ШТАМП ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована для получения из листовых заготовок изделий сферической формы, например, полусфер шаробаллонов.
Известен штамп для получения полых сферических изделий, содержащий верхнюю и нижнюю полуматрицы, при совмещении которых образуется сферическая рабочая полость. В центре полуматриц выполнены отверстия, в которые помещены упоры, имеющие цилиндрическую рабочую поверхность. Упоры выполнены разъемными по диаметральным плоскостям и состоят из нескольких сегментов, охваченных эластичными кольцевыми элементами, например в виде резиновых или пружинных колец. Эластичные кольцевые элементы помещены в кольцевые канавки, выполненные на наружных диаметрах упоров. В исходном положении сегменты цилиндрических упоров сжаты эластичными кольцевыми элементами и образуют радиальные зазоры с центральными отверстиями матриц. В центре каждого из упоров выполнены конические отверстия, расширяющиеся в сторону рабочей полости штампа. В коническом отверстии нижнего упора размещены конические стержни, на торцах, которых, обращенных друг другу, выполнено шиповое соединение. Конические стержни установлены с возможностью осевого перемещения вдоль оси штампа. Между торцами конических стержней расположена сменная прокладка, которая имеет отверстие по форме шипового соединения. Сменная прокладка регулирует положение конических стержней относительно друг друга вдоль оси штампа. Между верхней и нижней полуматрицами размещается заготовка.
Для извлечения и возврата конических стержней в исходное положение штамп снабжен выталкивателем и рычагом, (см. патент РФ на полезную модель №50889, кл. B21K 1/76, 2006 г.)
Анализ конструкции штампа показал, что данная конструкция не обеспечивает точного центрирования заготовки, поэтому имеет место серьезные дефекты в виде несоосности отверстий верхнего и нижнего полушария, так как опорой трубной заготовки является сферическая поверхность нижней полуматрицы, а контакт круговой поверхности торцов заготовки со сферическими поверхностями полуматриц неустойчив.
Известен штамп, содержащий смонтированный на пуансонодержателе пуансон, прижимное кольцо с прижимными шпильками, установленный на обойме набор вытяжных кольцевых матриц. В проточках боковых поверхностей прижимного кольца и матриц, кроме первой, размещены фиксаторы, свободно перемещающиеся по шпильке до ее бурта. Шпилька закреплена своей головкой в пазах верхней плиты пресса и имеет возможность перемещения только в направлении пазов плиты пресса при переналадках.
Для проведения штамповки листовую заготовку устанавливают на матрицу, фиксаторы заводят в матрицу, перемещая их по шпильке. При ходе подвижной прижимной траверсы пресса вниз на фланец заготовки осуществляется прижим через прижимы шпильки, прижимное кольцо и кольцевые матрицы. Затем подвижная рабочая траверса пресса перемещает пуансон и заготовка при зажатом фланце деформируется первым переходом, штампуется ее центральная часть при зажатой периферийной части (фланца).
Для осуществления второго перехода штамповки заготовка при сомкнутом штампе головки шпилек отводятся по пазам верхней плиты пресса от штампа, фиксаторы перемещаются на уровень пазов матрицы, шпильки вместе с фиксаторами вводятся в проточку кольцевой матрицы и штамп готов для второго перехода штамповки. Далее последовательность работы на штампе повторяется, только на втором переходе вытяжной матрицей, является кольцевая матрица, а прижимным кольцом - матрица. На последнем переходе в работу включается прижим, матрицей является последнее кольцо в наборе, (см. патент РФ №2018389, кл. B21D 22/20, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции известного штампа необходимо отметить, что процесс штамповки является многопереходным, что отрицательно сказывается на качестве сферической поверхности, кроме того, данная конструкция не устраняет основной дефект штамповки сферических заготовок - утонение центральной части купола сферической или эллиптической полусферы, так как основная деформация приходится на купол, а торможение материала происходит лишь на меридианах, примыкающих к фланцу. В зоне заготовки, свободной от контакта с прижимным кольцом, возможно гофрообразование.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в разработке штампа для получения сферических изделий из листовых заготовок, обеспечивающего получение качественной сферической и сопрягаемой с ней поверхностей за один ход штампа, что также повышает производительность его работы.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в штампе для получения сферических изделий из листовых заготовок, содержащем верхнее и нижнее основания, на которых соосно размещены соответственно верхний и нижний пуансоны, верхний из которых имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, новым является то, что верхний пуансон выполнен из неподвижной части, закрепленной на верхнем основании и подвижной относительно нее части, имеющей сферический торец и смонтированной в расточке неподвижной части и оснащенной приводом возвратно-поступательного перемещения, в подвижной части верхнего пуансона выполнена соевая расточка, в которой размещен прижим, имеющий возможность контакта с заготовкой и подпружиненный относительно подвижной части верхнего пуансона, причем штамп оснащен центрирующим кольцом, предназначенным для размещения в нем подлежащей обработке заготовки, и съемником, установленном с возможностью перемещения посредством привода на колонках, на съемнике выполнено осевое отверстие, которым оно надето на нижний пуансон, имеющий сферический торец, центрирующее кольцо размещено на съемнике, а торец неподвижной части верхнего пуансона имеет возможность контакта со съемником.
