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, крупногабаритных деталей с неглубокими внутренними полостями, например панелей отопительных радиаторов и теплообменников.
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.
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 матрицы, служащей для обработки листового материала (патент на полезную модель РФ №134831, МПК B21D 26/08).
Недостаток известной машины заключается в наличии вспомогательных операций, связанных с установкой в рабочую зону машины обрабатываемой заготовки и извлечением из нее готового изделия. Для извлечения из матрицы отштампованного изделия матрица перемещается в направлении шабота. После извлечения изделия и установки в рабочую зону машины новой заготовки матрица перемещается в обратном направлении. На это затрачивается значительная часть рабочего цикла машины, что снижает ее производительность. Кроме того, для перемещения матрицы предусмотрена гидравлическая система, что усложняет конструкцию машины.
Технической задачей полезной модели является повышение производительности 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, жесткосоединенный с корпусом шабот и матрицу с внутренней полостью, причем матрица установлена на торце поршня, а на шаботе соосно матрице закреплен эластичный диск, взаимодействующий с обрабатываемым листовым материалом. Кроме того, между поршнем и матрицей образована замкнутая полость, соединенная каналами с внутренней полостью матрицы.
Предлагаемая импульсная машина схематично показана на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 машина представлена в исходном ее положении, а на фиг. 2 - в конце ее рабочего хода, то есть в момент совершения обработки давлением листового материала. 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 установлен поршень 5. Корпус 1 при помощи четырех стяжных колонн 6 и гаек 7 жестко соединен с пластиной 8 и шаботом 9. Камера сгорания 2 снабжена впускным клапаном 10, выпускным клапаном 11 и свечей зажигания 12. На торце поршня 5 закреплена матрица 13 с внутренней полостью 14. Для крепления матрицы 13 на поршне 5 выполнен выступ 15, а в матрице 13 выполнен паз 16. Глубина паза 16 превышает высоту выступа 15, образована небольшая замкнутая полость. Центральная часть полости 14 каналами 17 сообщена с полостью паза 16, а ее периферийная часть каналами 18 сообщена с окружающей средой. В шаботе 9 соосно матрице 13 выполнена полость, в которой установлен эластичный диск 19, изготовленный, например, из резины. Крепление диска 19 производится при помощи пластины 8. Машина установлена на амортизаторах 20. Обрабатываемая листовая заготовка 21 устанавливается на торце матрицы 13. Между торцом матрицы 13 и плитой 8 имеется свободное пространство достаточное для установки заготовки на матрицу и снятия с нее готового изделия.
Работа машины осуществляется следующим образом. Через впускной клапан 10 в камеру сгорания 2 подается горючий газ, например пропан-бутан и сжатый воздух. Образовавшаяся топливная смесь при помощи свечи 12 поджигается. В результате сгорания топливной смеси давление в камере сгорания 2 многократно повышается. При этом под действием давления продуктов сгорания перепускной клапан 4 открывается, сообщая камеру сгорания 2 с рабочим цилиндром 3. Продукты сгорания из камеры сгорания 2 поступают в рабочий цилиндр 3. При этом под действием давления продуктов сгорания поршень 5 совместно с матрицей 13 изготовкой 21 разгоняется в направлении шабота 9. Одновременно под действием давления продуктов сгорания на дно рабочего цилиндра 3 корпус 1 совместно с шаботом 9 перемещается в обратном направлении. При этом, так как масса корпуса 1 с шаботом 9 во много раз больше массы поршня 5 и матрицы 13, то соответственно перемещение корпуса во много раз меньше перемещения поршня 5. Благодаря накопленной кинетической энергии поршня 5 с матрицей 13 и корпуса 1 с шаботом 9 при соударении заготовки 21 с эластичным диском 19 заготовка 21 деформируется и заполняет полость 14 матрицы 13 - осуществляется процесс штамповки (фиг. 2). При этом в процессе деформирования заготовки 21 воздух из периферийной части полости матрицы 13 удаляется через каналы 18, а из центральной части полости 14 воздух вытесняется через каналы 17 в полость 16 и давление в этой полости повышается.
После завершения процесса штамповки открывается выпускной клапан 11 и открывается выпускной клапан 11 и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2 и рабочего цилиндра 3. При этом поршень 5 с матрицей 13 под действием сил тяжести опускается в исходное положение, а шабот 9 и корпус 1 усилием амортизаторов 20 также возвращаются в исходные положения. В процессе обратного движения поршня 5 с матрицей 13 сжатый воздух, находящийся в полости 16, выталкивает готовое изделие из полости матрицы 13. После возвращения матрицы 13 в исходное положение готовое изделие снимают и на поверхность матрицы 13 устанавливают новую заготовку. Далее рабочий цикл машины повторяется в той же последовательности.
В отличие от известной импульсной машины, в данной машине, для установки заготовки на матрицу и снятие из нее готового изделия матрица не совершает дополнительные перемещения. Поэтому длительность рабочего цикла данной машины значительно меньше длительности рабочего цикла известной машины, соответственно ее производительность выше.