Устройство для формовки тонколистовых заготовок
DEVICE FOR FORMING THIN SHEET BLANKS

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно - к производству металлических круглых заготовок из квадратной заготовки.
Известно устройство аналогичного назначения, содержащее верхний штамп и нижний штамп, между которыми размещается заготовка для деформации. Для формоизменения необходимо надавить верхним штампом на заготовку (https://studref.com/390192/tehnika/goryachaya_obemnaya_shtampovka).
Недостатком этого устройства является то, что при формовке тонких заготовок на эту операцию требуется приложить значительные усилия, поскольку происходит деформация сразу всей заготовки.
Наиболее близким к предложенному является устройство для формовки тонколистовых заготовок (RU 2693707, опублик. 10.01.2018), содержащее матрицу, которую образуют две группы деталей, контактирующих между собой через упругое кольцо-амортизатор и линзообразный элемент, при этом одна группа деталей содержит кольцо и сочлененный с ним по скользящей посадке с возможностью перемещения пуансон, диаметр которого равен диаметру матрицы, другая группа деталей содержит кольцо и опорную плиту, причем перечисленные детали, кольцо-амортизатор и линзообразный элемент имеют единую ось симметрии
Недостатками этого устройства является сложность его использования, так как конструкция не имеет элементов, соединяющих верхнюю и нижнюю части, а также неустойчивость процесса, поскольку деформация осуществляется за счет перемещения устройства валками, взаимодействие между которыми осуществляется как металл по металлу, и кроме того необходимость для работы устройства дополнительного оборудования в виде прокатного стана.
Техническим результатом изобретения является значительное упрощение эксплуатации установки при ее использовании за счет упрощения конструкции установки путем исключения дополнительного оборудования.
Технический результат достигается тем, что устройство для формовки тонких заготовок содержит матрицу, образованную установленными осесимметрично первой и второй группами деталей, контактирующих между собой через упругое кольцо-амортизатор и линзообразный элемент, при этом первая группа деталей содержит первое кольцо и сочлененный с ним по скользящей посадке с возможностью перемещения пуансон, диаметр которого равен диаметру матрицы, а вторая группа деталей содержит второе кольцо и нижнюю опорную плиту.
Отличие устройства заключается в том, что над матрицей установлена верхняя опорная плита, соединенная с нижней опорной плитой четырьмя колоннами с гайками, с которыми посредством четырех направляющих отверстий сочленен пуансон, при этом устройство дополнительно снабжено рамой, которая состоит из платформы и четырех стоек, две из которых с одной стороны крепятся к нижней опорной плите, а другие - к трубам, установленным на колоннах, сверху на платформе установлены две проушины, к которым через третью проушину с помощью пальца крепится гидравлический цилиндр, шток которого связан с вилкой, а к вилке с помощью пальца крепится нажимной валок, в свободном состоянии опирающийся на пуансон.
На фиг. 1-4 изображено устройство для формовки тонколистовых деталей.
Устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 опорных плит, скрепленных между собой четырьмя колоннами 3 и восемью гайками 4, на нижнюю опорную плиту 2 установлено опорное кольцо 5, на котором в верхней части выполнено сферическое углубление 6, в это углубление установлен линзообразный элемент 7, верх которого выполнен плоским, а нижняя его часть также выполнена сферической 8, на плоскую поверхность линзообразного элемента 7 устанавливается заготовка 9, на заготовку сверху устанавливается пуансон 10, который при рабочем ходе направляется по колонам 3, пуансон входит в кольцо 11 и может перемещаться по его внутренней поверхности по скользящей посадке, кольцо 11 опирается на резиновое кольцо 12, которое сжимается во время рабочего хода пуансона 10, а после снятия нагрузки на пуансон служит для возвращения кольца 11 в исходное положение; внутренняя поверхность кольца 11, торцевая поверхность пуансона 10 и верхняя плоская поверхность линзообразного элемента 7 образуют замкнутую полость, служащую матрицей М.
На две колонны поставлены две трубы 13, связанные с нижней опорной плитой 2 гайками 4, к трубам крепятся две стойки 14; еще две стойки 15, которые крепятся с одной стороны с помощью болтов 16 к нижней опорной плите 2, а с другой стороны все стойки (например, с помощью сварки) крепятся к платформе 17, вместе с платформой 17 образуют раму, сверху на которой установлены две проушины 18, к которым с помощью пальца 19 крепится третья проушина 20, которая крепится к торцу гидравлического цилиндра 21. Для подведения рабочей жидкости к гидравлическому цилиндру на нем выполнены два штуцера 22, в цилиндре устанавливается поршень 23, который с помощью гаек 24 крепится к штоку 25, шток крепится к вилке 26, на вилке с помощью пальца 27 устанавливается валок 28; для свободного размещения валка перед рабочим ходом на верхней опорной плите 1 выполнена проточка 29. Для уменьшения потерь на трение поверхности верхней плиты и пуансона смазывают.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы откручивают гайки 4 и снимают верхнюю плиту 1, затем поднимают валок 28 с цилиндром 21, который свободно вращается вокруг пальца 19, и снимают пуансон 10. На линзообразный элемент 7 устанавливают заготовку 9 и на нее устанавливают пуансон 10.
Далее опускают валок 28 на пуансон 10 и устанавливают опорную плиту 1. При этом величина расстояния между опорной плитой 1 и пуансоном 10 должна быть меньше диаметра валка 28 на величину общей необходимой деформации.
