметру пробиваемого отверсти  со стороны режущей кромки матрицы штампуемый металл претерпевает деформацию см ти . Эта зона см ти  представл ет собой кольцевой концентратор напр жений, в котором в процессе динамической доштамповки произойдет зарождение и распространение по замкнутому контуру трещины разрушени , что в итоге повышает точность выполн емых разделительных операций.

На чертеже изображен общий вид устройства .

Устройство дл  штамповки листовых за: готовок с помощью эластичной среды (см. рисунок) состоит из заполненного рабочей жидкостью корпуса 1 с установленным в нем кольцевым поршнем 2. На кольцевом пбршне закреплен контейнер 3 .с эластичной средой 8, на котором уложены штампуема  заготовка 7 и матрица 6. Снизу контейнер 3 заперт контрпуансоном 9, опи- рающимс  на кольцевой поршень 2 и упругий элемент 10. В нижней части корпуса 1 гайкой 13 закреплено седло 12, на верхнем торце которого выполнена конусна  фаска. Соответствующа  конусна  фаска сделана.и на нижнем торце штока 11, опирающемс  в исходном положении на седло 12. В устройстве также установлены регулируемые т ги 17, св зывающие 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, наруж- ный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру контейнера 3. Внутренн   полость корпуса 1 гидравлически св зана через обратный клапан 15 с наполнительным баком, установленным выше ровн  устройства, а также через управл ю- щий клапан 14 с полостью седла или со ливом.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В контейнер 3 на эластичную среду 8 укладываетс  штампуема  заготовка 7 и

матрица 6. Ползун пресса 5 перемещаетс  вниз и закрепленный на нем пуансон 4 входит в контейнер 3. Упира сь в матрицу б и сжима  эластичную среду 8, пуансон 4 производит предварительное деформирование

0 штампуемой заготовки 7 в статическом режиме . Момент контакта пуансона 4 с заготовкой 7 определ етс  регулируемыми т гами 17, св зывающими пуансон с контейнером и кольцевым поршнем 2. Таким

5 образом, регулируемые т ги 17 определ ют верхнее положение кольцевого поршн  2 и объем рабочей жидкости в полости корпуса

1. а следовательно, количество запасаемой потенциальной энергии,

0 Одновременно со статическим деформированием заготовки 7, пуансон 4,.переме- ща сь вниз, также перемещает вниз и контейнер 3, закрепленный на кольцевом поршне 2, В исходном положении пружина

5 10 под действием веса кольцевого поршн 

2. контейнера 3 и контрпуансона 9 уже находитс  в сжатом состо нии, обеспечива  прижим штока 11 к седлу 12. Выполненные на штоке и седле соответствующие друг дру0 гу конусные фаски обеспечивают при их смыкании полную герметичность пары шток-седло. Поэтому при опускании кольцевого поршн  2 за счет уменьшени  объема, занимаемого рабочей жидкостью в полости

5 корпуса 1, происходит увеличение давлени  рабочей жидкости-в этой полости. По достижении требуемой величины давлени , регулируемой упорами 16, под нижний торец штока 11 через управл ющий клапан 14

0 подаетс  давление; Поскольку площадь поверхности кольцевого буртика, расположенного в нижней части штока 11, намного меньше площади его нижнего торца, то управл ющее давление смещает вверх шток

5 11 относительно седла 12. Вследствие этого происходит разъем пары шток-седло и предварительно сжата  до высокого давлени  рабоча  жидкость, врыва сь в полость под штоком 11 и воздейству  на его нижний

0 торец, разгон ет шток. Шток наносит удар по контрпуансону 9, который, смеща сь вверх, передает накопленную штоком 11 при разгоне кинетическую энергию эластичной среде 8. В результате в эластичном ин5 струменте возникает пиковое давление, обеспечивающее доштамповку заготовки при сохран ющемс  воздействии на заготовку статического усили , создаваемого ползуном пресса 5. После удара шток 11, потер вший свою кинетическую энергию.

отбрасываетс  пружиной 10 в свое исходное положение. Ползун .пресса 5 вместе с закрепленным на нем пуансоном 4 поднимаетс  вверх и отштампованна  заготовка 7 извлекаетс  из контейнера 3. Ползун пресса 5, св занный т гами 17 с контейнером 3 и кольцевым поршнем 2, также перемещает вверх и контейнер с кольцевым поршнем. Рабоча  жидкость из расположенного выше уровн  устройства наполнительного бака через обратный клапан 15 самотеком поступает в полость корпуса 1. Устройство готово к выполнению следующей операции.

Экономический эффект от использовани  предлагаемого устройства достигаетс  за счет увеличени  усили  штамповки путем использовани  накопленной в полости корпуса устройства потенциальной энергии сжатой рабочей жидкости.

Использование предлагаемого устройства дл  листовой штамповки эластичным инструментом позвол ет увеличить создаваемое гидравлическим прессом в эластичной среде рабочее давление. Так, было спроектирована устройство (см. рисунок), которое при сжатии рабочей жидкости в полости корпуса до давлени  40 Мпа, обеспечивает максимальную энергию удара величиной 9,6 кДж. Исход  из имеющихс  размеров кольцевого поршн , дл  создани  максимального давлени  в полости корпуса необходимо прессом приложить усилие 63 тс. В момент удара штока по бойку в эластичном инструменте (внутренний диаметр контейнера 150 мм, толщина эластомера 40 мм) возникает давление до 250 МПа. Дл  сравнени , гидравлический пресс усилием 63 тс в таком же контейнере способен создать давление величиной 36 МПа. Таким образом, применение предлагаемого устройства на гидравлическом прессе позволит за счет кратковременности существовани  импульса давлени  в эластичном инструменте повысить в несколько раз давление, создаваемое в эластичной среде .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  штамповки листовых заготовок с помощью эластичной среды, содержащее контейнер с полостью, заполненной эластичной средой, установленный с возможностью вхождени  в полость контейнера пуансон, размещенные концент- рично с возможностью относительного осевого смещени  и имеющие уплотнени  шток, кольцевой поршень и корпус, заполненный рабочей жидкостью, а также упругий элемент, установленный с возможностью взаимодействи  со штоком , отличающеес  тем, что, с целью

   расширени  технологических возможностей устройства за счет создани  статико- динамического 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 внутренн   поверхность корпуса выполнена сферообразной, устройство снабжено также т гами, посредством которых взаимосв заны пуансон и контейнер, упорами, с помощью которых взаимосв заны контейнер и корпус, а также установленным выше последнего наполнительным баком, при этом шток установлен с

   возможностью торцового взаимодействи  с седлом корпуса:посредством уплотнени , полость седла св зана с помощью канала и управл ющего клапана со сливом и полостью корпуса, а последн   св зана с наполнительным баком посредством обратного клапана.