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, преимущественно в малосерийном и опытном производствах.
Известны устройства для штамповки листового материала, содержащие камеру сгорания, жесткосоединенную с матрицей, в которой осуществляется процесс штамповки (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - С. 59). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании топливной смеси в камере сгорания. В связи с тем, что давление продуктов сгорания имеет сравнительно невысокое значение, порядка 20…25 МПа, эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.
К заявленному 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 жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого расположен шток с узлом крепления инструмента, 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, которая соединена каналом с упомянутой кольцевой полостью (патент на полезную модель РФ №134831, МПК B21D 26/08).
Недостаток известной машины заключается в следующем. Процесс штамповки осуществляется ударным взаимодействием жидкости со штампуемой заготовкой. При этом возникают значительные силы, которые через матрицу передаются в гидроцилиндр, расположенный в шаботе. Это, вызывая гидроудар, приводит к появлению больших пиковых давление в гидроцилиндре, которые обуславливают быстрый износ уплотнений, управляющих клапанов и утечку жидкости из гидроцилиндра. Это снижает надежность работы машины.
Технической задачей полезной модели является 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 жесткосоединенный с корпусом шабот с узлом крепления матрицы, причем в корпусе выполнена кольцевая полость, охватывающая рабочий цилиндр, в которой установлен кольцевой поршень, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом, при этом матрица установлена с возможностью перемещения на направляющих, расположенных перпендикулярно продольной оси машины и закрепленных на шаботе.
Предлагаемая импульсная машина схематично показана на фиг. 1, 2, 3, где на фиг. 1 представлен продольный разрез машины в исходном ее положении, на фиг. 2 представлен ее поперечный разрез (вид сверху), на фиг. 3 машина показана в момент совершения процесса штамповки.
Машина содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, сообщающиеся между собой при помощи перепускного клапана 4. В рабочем цилиндре 3 расположен поршень 5, на торце которого установлен диск 6, выполненный из эластичного материала, например резины. Камера сгорания 2 снабжена впускным клапаном 7, выпускным клапаном 8 и свечей зажигания 9. В верхней части корпуса 1 выполнены кольцевая полость 10, в которой установлен кольцевой поршень 11, и канал 12. К корпусу 1 при помощи стяжных колонн 13 и гаек 14 жестко присоединены шабот 15 с двумя направляющими 16, на которых установлена матрица 17. В корпусе 1 выполнено также сквозное отверстие 18. Машина установлена на амортизаторах 19. Штампуемая листовая заготовка 20 установлена на торце кольцевого поршня 11.
Матрица 17 установлена с возможностью перемещения по направляющим 16 в направлении перпендикулярном продольной оси машины. Перемещение матрицы 17 производится штоком 21 пневмоцилиндра 22, установленного на поперечине 23, которая при помощи болтов 24 присоединена к направляющим 16 (фиг. 2). Пневмоцилиндр 22 закреплен при помощи болтов 25.
Работа машины осуществляется следующим образом. Через канал 12 в кольцевую полость 10 подается под давлением жидкости или сжатый воздух. При этом кольцевой поршень 11 перемещает штампуемую заготовку 20 с матрицей 17 до соприкосновения матрицы 17 с шаботом 15, осуществляя тем самым прижим фланцевой части заготовки 20. Одновременно с этим через впускной клапан 7 в камеру сгорания 2 поддаются горючий газ и сжатый воздух. Образовавшаяся топливная смесь при помощи свечей 9 поджигается. При сгорании топливной смеси давление в камере сгорания 2 интенсивно повышается. В конечной стадии процесса сгорание под действием давления продуктов сгорания перепускной клапан 4 открывается. При этом продукты сгорания поступают из камеры сгорания 2 в рабочий цилиндр 3. Под действием давления продуктов сгорания поршень 5 с диском 6 интенсивно разгоняется. В процессе движения поршня 5 воздух из надпоршневой полости через отверстие 18 вытесняется в окружающую среду, поэтому давление в этой полости существенно не повышается и не оказывает значительное сопротивление движению поршня 5. Благодаря накопленной кинетической энергии поршня 5 в конечной стадии его рабочего хода (фиг. 3) под воздействием эластичного диска 6 заготовка 20 деформируется и заполняет полость матрицы 17 - совершается процесс штамповки. После этого открывается выпускной клапан 8, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2 и рабочего цилиндра 3. При этом поршень 5 с диском 6 под действием сил тяжести опускается в исходное положение. Рабочая среда (жидкость или воздух) выпускается из кольцевой полости 10, и кольцевой поршень 11 под действием веса матрицы 17 опускается в исходное положение. После этого включается пневмоцилиндр 22 (фиг. 2), и шток 21 вытягивает матрицу 17 из рабочего пространства машины. В этом положении из матрицы 17 извлекается отштампованное изделие. Затем на торец кольцевого поршня 11 устанавливается новая заготовка, после чего шток 21 пневмоцилиндра 22 вводит матрицу 17 в рабочую зону машины. Затем в кольцевую полость 10 подается рабочая среда, и кольцевой поршень 11 осуществляет прижим фланцевый части заготовки. Далее рабочий цикл машины повторяется в той же последовательности.
В предложенной импульсной машине в отличие от известной машины в шаботе нет гидравлического цилиндра. Силы, возникающие в процессе штамповки, замыкаются в силовом каркасе машины, состоящем из шабота, корпуса и стяжных колонн. Поэтому эти силы не оказывают разрушающее действие на агрегаты и узлы машины. Это обеспечивает высокую надежность машины.