ИМПУЛЬСНАЯ МАШИНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

МКИ B 21 J 7/24
ИМПУЛЬСНАЯ МАШИНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА
Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию.
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, поэтому эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.
К заявляемому объекту наиболее близким аналогом является импульсная машина для обработки давлением, содержащая установленную на станине с возможностью возвратно-поступательного движения раму, одна из поперечин которой выполнена в виде корпуса, а другая в виде шабота.
В корпусе размещены сообщающиеся между собой камера сгорания и рабочий цилиндр, в котором установлен поршень с бойком, а на шаботе установлены контейнер с эластичным материалом и пуансон, между которыми размещена обрабатываемая заготовка (патент UA №60450 С2, B21J 7/24, 15.01.2006).
Недостаток известной машины заключается в следующем. Обработка заготовки производится совместным воздействием на нее пуансона и эластичного материала, используя при этом энергию удара бойка по пуансону. Такая схема обработки эффективна в основном для осуществления операции вырубки. Однако она мало приемлема для осуществления штамповки, особенно для штамповки деталей, имеющих значительную глубину. Для обеспечения штамповки деталей, требующих значительную вытяжку заготовки, объем эластичного материала должен быть большим, т.е. в несколько раз больше объема детали. При этом львиная доля энергии машины будет расходоваться не на деформацию штампуемой заготовки, а на деформацию эластичного материала. Это ограничивает технологические возможности машины.
Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей импульсной машины путем повышения величины, действующего на обрабатываемую заготовку давления и времени его действия.
Технический результат 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, причем в стенке рабочего цилиндра размещены дополнительный узел подачи топливной смеси в его надпоршневую полость, и жестко соединенный с корпусом шабот, в полости которого установлен шток с узлом крепления инструмента, а также установленную на свободном торце рабочего цилиндра плиту, в которой выполнены сквозные отверстия, перекрывающиеся обратным клапаном. Кроме того, в надпоршневой части рабочего цилиндра размещен дополнительный узел зажигания топливной смеси и клапан с подпружиненным толкателем, управляющий подачей электрического напряжения на дополнительный узел зажигания. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен фронтальный разрез машины в исходном положении; на фиг.2 машина показана в момент зажима штампуемой заготовки; на фиг.3 машина показана в период совершения процесса штамповки.
Импульсная машина содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, в котором установлен поршень 4. На корпусе 1 установлена плита 5. Корпус 1 с помощью колон 6 соединен с шаботом 7, в котором размещен поршень 8, снабженный штоком 9, на последнем закреплена матрица 10. В шаботе 7 выполнены каналы 11 и 12 для подачи жидкости в полости 13 и 14, примыкающие к поршню 8. Камера сгорания 2 снабжена впускным клапаном 15, свечей зажигания 16 и выпускным клапаном 17. Длина рабочего цилиндра выполнена значительно больше длины поршня 4. В корпусе 1 выше уровня верхнего торца поршня закреплены впускной клапан 18, выпускной клапан 19 и клапан 20 с подпружиненным толкателем 21, а также свечи зажигания 22. В плите 5 выполнена кольцевая полость 23, в которой установлен кольцевой поршень 24, служащий в качестве прижима. Для подачи жидкости в полость 23 имеется канал 25. В центральной части плиты 5 выполнена полость 26, сообщающаяся через отверстия 27 с надпоршневой полостью 28. В исходном положении машины отверстия 27 перекрыты обратным клапаном 29. Машина установлена на амортизаторах 30. Штампуемая заготовка 31, устанавливается на кольцевой поршень 24.
