УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ОТВОДОВ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для холодной штамповки деталей из трубных заготовок и может быть использована при формообразовании крутоизогнутых отводов.
Известно устройство для формообразования отводов путем горячей раздачи трубной заготовки на рогообразном сердечнике (см. Ковка и штамповка. Справочник в 4 т. Том 4. Листовая штамповка. / Под ред. А.Д.Матвеева - М.: Машиностроение, 1985-1987 г., стр.110, рис.55).
Недостатком данного устройства является необходимость нагрева исходной заготовки перед началом процесса формообразования, что ведет к увеличению энергозатрат на изготовление изделия, а также необходимость использования специализированного деформирующего оборудования, имеющего ограниченное применение.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству, которое и принято за прототип, является устройство для формообразования крутоизогнутых отводов в холодном состоянии путем проталкивания трубной заготовки через фильеру (Патент РФ №72649. МПК В21С 37/29, опубликовано 27.04.2008 г).
Устройство состоит из пуансона, составной жесткой оправки, один из торцов которой помещен на ось вращения, двух полуматриц, одна из которых выполнена неподвижной, а другая помещена на ту же ось и имеет возможность откидываться при вращении, и замка, запирающего составную оправку в рабочем положении. При соприкосновении рабочих поверхностей полуматриц они образуют рабочую фильеру в форме готовой детали. Проталкивая трубную заготовку в криволинейный зазор между оправкой и рабочей поверхностью фильеры, осуществляют формообразование крутоизогнутого отвода. Рабочее положение подвижной части полуматрицы фиксируется с помощью клина.
Недостаток известного устройства заключается в его низкой производительности. Для изготовления качественных деталей необходимо плотно сомкнуть полуматрицы, и обеспечить их фиксацию в рабочем положении на протяжении всего процесса формообразования детали. Чтобы это сделать, необходимо ввести клин для фиксации полуматрицы до начала процесса формообразования. По завершению процесса, для извлечения готовой детали этот клин необходимо извлечь, что создает определенные трудности и увеличивает трудозатраты на изготовление детали. Также необходимо извлечь замок, который фиксирует части внутренней оправки в рабочем положении. Заготовка после формообразования плотно охватывает части жесткой оправки, плотно прижимая их друг к другу. Силы трения, возникающие между частями оправки и замком удерживают замок, и для его извлечения в ручную требуется прикладывать значительные усилия и время.
Задачей полезной модели является увеличение производительности устройства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для формообразования крутоизогнутых отводов, состоящем из пуансона, составной жесткой оправки, один из торцов которой помещен на ось вращения, двух полуматриц, одна из которых выполнена неподвижной, а другая помещена на ту же ось и имеет возможность откидываться при вращении, и замка, запирающего составную оправку в рабочем положении, согласно заявляемой полезной модели, на верхнем основании устройства выполнен противоотжим, запирающий при рабочем ходе устройства подвижную полуматрицу в рабочем положении. Нижняя горизонтальная плоскость противоотжима расположена ниже рабочей плоскости пуансона на величину Δh, равную 3-5% от длины пуансона. Пуансон снабжен фиксатором, захватывающим замок при обратном ходе устройства.
Устройство поясняется чертежом, где на фигуре 1 показано исходное положение устройства перед формоизменением, а на фигуре 2 - устройство после завершения процесса формообразования и извлечения детали.
Устройство состоит из верхнего основания 1 и нижнего основания 2. На верхнем основании устройства выполнен противоотжим 3, который при рабочем ходе устройства фиксирует рабочее положение подвижной полуматрицы 4 в рабочем положении, плотно прижимая ее к неподвижной полуматрице 5. В рабочей фильере полуматриц расположена составная жесткая оправка, состоящая из двух частей 7 и 8. Нижний задний торец составной оправки охвачен муфтой 9 и вместе с ней помещен на ось вращения 6. Части оправки 7 и 8 имеет возможность сближаться друг с другом, освобождая отштампованную деталь 10. Для фиксации частей оправки 7 и 8 в рабочем положении в конструкции устройства предусмотрен жесткий замок 11. Замок 11 в процессе формообразования детали остается неподвижным и имеет возможность утапливаться во внутреннюю полость пуансона 12 при его движении вниз. На пуансоне 12 расположен подпружиненный фиксатор 13, скошенная рабочая часть которого входит в проточку замка 11.
Устройство работает следующим образом:
Для фиксирования рабочего положения частей оправки 7 и 8, между ними вводится замок 11. Исходная заготовка 14 надевается на собранные вместе части оправки 7 и 8 и занимает вертикальное положение.
