Устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей

Данная полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала. Устройство содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и корпус с камерой сгорания, снабженной средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания. Отличительной особенностью данного устройства является то, что оно содержит расположенные над матрицей нижнюю и верхнюю плиты, параллельные между собой и жесткосоединенные с корпусом, причем между корпусом и нижней плитой установлены два подвижных клина, расположенные с двух противоположных сторон и взаимодействующие с торцом матрицы, а на верхней плите соосно с матрицей установлен пневмоцилиндр, шток которого соединен с матрицей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ ВЗРЫВОМ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала.

Известны устройства для листовой штамповки, содержащие камеру сгорания и матрицу, между которыми располагается штампуемая заготовка (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1975. - С. 63). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании горючих газовых смесей, например природного газа и кислорода.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей, содержащее соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания, снабженные средствами для подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, а также охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой (патент на полезную модель 98954, МПК В21Д 22/00). В этом устройстве за счет двухстороннего нагрева заготовки продуктами сгорания процесс штамповки осуществляется в горячем состоянии заготовки. Это, благодаря повышению пластичности заготовки, позволяет осуществлять штамповку деталей сложной формы за один технологический переход, что снижает себестоимость их производства.

1

Известное устройство имеет следующий недостаток. Фиксация положения матрицы относительно камеры сгорания осуществляется путем затяжки гаек стяжных болтов. Из-за этого для снятия из матрицы отштампованной заготовки и установки на нее новой заготовки необходимо отвинтить с болтов гайки, а затем повторно произвести затяжку болтов. При этом время, затрачиваемое на эти операции, во много раз больше времени, необходимого для заполнения камеры сгорания горючей смесью и осуществления процесса штамповки. Таким образом, фиксация положения матрицы при помощи болтов и гаек обуславливает чрезмерно большую затрату времени. Это многократно снижает производительность устройства для штамповки, что обуславливает его использование преимущественно в мелкосерийном производстве.

Задачей заявляемой полезной модели является сокращение времени, затрачиваемого на фиксацию положения матрицы относительно камеры сгорания.

Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей содержит матрицу со средствами подачи и выпуска газа и камеру сгорания со средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, зафиксированную соосно относительно матрицы, причем устройство снабжено установленными над матрицей нижней и верхней плитами, параллельно расположенными между собой и жесткосоединенными с корпусом камеры сгорания, установленным на верхней плите соосно с матрицей пневмоцилиндром, шток которого соединен с матрицей, при этом камера сгорания зафиксирована относительно матрицы двумя противоположно расположенными клиньями, установленными между корпусом и нижней плитой с

2

возможностью взаимодействия с наклонными плоскостями, выполненными на торце матрицы.

Предлагаемое устройство для листовой штамповки показано на фиг. 1, 2, 3, где на фиг. 1 представлен продольный разрез устройства, на фиг. 2 - его вид сверху, а на фиг. 3 показано устройство в верхнем положении матрицы.

Устройство для штамповки содержит корпус 1 с камерой сгорания 2, снабженной впускным клапаном 3, выпускным клапаном 4 и свечей зажигания 5. В верхней части корпуса 1 выполнен проем, открытый с двух противоположных сторон. В этом проеме соосно с камерой сгорания 2 размещена матрица 6 с внутренней полостью 7, снабженная впускным клапаном 8 и выпускным клапаном 9. Над матрицей 6 параллельно друг другу расположены нижняя плита 10 и верхняя плита 11, жестко соединенные с корпусом 1 при помощи четырех двухступенчатых колон 12 и гаек 13, 14. Таким образом, силовой каркас устройства образован корпусом 1, плитами 10, 11, колоннами 12 и гайками 13,14. На верхней плите 11 установлен пневмоцилиндр 15, в полости 16 которого размещен поршень 17 со штоком 18, соединенным с матрицей 6 при помощи пальца 19. В корпусе 1 соосно камере сгорания 2 выполнена кольцевая полость 20, в которой установлен кольцевой поршень 21. Между корпусом 1 и нижней плитой 10 установлены два клина 22 и 23, взаимодействующие с торцом матрицы 6, для чего на последнем выполнены наклонные плоскости. К корпусу 1 прикреплены кронштейны 24 и 25, на которых установлены пневмоцилиндры 26 и 27. В пневмоцилиндре 26 помещен поршень 28, шток 29 которого соединен с клином 22, а в пневмоцилиндре 27 помещен поршень 30, шток 31 которого соединен с клином 23. В пневмоцилиндрах 26 и 27 выполнены отверстия для подачи сжатого воздуха в полости 32, 33, 34, 35.

