Устройство для импульсной штамповки деталей из трубчатых заготовок

Предлагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из трубчатых заготовок.
Известны устройства для штамповки деталей из трубчатых заготовок, содержащие соосно расположенные матрицу и камеру сгорания (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - С. 63). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления продуктов сгорания топливной смеси на внутреннюю поверхность трубчатой заготовки.
К заявляемому объекту наиболее близким аналогом является устройство для импульсной штамповки деталей из трубчатых заготовок, содержащее соосно размещенные матрицу и расположенную внутри трубчатой заготовки рабочую камеру, в крышке которой установлены средства для поджига топлива и выпуска продуктов сгорания, и камеру сгорания, снабженную средствами подачи и поджига топлива, а также рабочий цилиндр с поршнем, снабженный средством подачи топлива и расположенный между камерой сгорания и рабочей камерой, причем на конце рабочего цилиндра со стороны рабочей камеры установлен переходник, контактирующий с торцом трубчатой заготовки, в котором выполнены каналы, на конце которых установлен обратный клапан, соединяющие рабочий цилиндр с рабочей камерой (патент на полезную модель №186863 МПК В21Д 26/08).
Это устройство имеет следующий недостаток. Процесс штамповки осуществляется под действием давления продуктов сгорания на внутреннюю поверхность трубчатой заготовки. При этом заготовка деформируется только в радиальном направлении, то есть перпендикулярно ее оси, в результате чего раздача заготовки сопровождается ее утонением, что препятствует значительному увеличению диаметра заготовки. Это ограничивает технологические возможности данного устройства.
Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей устройства для штамповки деталей из трубчатых заготовок.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для импульсной штамповки деталей из трубчатых заготовок, содержит соосно размещенные матрицу и расположенную внутри трубчатой заготовки рабочую камеру, в крышке которой установлены средства для поджога топлива и выпуска продуктов сгорания, и камеру сгорания, снабженную средствами подачи и поджога топлива, а также рабочий цилиндр с поршнем, снабженный средством подачи топлива и расположенный между камерой сгорания и рабочей камерой, причем на конце рабочего цилиндра со стороны рабочей камеры установлен переходник, контактирующий с торцом трубчатой заготовки, в котором выполнены каналы, на конце которых установлен обратный клапан, соединяющие рабочий цилиндр с рабочей камерой. Кроме того, переходник установлен в рабочем цилиндре с возможностью перемещения параллельно его оси.
Устройство для импульсной штамповки деталей из трубчатой заготовки схематично представлено на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 устройство показано в исходном его положении, а на фиг. 2 оно представлено в период совершения процесса штамповки. Устройство содержит корпус 1 и плиту 2, соединенные между собой при помощи колонн 3 и гаек 4 и 5. В корпусе размещены камера сгорания 6 и рабочий цилиндр 7, разъединенные между собой поршнем 8, на торце которого установлен резиновый диск 9. Камера сгорания 6 снабжена впускным клапаном 10, выпускным клапаном 11 и свечей зажигания 12. Рабочий цилиндр снабжен впускным клапаном 13. В верхней части рабочего цилиндра 7 установлен с возможностью осевого перемещения переходник 14, в котором выполнены сквозные каналы 15, перекрываемой шайбой 16. Перемещение шайбы 16 ограничивается винтом 17. На плите 2 установлен винт 18, контактирующий с крышкой 19, в которой имеется полость 20. На крышке 19 установлены впускной клапан 21 и свеча зажигания 22. Между переходником 14 и крышкой 19 располагается разъемная матрица, состоящая из двух полуматриц 23 и 24. Внутри матрицы располагается трубная заготовка 25 с внутренней полостью 26, которая служит рабочей камерой. Рабочий цилиндр 7 сообщается с рабочей камерой 26 через каналы 15 переходника 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Матрица в сборе с трубной заготовкой 25, длина которой превышает длину матрицы, устанавливается на торец корпуса 1. При этом торец заготовки 25 контактирует с переходником 14, а винт 18 находится в крайне верхнем его положении. Затем винт 18 опускается вниз до соприкосновения с торцом заготовки 25, фиксируя ее положение. После этого через впускной клапан 13 в рабочий цилиндр 7 подается горючий газ. При этом газ из рабочего цилиндра 7 через каналы 15 поступает также в рабочую камеру 26. Затем через клапан 13 подается сжатый воздух, в результате чего в рабочем цилиндре 7 и рабочей камере 26 образуется топливная смесь. После этого через впускной клапан 10 подается в камеру сгорания 6 горючий газ и сжатый воздух, и в ней образуется топливная смесь. При помощи свечи 12 топливная смесь в камере сгорания 6 поджигается. В результате сгорания топливной смеси давление в камере сгорания 6 увеличивается. Под действием давления продуктов сгорания поршень 8 перемещается и вытесняет топливную смесь из рабочего цилиндра 7 в рабочую камеру 26. После соприкосновения диска 9 с переходником 14 поршень 6 под действием давления продуктов сгорания остается в верхнем положении. При помощи свечи 22 топливная смесь в рабочей камере 26 поджигается. В результате сгорания топливной смеси давление в рабочей камере 26 многократно увеличивается. Под воздействием продуктов сгорания заготовка 25 нагревается и деформируется. При этом деформация заготовки 25 происходит под давлением газа, находящегося в рабочей камере 26, и осевой силы, порожденной давлением поршня 8 на торец заготовки через переходник 14 (фиг. 2). Благодаря этому раздача заготовки 25 сопровождается осевым сжатием ее, что обеспечивает существенное снижение утонения заготовки в процессе ее штамповки.
После завершения процесса штамповки открываются выпускные клапаны 11, 21 и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 6, рабочего цилиндра 7 и рабочей камеры 26. После этого винт 18 перемещается в крайне верхнее положение. Затем матрица извлекается из рабочей зоны устройства. Матрица разбирается и из нее извлекается полученное изделие. После этого в рабочее пространство устройства устанавливается матрица с новой заготовкой, и рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.
В данном устройстве в отличие от известного устройства под действием давления продуктов сгорания топлива заготовка деформируется не только в радиальном направлении, но и в осевом направлении. Поэтому в процессе штамповки увеличение диаметра трубной заготовки сопровождается уменьшением ее длины. Благодаря этому существенно снижается утонение заготовки. Это дает возможность значительно увеличить степень раздачи заготовки, то есть получать детали значительно большего диаметра.