Весьма важным для достижения указанного технического результата является то, что центрирование заготовки и устранение неуправляемого утонения ее толщины обеспечивается созданием на начальной стадии формообразования полусферы оптимального напряженно деформированного состояния для вытяжки листовой заготовки за счет установки ее в центрирующем кольце, предварительной фиксации прижимом и силового контакта между верхнем и нижнем пуансонами через заготовку в зоне начала перегиба донной и боковой поверхностей детали.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - штамп, пуансоны которого находятся в исходном положении;
- на фиг. 2 - штамп в положении поджима заготовки прижимом;
- на фиг. 3 - штамп в положении зажима периферийной части заготовки между верхним пуансоном и съемником.
- на фиг. 4 - штамп, пуансоны которого находятся в конечном положении.
Штамп для получения сферических изделий из листовых заготовок состоит из верхнего 1 и нижнего 2 оснований, сцентрированных друг относительно друга посредством направляющих втулок 3, размещенных на верхнем основании 1 и входящих во втулки и размещенных на нижнем основании колонок 4.
На верхнем основании 1 размещен верхний пуансон, состоящий из двух частей: подвижной - 5, в которой с возможностью перемещения установлен прижим 6, и неподвижной части 7, прикрепленной к основанию 1. Подвижная часть 5 пуансона смонтирована с возможностью перемещения посредством привода в осевой расточке неподвижной части 7, на которой имеется осевая расточка для формирования цилиндрической стенки заготовки. Торцы подвижного пуансона 5 и прижима 6 имеют сферическую форму. Прижим подпружинен относительно подвижной части 5 пружиной 8.
Верхнее основание имеет возможность перемещения относительно нижнего.
На нижнем основании 2 установлен нижний пуансон 9, имеющий сферический рабочий торец и цилиндрическую образующую.
Штамп оснащен центрирующим кольцом 10, установленным на съемнике 11. Съемник 11 центрируется колонками 4 и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения посредством привода, включающего толкатели 12, на которые опирается съемник 11, толкатели 12 установлены на опоре 13, связанной с приводными толкателями 14. На съемнике выполнено осевое отверстие, которым съемник одет на нижний пуансон 9 с возможностью перемещения относительно него.
Подвижная часть 5 верхнего пуансона 7 оснащена приводом ее перемещения, включающим толкатели 15.
На неподвижной части верхнего пуансона 7 имеется прижимная поверхность «А», а на съемнике 11 - ответная ее прижимная поверхность «Б», составляющие с горизонтальной плоскостью угол «α».
Плоская листовая заготовка обозначена позицией 16. Деталь с отформованной на ней полусферой обозначена позицией 17.
В верхнем пуансоне имеются каналы «В, Г, Д», предназначенные для нагнетания через них в подвижный верхний пуансон сжатого воздуха с целью удаления отформованной полой заготовки 17, в случае ее залипания на верхней половине штампа.
На нижнем пуансоне 9 имеется канал «Е», предназначенный для устранения воздушной подушки, образующейся при формообразовании сферической поверхности.
Штамп работает следующим образом.
Штамп устанавливают на пресс.
Нижнее основание штампа устанавливают на неподвижной плите, а его верхняя часть имеет возможность взаимодействия с ползуном пресса.
В исходном положении штампа верхний и нижний пуансон находятся в положении, показанном на фиг. 1.
Листовую круглую заготовку 16 протирают смазкой и размещают в центрирующем кольце 10, находящемся вместе со съемником в исходном (верхнем) положении.
Включают привод перемещения ползуна пресса, который перемещает верхнее основание 1 штампа до соприкосновения прижима 6 с заготовкой 16 (фиг. 2). При этом посредством упругого элемента 8 прижим 6 контактирует с заготовкой 16 с давлением равным примерно 1/3 предела текучести материала заготовки.
При дальнейшем перемещении основания 1 вниз прижимная поверхность "А" пуансона 7 контактирует с заготовкой 16 и прижимает ее к прижимной поверхности "Б" съемника 11 (фиг. 3). Заготовка зафиксирована и подготовлена к формообразованию.
Включают привод перемещения толкателей 15, и рабочий ход верхнего основания, в результате чего перемещается подвижная часть 5 пуансона, в результате чего между его сферическим торцом и торцом нижнего пуансона, формируется сферическая поверхность заготовки, а в процессе перемещения части 7 верхнего пуансона относительно нижнего пуансона формуется цилиндрическая часть плоской заготовки. При этом съемник 11 вместе с частью 7 верхнего пуансона перемещается вниз (в плоскости чертежа). Конечное положение частей 5 и 7 подвижного пуансона, и съемника 11 показано на фиг. 4.
Таким образом, сферические торцы подвижной части 5 верхнего пуансона и нижнего пуансона 9 формируют донную сферическую поверхность изделия 17, а цилиндрическая образующая нижнего пуансона и поверхность цилиндрической расточки части 7 подвижного пуансона формируют боковую стенку изделия.
Центрирующее кольцо 10 не позволяет заготовке смещаться, в каком либо направлении при ее зажиме.
По окончании операции вытяжки реверсируют перемещение верхнего пуансона (частей 5 и 6) и включают на подъем съемник 11, в результате чего толкатели 12 поднимают съемник 11 с изделием 17, которое снимают со съемника.
В случае залипапия отформованного изделия 17 на верхнем пуансоне, включают подачу через каналы «В, Г и Д сжатого воздуха, который, воздействуя на отформованное изделие 17, удаляет его с верхнего пуансона.
Представленное техническое решение конструктивно просто и надежно в работе, обеспечивает за один цикл работы штампа формообразование цилиндрической и сферической поверхностей.
Штамп может быть использован для вытяжки широкой гаммы полых заготовок практически па всех типах прессового оборудования.