Импульсная машина для обработки давлением листового материала

Предполагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала.
Известны устройства для штамповки деталей из листового материала, содержащие камеру сгорания, жестко соединенную с матрицей, в которой осуществляется процесс штамповки (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - С.59). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующего при сгорании топливной смеси. Эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей, так как давление продуктов сгорания имеет сравнительно невысокое значение.
К заявляемому 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 жестко соединенный с корпусом шабот, в котором размещен цилиндр, содержащий поршень со штоком, на конце которого закреплен инструмент, причем на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнена сквозное отверстие и охватывающая его кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом, при этом в стенке рабочего цилиндра выполнен канал для подачи жидкости в надпоршневую полость рабочего цилиндра, а размещенный в шаботе цилиндр снабжен узлами подачи и зажигания топливной смеси и выпуска продуктов ее сгорания (патент на полезную модель №188217 МПК В21Д 26/08).
Эта машина имеет следующий недостаток. Прижим фланцевой части штампуемой заготовки производится кольцевым поршнем, под действием давления жидкости в кольцевой полости. Начальное давление создается подачей извне жидкости в кольцевую полость, что предусматривает наличия гидравлической системы машины. В процессе штамповки давление в кольцевой полости увеличивается за счет давления жидкости на поршневой полости рабочего цилиндра. Для этого кольцевая полость соединена с надпоршневой полостью рабочего цилиндра каналом, в котором установлен обратный клапан. Это существенно усложняет конструкцию прижимного устройства. И снижает его надежность, так как при не герметичности обратного клапана не обеспечивается надежный прижим заготовки, что может привести к появления гофров в штампуемой детали.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности импульсной машины для обработки давлением листового материала.
Технический результат полезной модели 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 жестко соединенный с корпусом шабот, в котором размещен цилиндр, содержащий поршень со штоком, на конце которого закреплен инструмент, причем на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнены сквозное отверстие и охватывающая его кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом, при этом в стенке рабочего цилиндра выполнен канал для подачи жидкости в надпоршневую полость рабочего цилиндра, а размещенный в шаботе цилиндр снабжен узлами подачи и зажигания топливной смеси и выпуска продуктов ее сгорания. Кроме того, в нижней части стенки рабочего цилиндра и стенки кольцевой полости выполнены каналы, соединенные между собой трубопроводом.
Импульсная машина для обработки давлением листового материала схематично представлена на рисунке. Машина содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, собирающиеся между собой при помощи перепускного клапана 4. В рабочем цилиндре 3 установлен поршень 5. На свободном торце рабочего цилиндра 3 установлена плита 6, имеющая сквозное отверстие 7 и охватывающую его кольцевую полость 8, в которой расположен кольцевой поршень 9. Камера сгорания 2 снабжена впускным клапаном 10, выпускным клапаном 11 и свечой зажигания 12. Корпус 1 с плитой 6 соединен с шаботом 13 при помощи колонн 14 и гаек 15. В шаботе 13 расположен цилиндр 16, содержащий поршень 17 и шток 18, на конце которого закреплена матрица 19, служащая в качестве инструмента. Цилиндр 16 снабжен впускным клапаном 20 и свечой зажигания 21 и выпускным клапаном 22. В шаботе 13 выполнен канал 23 для подачи сжатого воздуха в подпоршневую полость 24. Рабочий цилиндр 3 и кольцевая полость 9 сообщены между собой при помощи каналов 25, 26 и трубопровода 27. В надпоршневой полости рабочего цилиндра 3 содержится слой жидкости 28, которая подается через канал 29, перекрываемый обратным клапаном 30. Машина установлена на пневмоамортизаторах 31. Штампуемая заготовка 32 расположена между кольцевым поршнем 9 и матрицей 19.
Работа машины осуществляется следующим образом. В камеру сгорания 2 и цилиндр 16 через впускные клапаны 10 и 20 подается горючий газ и сжатый воздух, и в них образуются топливные смеси. При помощи свечи 21 топливная смесь цилиндра 16 поджигается. В результате сгорания топливной смеси давление в цилиндре 16 многократно увеличивается. Это давление, действуя на поршень 17, обеспечивает прижатие матрицы 19 к плите 6. Одновременно с этим при помощи свечи 12 поджигается топливная смесь в камере сгорания 2. При сгорании топливной смеси давление в камере сгорания 2 интенсивно повышается. Под действием давления продуктов сгорания перепускной клапан 4 открывается, сообщая камеру сгорания 2 с рабочим цилиндром 3. Продукты сгорания поступают в рабочий цилиндр 3. Под действием давления продуктов сгорания поршень 5 интенсивно перемещается вверх, толкая перед собой слой жидкости 28, а корпус 1 совместно с шаботом 13 перемещается вниз. При этом продукты сгорания из рабочего цилиндра 3 по трубопроводу 27 поступают в кольцевую полость 8 и, воздействуя на кольцевой поршень 9, обеспечивают прижим фланцевой части заготовки 32. Под действием давления продуктов сгорания поршень 5 и находящийся над ним слой жидкости 28 приобретают значительную кинетическую энергию. При достижении жидкости поверхности заготовки 32 возникает высокое давление за счет торможения слоя жидкости и поршня 5. Под действием этого давления заготовка 32 деформируется и заполняет полость матрицы 19, осуществляется процесс штамповки.
После завершения процесса штамповки открываются выпускные клапаны 11 и 22, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2 рабочего цилиндра 3, кольцевой полости 9 и цилиндра 16. При этом поршень 5 под действием собственного веса отпускается в исходное положение, жидкость также стекает вниз и скапливается на поверхности поршня 5. В подпоршневую полость 24 через канал 23 подается сжатый воздух. При этом поршень 17 вместе с матрицей 19 перемещается вверх, после чего из матрицы 19 извлекается отштампованная деталь. Затем на поверхность кольцевого поршня 9 устанавливается новая заготовка. После этого сжатый воздух из полости 24 выпускается. При этом поршень 17 под действием сил тяжести перемещается вниз до соприкосновения матрицы 19 с плитой 6. Далее рабочий цикл машины повторяется в той же последовательности.
Данная импульсная машина для обработки давлением листового материала в отличие от известной импульсной машины прижим фланцевой части штампуемой заготовки осуществляется под действием давления продуктов сгорания, поэтому она не содержит гидравлическую систему. Упрощена так же конструкция устройства для прижима заготовки и повышена его надежность, так как она не содержит вспомогательные элементы, которые могут повлиять на его работоспособность. Это в целом упрощает конструкцию машины и повышает ее надежность.