Работа машины осуществляется следующим образом. Через канал 11 полость 14 сообщается со сливом, а в полость 13 через канал 12 подается жидкость. При этом поршень 8 опускается до соприкосновения матрицы 10 с заготовкой 31. В кольцевую полость 23 через канал 25 подается жидкость. Затем камера 2 сгорания и надпоршневая полость 28 цилиндра 3 через впускные клапаны 15 и 18 наполняются топливной смесью. Топливная смесь через отверстия 27 поступает также в полость 26, деформируя при этом заготовку 31. Давление смеси в обеих камерах сгорания одинаковое, поэтому поршень 4 остается неподвижным. Топливная смесь в камере 2 сгорания с помощью свечи 16 зажигается. При сгорании давление в камере 2 сгорания резко повышается. Под действием давления продуктов сгорания поршень 4 перемещается вверх, сжимая при этом топливную смесь в надпоршневой полости 28. При этом топливная смесь из надпоршневой полости 28 через отверстия 27 перетекает в полость 26, перемещая обратный клапан 29 вверх. Под действием давления топливной смеси заготовка 31 начинает деформироваться, вследствие чего объем полости 26 увеличивается. Таким образом, по мере перемещения поршня 4 вверх часть топливной смеси вытесняется в полость 26. Незадолго до достижения своего крайне - верхнего положения поршень 4 соприкасается со сферическим наконечником толкателя 21 управляющего клапана 20. При этом толкатель 21 перемещается влево и замыкает электрические контакты, что обеспечивает появление электрического напряжения на свечу 22. Топливная смесь свечей 22 поджигается. Следует отметить, что зажигание топливной смеси может производиться и без свечи, т.е. за счет сжатия топливной смеси, как это происходит в известной машине. Однако наличие толкателя 21 и свечи 22 обеспечивает гарантированное зажигание топливной смеси в нужный момент времени.
При сгорании топливной смеси давление в надпоршневой полости 28 резко повышается, что вызывает интенсивное торможение поршня 4. В процессе горения топливная смесь продолжает перетекать из полости 28 в полость 26, благодаря этому деформация заготовки 31 увеличивается. При достижении фронта горения отверстий 27 пламя через эти отверстия проникает в полость 26. Горение топливной смеси вызывает интенсивное повышение давления в полости 26. При этом обратный клапан 29 закрывается, предотвращая перетекание продуктов сгорания из полости 26 в надпоршневую полость 28. Под действием давления продуктов сгорания осуществляется заполнение заготовкой 31 всей полости матрицы 10. Процесс штамповки завершается.
По окончании технологической операции открываются выпускные клапаны 17, 19 и продукты сгорания из камеры 2 сгорания, рабочего цилиндра 3 и надпоршневой полости 28 выпускаются. Поршень 4 под действием собственного веса и шабот 7 с корпусом 1 усилие амортизаторов 30 возвращаются в исходные положения. Из кольцевой полости 23 через канал 25 выпускается жидкость и прекращается прижим поршнем 24 фланца заготовки 31. При этом продукты сгорания из полости 26 вытекают в атмосферу через стык между фланцем отштампованной детали и торцом кольцевого поршня 24. Полость 13 через канал 12 сообщается со сливом, а в полость 14, через канал 11 подается под давлением жидкость. При этом поршень 8 совместно с матрицей 10 поднимается в исходное положение. Отштампованное изделие извлекается из рабочего пространства машины. На кольцевой поршень 24 устанавливается следующая заготовка. Далее цикл машины повторяется в той же последовательности.
В предлагаемой машине, благодаря тому, что полость 26, непосредственно примыкающая к штампуемой заготовке, отделена плитой 5 от надпоршневой полости 28 и сообщается с ней только через каналы 27, перекрываемые обратным клапаном 29, предотвращается перетекание газа из полости 26 в надпоршневую полость 28. Поэтому процесс сгорания топливной смеси происходит в замкнутом объеме и давление повышается на максимально возможную величину. Для газовоздушной топливной смеси повышение давления может достигать 7…8., т.е. в 1,5…1,7 раз больше, чем в известной машине. Кроме того, в 5…10 раз увеличивается время действия максимального давления продуктов сгорания на штампуемую заготовку. Это существенно расширяет технологические возможности машины. Можно, в частности, штамповать детали, имеющие значительную глубину, а также детали, имеющие сложную форму.