3

В исходном положении устройства для штамповки, т.е. непосредственно перед совершением процесса штамповки, матрица 6 находится в нижнем положении и зафиксирована клиньями 22 и 23. При этом в полостях 32 и 35 имеется сжатый воздух. Штампуемая заготовка 36 находится между матрицей 6 и кольцевым поршнем 21.

Работа устройства для штамповки осуществляется следующим образом. В кольцевую полость 20 подается жидкость высокого давления. При этом кольцевой поршень 21 производит зажим фланцевой части штампуемой заготовки 36, что обеспечивает герметичность камеры сгорания 2 и полости 7 матрицы 6. В камеру сгорания 2 через выпускной клапан 3 последовательно подается горючий газ и сжатый воздух, в результате чего образуется топливная смесь. Одновременно в полость 7 матрицы 6 через выпускной клапан 8 подается сжатый воздух. Благодаря этому в этой полости устанавливается давление, равное давлению топливной смеси в камере сгорания 2. Топливная смесь при помощи свечи 5 поджигается. В процессе горения смеси давление в камере сгорания 2 интенсивно повышается. Под действием давления продуктов сгорания заготовка 36 деформируется в направлении матрицы 6, сжимая воздух в полости 7. Таким образом, в процессе деформирования заготовки 36 давление в полости 7 непрерывно увеличивается. Благодаря этому к концу процесса горения топливной смеси давление с обеих сторон заготовки 36 практически уравнивается, поэтому ее деформация прекращается. В этом положении заготовка 36 остается в течении короткого промежутка времени длительностью не более 1 с. При этом под воздействием продуктов сгорания заготовка 36 интенсивно нагревается, что повышает ее пластичность. Затем открывается выпускной клапан 9, и сжатый воздух выпускается из полости 7. При этом под действием давления продуктов сгорания заготовка 36 деформируется и заполняет всю полость матрицы 6.

4

После завершения процесса штамповки открывается выпускной клапан 4, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2. Кольцевая полость 20 сообщается на слив, при этом кольцевой поршень 21 прекращает зажим фланцевой части заготовки 36. Сжатый воздух выпускается из полости 32 и 35, пневмоцилиндров 26 и 27, а в полости 33 и 34 подается сжатый воздух. При этом под действием давления воздуха поршни 28 и 30 совместно с клиньями 22 и 23 перемещаются в стороны, противоположные от оси матрицы 6. После освобождения матрицы 6 от воздействия клиньев 22 и 23 в полость 16 пневмоцилиндра 15 подается сжатый воздух. При этом под действием давления воздуха поршень 17 со штоком 18 перемещается вверх, поднимая матрицу 6 (фиг. 3). Затем из матрицы 6 извлекается отштампованная деталь, а на торец кольцевого поршня 21 устанавливается новая заготовка. После этого из полости 16 выпускается сжатый воздух. При этом под воздействием сил тяжести матрица 6 опускается на поверхность заготовки, установленной на кольцевом поршне 21. Затем в полости 32 и 35 пневмоцилиндров 26 и 27 подается сжатый воздух. При этом под действием давления воздуха на поршне 28 и 30 клинья 22 и 23 перемещаются в направлении оси матрицы 6 - осуществляется фиксация положения матрицы 6. Далее цикл устройства повторяется в той же последовательности.

В предложенном устройстве фиксация матрицы относительно камеры сгорания осуществляется при помощи двух клиньев. Время, затрачиваемое на их перемещение в прямом и обратном направлениях, во много раз меньше, чем время, необходимое на отвинчивание с болтов гаек и повторное их навинчивание. Благодаря этому по сравнению с известным устройством существенно сокращается время, затрачиваемое на фиксацию матрицы относительно камеры сгорания, что дает возможность эффективно использовать предложенное устройство для штамповки

5

деталей не только в мелкосерийном производстве, но и в крупносерийном производстве.

6

Устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей, содержащее матрицу со средствами подачи и выпуска газа и камеру сгорания со средствами подачи, и зажигания газовой смеси, и выпуска продуктов сгорания, зафиксированную соосно относительно матрицы, отличающееся тем, что оно снабжено установленными над матрицей нижней и верхней плитами, параллельно расположенными между собой и жестко соединенными с корпусом камеры сгорания, установленным на верхней плите соосно с матрицей пневмоцилиндром, шток которого соединен с матрицей, при этом камера сгорания зафиксирована относительно матрицы двумя противоположно расположенными клиньями, установленными между корпусом и нижней плитой с возможностью взаимодействия с наклонными плоскостями, выполненными на торце матрицы.