В этом положении с помощью гаек 4 закрепляют верхнюю плиту 1. Далее рабочая жидкость подается в поршневую полость цилиндра 21 через штуцер 22 (по рисунку вправо). Штуцеры 22 цилиндра 21 через резиновые трубопроводы высокого давления соединены золотниковым распределителем, а золотниковый распределитель в свою очередь через трубопроводы (гидролинии) соединен с насосами (на чертеже не показано). Жидкость высокого давления действует на поршень 23, и он начинает двигаться по рисунку влево, при этом давит на шток 25, а шток в свою очередь давит на вилку 26, на которой закреплен валок 28, который начинает перемещаться вначале по проточке (холостой ход), а затем между опорной плитой 1 и пуансоном 10 и при этом оказывает давление на пуансон. Пуансон 10 начинает перемещаться вниз, постепенно оказывая давление на небольшую часть заготовки 9 при этом проворачивается линзообразный элемент 7, поэтому происходит деформация небольшой части заготовки 9. Перемещение валка 28 продолжается до тех пор, пока он не дойдет до левого края пуансона 10, при этом очаг деформации тоже перемещается вместе с валком 28. Во время этого движения валка 28 опорная часть пуансона 10 наклоняется, чтобы это могло произойти беспрепятственно в области сочленения пуансона 10 с колоннами 3 установлены шаровые направляющие 30. Шаровые направляющие могут быть заменены на резиновые вкладыши 31 (см. фиг. 4). Далее рабочая жидкость поступает в штоковую полость цилиндра 21, и поршень 23 начинает перемещаться вправо по рисунку, а с ним вправо перемещается и шток 25, вилка 26 и валок 28, при этом происходит проглаживающий ход валка матрицы М с заготовкой 9 для дополнительного выравнивания поверхности заготовки.
Если полная деформация происходит за один проход, то после окончания деформации откручивают гайки 4, снимают верхнюю опорную плиту 1, поднимают валок 28 с цилиндром 21, который свободно вращается вокруг пальца 19, а затем снимают пуансон 10 с кольцом 11 и достают готовую деталь.
Если формоизменение происходит за несколько проходов, то верхнюю опорную плиту 1 и пуансон 10 не снимают, а только с помощью гаек 4 опускают на заданную величину.
Примеры реализации устройства.
1
1
Пример 1. С помощью устройства осуществляют производство тонколистовых заготовок диаметром D=150 мм и толщиной h=3,0 мм (из меди, или латуни, или бронзы, и др.). Для их изготовления используют квадратную заготовку толщиной Н=4,71 мм, шириной сторон В=105 мм и диагональю 150 мм (равной указанному диаметру D, предварительно полученную рубкой полосового проката.
В примере диаметр валка 28 равен 100 мм, длина бочки 340 мм. Привод валка 28 реверсивный от гидравлического цилиндра, в который попеременно через штуцеры через подается рабочая жидкость высокого давления.
Формоизменение осуществляют за несколько проходов. В данном примере - за 2.
При этом величина расстояния между опорной плитой 1 и пуансоном 10 должна быть меньше диаметра валка 28 на величину необходимой деформации за один проход. Величина рабочего хода пуансона 10 также нормирована максимальным значением H-h на фиг. 2-4; в данном примере - значением 0,855 мм.
2
1
3
2
Диаметр линзообразного элемента 7 D больше диаметра пуансона 10 D, а диаметр опорного кольца 5 D больше диаметра линзообразного элемента D, и при назначении этих размеров исходят из того, что при работе устройства линзообразный элемент 7 всегда имеет контакт с линзообразной поверхностью 6 опорного кольца 5.
По достижении валком 28 левого края пуансона 10, рабочая жидкость поступает в штоковую полость цилиндра 21 и поршень 23 начинает перемещаться вправо по рисунку (фиг. 2), а с ним вправо перемещается и шток 25, вилка 26 и валок 28, при этом происходит проглаживающий ход валка без пластической деформации заготовки для дополнительного выравнивания поверхности последней.
После этого верхнюю опорную плиту 1, с помощью гаек 4 опускают на заданную величину 0.855 мм, и действия повторяются.
По окончании деформации верхнюю часть устройства размонтируют и достают готовую деталь.
1
1
Пример 2. Диаметр валка 170 мм, длина бочки 570 мм. С помощью устройства осуществляют производство тонколистовых заготовок диаметром D=250 мм и толщиной h=3.0 мм (из меди, или латуни, или бронзы и др.). Для их изготовления используют квадратную заготовку толщиной Н=4,71 мм, шириной сторон В=175 мм и диагональю 250 мм (равной указанному диаметру D), предварительно полученную рубкой полосового проката.
При этом величину расстояния между опорной плитой 1 и пуансоном 10 устанавливают меньше диаметра валка 28 на величину общей необходимой деформации. Величина рабочего хода пуансона 10 также нормирована максимальным значением H-h на фиг. 2, 3, 4; в данном примере - значением 1,71 мм.
Эта величина выдерживается с помощью гаек 4. Жидкость высокого давления, которая через штуцеры 22 подается в поршневую полость цилиндра 21 начинает перемещать поршень 23, начинает перемещаться между опорной плитой 1 и отмеченной совокупностью элементов устройства 2, 5, 8 и 10-12 вместе с заготовкой 9, осуществляя пластическую деформацию заготовки и уменьшая ее толщину на 1,71 мм.
Далее рабочая жидкость поступает в штоковую полость цилиндра 21, и поршень 23 начинает перемещаться вправо по рисунку, а с ним вправо перемещается и шток 25, вилка 26 и валок 28, при этом происходит проглаживающий ход валка 28 без пластической деформации заготовки для дополнительного выравнивания поверхности последней.
По окончании деформации верхнюю часть устройства размонтируют и достают готовую деталь.