ШТАМП ДЛЯ РЕЗКИ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к устройствам для поперечной резки проката и поковок, а именно к штампам для выполнения этой технологической операции.
Известны ножницы для поперечной резки проката [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов/ Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1988. с. 391-395], которые за исключением привода являются фактически штампом для поперечной резки проката. Ножницы имеют нижний и верхний подвижные суппорты (плиты) с ножами, перемещающиеся по вертикальным плоским направляющим, прижим с приводом от гидроцилиндра через двуплечий рычаг и серьгу. Привод перемещения суппортов (плит) от эксцентрикового механизма с применением гидроцилиндров управления, кривошипа и шатуна.
Недостатком данных ножниц является следующее.
1. Сложность конструкции из-за необходимости применения гидроцилиндров управления, обеспечивающих осуществление последовательного перемещение сначала верхнего, а затем нижнего суппортов (плит).
2. Сложность конструкции из-за применения для перемещения прижима громоздкой шарнирно-рычажной системы с пятью шарнирами, соединяющими прижим с серьгой, двуплечим рычагом и с качающимся гидроцилиндром.
3. Сложность конструкции в связи с применением в качестве направляющих для перемещения суппортов (плит) четырех вертикальных поверхностей, охватывающих суппорты.
4. Сложность конструкции в связи с необходимостью применения шарнирной связи между собой верхнего и нижнего суппортов (плит) посредством коленчатого вала и шатуна.
Такое сложное исполнение ножниц делает невозможным использование таких конструктивных решений при разработке устройств поперечной резки в виде штампов для установки их на стандартные кривошипные или гидравлические прессы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является штамп для поперечной резки проката [Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Скворцов Г.Д. М., «Машиностроение», 1972, с. 155-156].
Принятый в качестве прототипа штамп имеет нижнюю неподвижную плиту с ножом и верхнюю подвижную плиту с ножом. Верхняя подвижная плита с ножом соединена с приводным элементом пресса и может перемещаться по колоннам, закрепленным в нижней неподвижной плите. Между верхней подвижной и нижней неподвижной плитой размещен прижим, связанный с верхней подвижной плитой амортизатором.
В данной конструкции штампа привод прижима, осуществляемый от верхней плиты через амортизатор в виде пружины сжатия, строго зависит от привода перемещения верхней плиты с ножом. Только при перемещении верхней плиты с ножом перемещается прижим. Причем усилие прижима, создаваемое амортизатором в виде пружины сжатия, изменяется от нуля в начальный момент ее сжатия до максимального значения при максимальном сжатии по линейному закону.
Усилие прижима, как известно, должно быть пропорционально усилию реза [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Металлургия, 1988. с. 391].
Усилие реза должно быть максимально практически в начальный момент реза [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1988. с. 389].
Закономерности изменения усилия реза и усилия прижима в принятой в качестве прототипа конструкции штампа имеют разный характер. Это является существенным недостатков данной конструкции штампа, приводящим к снижению качества реза, а, следовательно, к снижению качества заготовок.
Другим недостатком данной конструкции штампа является отсутствие жестких направляющих для перемещающего прижима, не позволяющее строгого центрировать заготовки относительно ножей перед началом реза. Это приводит к искажению торцов разрезаемого проката (поковок), что является критерием их низкого качества.
Таким образом, основным недостатком технического решения согласно прототипу является низкое качество отрезаемых заготовок из-за низкого качества реза.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение качества отрезаемых заготовок.
Поставленная задача достигается тем, что в штампе для резки заготовок, включающем нижнюю неподвижную плиту с ножом, установленные в ней неподвижно направляющие колонны, верхнюю плиту с ножом, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющих колонн, прижим, размещенный между нижней неподвижной и верхней подвижной плитами с ножами и связанный с верхней подвижной плитой амортизатором, согласно полезной модели прижим посажен на направляющие колонны с возможностью перемещения, амортизатор выполнен в виде пневмоцилиндров, корпуса которых установлены на верхней плите, а их штоки соединены с прижимом.
Посадка прижима на направляющие колонны с возможностью его перемещения вдоль колонн обеспечивает одновременно перемещение прижима строго перпендикулярно оси разрезаемой заготовки и центрирование заготовки относительно ножей перед началом и во время реза. Это позволяет за счет устранения искажения торцов разрезаемых заготовок существенно повысить их качество.
Применение в качестве амортизатор пневмоцилиндров обеспечивает требуемое усилие прижима разрезаемой заготовки на протяжении всего процесса реза.
Приведенные выше отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому техническое решение соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вид сбоку на штамп для резки заготовок, установленный на гидравлическом прессе.
На фиг. 2 показан вид на штамп для резки заготовок со стороны подачи разрезаемой заготовки, установленный на гидравлическом прессе.
Штамп для резки заготовок (фиг. 1, 2) содержит нижнюю неподвижную плиту 1 с закрепленным на ней винтами 2 ножом 3, верхнюю подвижную плиту 4 с закрепленным на ней винтами 5 ножом 6, четыре направляющие цилиндрические колонны 7, прижим 8, размещенный между нижней неподвижной 1 и верхней подвижной 4 плитами с ножами 3, 6. Четыре направляющие цилиндрические колонны 7 неподвижно посажены в цилиндрические расточки нижней неподвижной плиты 1. На четыре направляющие цилиндрические колонны 7 через втулки 9, 10 с возможностью перемещения посажена верхняя подвижная плита 4 с ножом 6.
