УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию, и предназначена для использования преимущественно в мелкосерийном производстве.
Известны устройства для штамповки листового материала, содержащие камеру сгорания, жесткосоединенную с матрицей, в которой осуществляется процесс штамповки (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. -с. 59). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании топливной смеси в камере сгорания. В связи с тем, что давление продуктов сгорания имеет сравнительно невысокое значение, эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.
К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство для обработки давлением листового материала, содержащее размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жестко соединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра, камера сгорания соединена каналом с дополнительной камерой сгорания, снабженной узлом зажигания топливной смеси (патент на полезную модель РФ №169195, МПК В21Д 26/08).
Недостаток известного устройства заключается в следующем. Компоненты топливной смеси (горючий газ и сжатый воздух) поступают в камеру сгорания из надпоршневой полости рабочего цилиндра через кольцевой зазор между поршнем и стенкой рабочего цилиндра. При сгорании топливной смеси в камере сгорания под действием давления продуктов сгорания происходит рабочий ход поршня, в течение которого поршень приобретает определенную кинетическую энергию и совершает процесс штамповки. При этом имеет место утечка продуктов сгорания из камеры сгорания через кольцевой зазор между поршнем и стенкой рабочего цилиндра. Это уменьшает кинетическую энергию поршня, за счет которой совершается процесс штамповки, и в конечном итоге снижает технологические возможности данного устройства.
Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей устройства для обработки давлением листового материала путем увеличения кинетической энергии поршня.
Технический результат достигается тем, что устройство для обработки давлением листового материала содержит размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень с установленным на его торце эластичным диском, и жестко соединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра, а камера сгорания соединена каналом с дополнительной камерой сгорания, снабженной узлом зажигания топливной смеси. Кроме того, в эластичном диске и поршне выполнен сквозной канал, соединяющий надпоршневую полость рабочего цилиндра с камерой сгорания, причем в конце канала со стороны камеры сгорания установлен обратный клапан.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1 и 2: на фиг. 1 показан продольный разрез устройства в исходном его положении, а на фиг. 2 показано устройство в период совершения рабочего хода. Устройство содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, в котором расположен поршень 4 с установленным на его торце эластичным диском 5, и шабот 6, соединенный при помощи болтов 7 и гаек 8 с корпусом 1. В шаботе 6 установлена матрица 9, служащая в качестве инструмента. В стенке рабочего цилиндра 3 размещены впускной клапан 10 и выпускной клапан 11. В поршне 4 и эластичном диске 5 выполнен сквозной канал 12, соединяющий надпоршневую полость 13 рабочего цилиндра 3 с камерой сгорания 2. На конце канала 12 со стороны камеры сгорания 2 установлен обратный клапан 14, корпус 15 которого закреплен на нижнем торце поршня 4. На боковой поверхности поршня 4 установлены уплотнительные кольца 16. В камере сгорания 2 установлена гильза 17, на которую опирается поршень 4. К корпусу 1 присоединена дополнительная камера сгорания 18, снабженная свечей зажигания 19. Дополнительная камера сгорания 18 через канал 20 соединена с камерой сгорания 2. В нижней части корпуса 1 установлен выпускной клапан 21. В верхней части корпуса 1 выполнена кольцевая полость 22, в которой установлен кольцевой поршень 23. Обрабатываемая заготовка 24 расположена между шаботом 6 и кольцевым поршнем 23.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В кольцевую полость 22 подается под давлением жидкость или сжатый воздух, при этом кольцевой поршень 23 осуществляет зажим фланцевой части заготовки 24. Затем при закрытом положении выпускных клапанов 11 и 21 через впускной клапан 10 в надпоршневую полость 13 подается горючий газ, например природный газ или пропан-бутан. Газ из этой полости через канал 12 и обратный клапан 14 поступает в камеру сгорания 2, а из нее через канал 20 поступает в дополнительную камеру сгорания 18. Затем через впускной клапан 10 в надпоршневую полость 13 подается сжатый воздух. При этом сжатый воздух, вытесняя горючий газ из полости 13, через канал 12 поступает в камеру сгорания 2 и далее в дополнительную камеру сгорания 18. В результате этого в камере сгорания 2 и дополнительной камере сгорания 18 образуется топливная смесь, а надпоршневая полость 13 заполняется сжатым воздухом. Топливная смесь в дополнительной камере сгорания 18 поджигается при помощи свечи 19. Ввиду малости объема дополнительной камеры сгорания 18 топливная смесь в ней быстро сгорает, и из нее через канал 20 выбрасывается факел пламени в камеру сгорания 2. Это обеспечивает интенсивное сгорание топливной смеси в камере сгорания 2. Через 0,02…0,04 с после зажигания топливной смеси свечей 19 открывается выпускной клапан 11 и сообщает надпоршневую полсть 13 с атмосферой, в результате чего давления в этой полости снижается.
В результате сгорания топливной смеси давление в камере сгорания 2 резко повышается. При этом обратный клапан 14 закрывает канал 12, предотвращая утечку газа из камеры сгорания 2 в надпоршневую полость 13 (фиг. 2). Под действием давления продуктов сгорания поршень 4 с эластичным диском 5 интенсивно разгоняется, накапливая кинетическую энергию. В конечной стадии рабочего хода поршня 4 эластичный диск 5 деформирует обрабатываемую заготовку 24 в полости матрицы 9. При этом процесс штамповки осуществляется за счет накопленной кинетической энергии поршня 4 и эластичного диска 5.
После окончания процесса обработки заготовки 24 открывается выпускной клапан 21, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2, дополнительной камеры сгорания 18 и рабочего цилиндра 3. После этого поршень 4 с диском 5 под действием сил тяжести опускается в исходное положение. Затем, отвинтив гайки 8, шабот 6 отсоединяется от корпуса 1, и из матрицы 9 извлекается полученное изделие. После этого на поверхность кольцевого поршня 23 устанавливается новая заготовка, и шабот 6 присоединяется к корпусу 1. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.
В предложенном устройстве отсутствует утечка продуктов сгорания из камеры сгорания в надпоршневую полость рабочего цилиндра. Благодаря этому в данном устройстве по сравнению с известным устройством при прочих равных условиях кинетическая энергия поршня, за счет которой совершается деформирование обрабатываемой заготовки, значительно выше. Это обеспечивает существенное расширение технологических возможностей устройства, т.е. получать изделия из листовых заготовок большей толщины, а также из труднодеформируемых материалов.