ИМПУЛЬСНАЯ МАШИНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

ИМПУЛЬСНАЯ МАШИНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА
Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию.
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, порядка 20…25 МПа, эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.
К заявленному объекту наиболее близким аналогом является 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 расположен шток с узлом крепления инструмента, причем в стенке рабочего цилиндра размещены дополнительные узлы для подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра и ее зажигания, а на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнена полость, соединенная с надпоршневой полостью рабочего цилиндра каналами, перекрываемыми обратным клапаном (патент на полезную модель РФ №114893, МПК B21J 7/24).
Недостаток известной машины заключается в следующем. В период рабочего хода машины под действием поршня, движущегося под давлением продуктов сгорания, осуществляется сжатие топливной смеси в надпоршневой полости рабочего цилиндра. При этом часть топливной смеси перетекает из этой полости в полость, расположенную в плите. В конечной стадии рабочего хода поршня производится зажигание топливной смеси в надпоршневой полости. При этом часть топливной смеси сгорает, а часть перетекает в полость плиты. Зажигание топливной смеси в полости плиты происходит при проникании в эту полость продуктов сгорания из надпоршневой полости рабочего цилиндра. Продукты сгорания, образующиеся в полости плиты, производят деформацию штампуемой заготовки. Таким образом, для осуществления процесса штамповки используется не вся топливная смесь, первоначально находившаяся в надпоршневой полости рабочего цилиндра, а лишь ее часть, несгоревшая в этой полости. Это значительно уменьшает максимальную величину давления газа на поверхности штампуемой заготовки, что ограничивает технологические возможности устройства.
Технической задачей полезной модели является повышение давления газа, действующего на обрабатываемую заготовку.
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, причем в стенке рабочего цилиндра размещен дополнительный узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра, а на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в центральной части которой выполнена полость, соединенная с надпоршневой полостью рабочего цилиндра каналами, перекрываемыми обратным клапаном, а также дополнительный узел зажигания топливной смеси в полости плиты и выпускной клапан. Кроме того, дополнительный узел зажигания топливной смеси в полости плиты и выпускной клапан размещены в выполненной в центральной части плиты полости.
Предлагаемая импульсная машина представлена на фиг. 1 и 2: на фиг. 1 показан фронтальный разрез машины, а на фиг. 2 - вид сбоку в разрезе центральной части машины. Машина содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3 с поршнем 4. На свободном торце рабочего цилиндра 3 установлена плита 5. Корпус 1 с плитой 5 при помощи колонн 6 жестко соединен с шаботом 7, в полости которого размещен поршень 8 со штоком 9. На конце штока 9 закреплена матрица 10, служащая в качестве инструмента. В шаботе 7 выполнены каналы 11 и 12 для подачи жидкости в надпоршневую полость 13 и штоковую полость 14. Камера сгорания снабжена впускным клапаном 15, свечей зажигания 16 и выпускным клапаном 17. В стенке рабочего цилиндра 3 в зоне надпоршневой полости 18 также установлен впускной клапан 19. В центральной части плиты 5 выполнена полость 20, которая соединена с надпоршневой полостью 18 рабочего цилиндра каналами 21, перекрываемыми обратным клапаном 22. В плите 5 выполнена также кольцевая полость 23, в которой установлен кольцевой поршень 24, служащий в качестве прижима. Для подачи жидкости в кольцевую полость 23 имеется канал 25. В плите 5 в зоне полости 20 размещены дополнительная свеча зажигания 26 и выпускной клапан 27.
На поверхности поршня 4 установлена резиновая прокладка 28, служащая для обеспечения безударной остановки поршня 4. Обрабатываемая листовая заготовка 29 устанавливается на торцевой поверхности кольцевого поршня 24. В плите 5 размещен также подпружиненный толкатель 30 (фиг. 2), связанный с электрической системой свечи зажигания 26. Машина установлена на амортизаторах 31.
Работа машины осуществляется следующим образом. В исходном ее состоянии под действием давления жидкости в полости 14 поршень 8 находится в крайне верхнем положении. При этом между матрицей 10 плитой 5 имеется свободное пространство. На поверхность кольцевого поршня 24 устанавливается листовая заготовка 29. После этого полость 14 через канал 11 соединяется со сливной магистралью, а в надпоршневую полость 13 через канал 12 подается жидкость. При этом поршень 8 со штоком 9 перемещается вниз до соприкосновения матрицы 10 с заготовкой 29. Затем через канал 25 подается жидкость в кольцевую полость 23. При этом под действием давления жидкости кольцевой поршень 24 производит зажим фланцевой части заготовки 29. После этого через впускные клапаны 15 и 19 производится подача компонентов топливной смеси в камеру сгорания 2 и надпоршневую полость 18 рабочего цилиндра 3. При этом в камере сгорания 2 и надпоршневой полости 18 устанавливается одинаковое давление топливной смеси, благодаря этому поршень 4 остается неподвижным. Топливная смесь в камере сгорания при помощи свечи 16 поджигается. При горении топливной смеси давление в камере 2 интенсивно повышается. Под действием этого давления поршень 4 перемещается вверх, вытесняя топливную смесь из надпоршневой полости 18 через каналы 21 в полость 20 плиты 5. При достижении поршнем 4 плиты 5 под его воздействием толкатель 30 (фиг. 2) перемещается и включает кнопку электрической системы свечи зажигания 26. При этом свеча 26 зажигает топливную смесь в полости 20 плиты 5. В результате сгорания топливной смеси давление в полости 20 резко повышается. При этом обратный клапан 22 закрывается, перекрывая каналы 21, что предотвращает утечку газа из полости 20 в надпоршневую полость 18. Под действием давления продуктов сгорания заготовка 29 деформируется и заполняет полость матрицы 10.
После завершения процесса штамповки открываются выпускные клапаны 17 и 27, в результате чего продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2 и полости 20. Поршень 4 под действием собственного веса опускается в исходное положение. Затем кольцевая полость 23 и надпоршневая полость 13 сообщаются на слив, а в штоковую полость 14 подается жидкость. Под действием давления жидкости поршень 8 со штоком 9 перемещается вверх. После этого из матрицы 10 извлекается отштампованная деталь. Затем на поверхность кольцевого поршня 24 устанавливается новая заготовка. Далее цикл машины повторяется в той же последовательности.
В предложенной машине в отличие от известной машины топливная смесь, находящаяся в надпоршневой полости рабочего цилиндра полностью вытесняется в полость плиты, примыкающей к штампуемой заготовке. Благодаря этому существенно увеличивается давление топливной смеси в этой полости. Соответственно увеличивается и давление продуктов сгорания, действующих на поверхность штампуемой заготовки, что значительно расширяет технологические возможности машины. В частности, при одном и том же давлении топливной смеси можно штамповать детали большей толщины или из более прочного материала.