На две направляющие колонны 7 с возможностью перемещения вдоль указанных колонн 7 через втулки 11 посажен прижим 8. На верхнюю подвижную плиту 4 установлены и закреплены корпусами 12 с помощью винтов 13 два пневмоцилиндра, штоки 14 которых соединены с прижимом 8.
Для осуществления реза заготовок нижняя неподвижная плита 1 с ножом 3 закреплена на неподвижной станине 15 гидравлического пресса с помощью болтов 16. Верхняя подвижная плита 4 с ножом 6 закреплена на верхней подвижной траверсе 17 указанного гидравлического пресса с помощью болтов 18.
Рассмотрим работу штампа для резки заготовок при установке его на гидравлическом прессе.
Перед осуществлением реза заготовки 19 верхняя подвижная плита 4 с ножом 6 и прижим 8 установлены в положение, обеспечивающее свободное перемещение заготовки 19 в зону реза между ножами 3 и 6. Заготовка 19 останавливается. С помощью штоков 14 пневмоцилиндров прижим 8 перемещается по направляющим цилиндрическим колоннам 7 вниз и прижимает заготовку 19 к нижней неподвижной плите 1 с ножом 3 с требуемым усилием. После этого верхняя подвижная плита 4 с ножом 6 за счет перемещения верхней подвижной траверсы 17 опускается вниз до соприкосновения с заготовкой 19. Корпуса 12 пневмоцилиндров также перемещаются вниз, а штоки 14 этих пневмоцилиндров остаются в прежнем положении. За счет этого объем поршневой полости указанных пневмоцилиндров (расстояние между верхней крышкой корпуса пневмоцилиндров и его поршнем) уменьшается. Благодаря этому давление воздуха в указанной полости пневмоцилиндров повышается, увеличивается усилие прижима заготовки 19. Затем осуществляется дальнейшее перемещение верхней подвижной плиты 4 с ножом 6 за счет перемещения верхней подвижной траверсы 17 и производится рез заготовки 19. При этом увеличивается усилие реза заготовки 19. Одновременно происходит дальнейшее уменьшение объема поршневой полости пневмоцилиндров с повышением давления воздуха в ней, приводящее к увеличению усилия прижима заготовки 19.
Таким образом, предложенная конструкция штампа обеспечивает его работу при одинаковом характере закономерности изменения усилия реза и усилия прижима. За счет этого обеспечивается прижим заготовки с требуемым усилием, высокое качество реза и высокое качество заготовок после их реза.
Наличие направляющих для перемещения прижима 8 в виде двух колонн 7, являющихся одновременно направляющими для перемещения верхней подвижной плиты 4 с ножом 6, обеспечивает строгое центрирование заготовки 19 относительно ножей 3, 6 перед началом и во время ее реза. Это также ведет к получению качественного реза и высокого качества заготовок после их реза.
Предлагаемое техническое решения с положительным результатом опробовано в промышленных условиях. Для этого изготовленный с использованием предложенного технического решения штамп для резки заготовок был установлен на гидравлическом прессе П6332 усилием 1600 кН.
На этом штампе осуществлялась поперечная резка заготовок о 100 мм из нержавеющей марки стали 12Х18Н9Т в горячем состоянии при температуре 1000-1100°С. Расчетное усилие реза составляло 800кН. Усилие прижима заготовки для осуществления качественного реза согласно работе [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1988. с. 391] должно составлять 3-5% от усилия реза. При расчетном усилии реза 800кН усилие прижима должно составлять 24-40кН.
В пневмоцилиндры, обеспечивающие прижим заготовки, подавался воздух из цеховой магистрали при давлении 5 атм. Усилие прижима от двух пневмоцилиндров 0200 мм, имеющих ход 120 мм, перед началом реза заготовки равно 31,4кН. Перед началом реза за счет перемещения верхней плиты с ножом на величину 10 мм до соприкосновения их с заготовкой усилие прижима за счет уменьшения объемов поршневых полостей превмоцилиндров и повышения давления воздуха в них до 5,27атм. (выпускной клапан поршневых полостей превмоцилиндров закрыт) увеличилось до 33кН.
После периода вмятия ножей при εв=0,25-0,3 для стали 12Х18Н10Т [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1988. с. 390], когда верхняя подвижная плита с ножом перемещается на 25 мм (при εв=0,25), усилие прижима за счет уменьшения объемов поршневых полостей превмоцилиндров и повышения давления воздуха в них до 7,05атм. (выпускной клапан поршневых полостей превмоцилиндров закрыт) увеличилось до 44,3кН.
При дальнейшем перемещении верхней подвижной плиты с ножом для стабилизации давления воздуха в поршневых полостях пневмоцилиндров и, как следствие, усилия прижима, воздух из поршневых полостей пневмоцилиндров выпускался.
В результате осуществления реза заготовок с требуемым усилием прижима, обеспечения строгого центрирование разрезаемых заготовок относительно ножей перед началом и во время их реза за счет использования в конструкции штампа для резки заготовок направляющих для перемещения прижима в виде двух колонн получены заготовки с качественным резом без искажения их торцов в виде заусенцев, вмятин, косины.
Таким образом, проведенные опытные работы подтвердили эффективность применения предложенной конструкции штампа для резки заготовок.