Исходная заготовка 14, изготовленная из трубы соответствующего диаметра, устанавливается в цилиндрическую часть неподвижной полуматрицы 5. Трубная заготовка имеет верхние и нижние скосы на своих торцах, что обеспечивает ее устойчивое деформирование.
Заготовка 14 устанавливается таким образом, что ее максимальная по длине образующая совпадает с максимальным радиусом кривизны рабочей поверхности неподвижной полуматрицы 5.
По мере перемещения заготовки за счет деформации сдвига осуществляется поворот скошенных торцов заготовки и при окончании формоизменения они становятся перпендикулярными оси изделия.
При деформировании заготовки 14 путем проталкивания ее в криволинейный зазор между рабочими поверхностями полуматриц и оправки, возникают значительные распирающие усилия, которые пытаются раздвинуть полуматрицы и исказить поперечное сечение фильеры. Для предотвращения этого в конструкции устройства предусмотрен противоотжим 3.
При рабочем ходе верхней половины устройства, деформирование заготовки начинается в тот момент, когда нижняя плоскость пуансона соприкоснется с заготовкой, начиная передавать на нее усилие деформирования. Заготовка проталкивается в зазор между рабочими поверхностями фильеры и частями оправки 7 и 8. Величина зазора между рабочими поверхностями выполняется традиционной для холодной штамповки величины, равной 1,2 S, где: S - толщины исходной заготовки 9. В этом зазоре осуществляем формообразование отвода.
При деформировании заготовки 14 путем проталкивания ее в криволинейный зазор между рабочими поверхностями полуматриц и оправки, возникают значительные распирающие усилия, которые пытаются раздвинуть полуматрицы и исказить поперечное сечение фильеры. Для предотвращения этого в конструкции устройства предусмотрен противоотжим 3.
Во избежание раздвигания полуматриц к этому моменту полуматрицы должны быть надежно прижаты к друг к другу. Поэтому нижняя плоскость противоотжима при перемещении должна несколько опережать момент соприкосновения заготовки с пуансоном. Как показали исследования, эта величина должна быть порядка 3-5% от длины пуансона. Если ее сделать меньше, процесс деформирования может начаться чуть раньше, полуматрицы разойдутся, что приведет к нарушению процесса деформирования. Если же эту величину взять большего значения, то это просто приводит к неоправданному увеличению высоты устройства.
Процесс деформирования заготовки завершается в тот момент, когда будет отформована деталь, имеющая угол между плоскостями нижнего и верхнего торцов, равный 90°. Верхний торец заготовки достигает горизонтальной плоскости, проходящей через центр кривизны полуматриц и оправки.
После того, как процесс формообразования завершен, возникает проблема извлечения отштампованной детали из устройства. В этот момент система «части оправки 7 и 8 и заготовка 10» находится в напряженном состоянии. Извлечь заготовку 10 не представляется возможным. Для того, чтобы освободить систему, необходимо извлечь замок 11, находящийся между частями 7 и 8 оправки.
Для этого в устройстве предусмотрен подпружиненный фиксатор 13, расположенный во внутренней полости пуансона, захватывающий замок при обратном ходе устройства. Скошенная рабочая часть фиксатора входит в проточку замка 11 при завершении процесса формообразования детали 10, а при обратном ходе усилием пресса извлекает его из жесткой оправки, освобождая ее части 7 и 8.
После того, как процесс формообразования детали завершен, верхняя часть устройства поднимается вверх. Противоотжим 3 освобождает полуматрицу 4 и дает ей возможность откинуться на оси 6. Поскольку в этот момент замок 11 уже извлечен из частей оправки 7 и 8, они имеют возможность сомкнуться друг с другом, освобождая готовую деталь 10. Несколько повернув деталь вместе с сомкнувшейся оправкой, деталь легко удаляется из устройства.
Настройка устройства на изготовление следующей детали осуществляется достаточно просто. Необходимо лишь установить замок 11 в передний торец составной оправки, надеть на нее новую заготовку, и вместе с подвижной полуматрицей 4 установить в рабочее вертикальное положение.
Между частями оправки 7 и 8 выполнен расширяющийся зазор, изменяющийся по величине от нуля на оси вращения 6 до своей максимальной величины на переднем торце оправки. В результате этого у рабочих частей оправки имеется возможность после удаления замка 11 смыкаться друг с другом, освобождая деталь после формообразования для ее удаления из зоны штамповки.
Использование заявляемого устройства предлагаемой конструкции позволяет в 2 раза повысить производительность по сравнению с прототипом, в результате сокращения времени на настройки устройства, а также времени на извлечение готовой детали.