Устройство для гидравлической формовки полых деталей с отводами

Устройство для гидравлической формовки полых деталей с отводами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при гидравлической формовке полых деталей с отводами. Цель изобретения - повышение качества формуемых деталей путем предотвращения гофрообразования. На рабочем торце верхнего пуансона 22 установлен компенсатор 23 упругого сжатия рабочей жидкости, выполненный в виде стакана с осевым каналом в дне и фланцем. В полости стакана 23 размещен дополнительный обратный клапан 24. Стакан 23 охватывается прижимным кольцом 26, установленным с возможностью осевого перемещения. Полуматрицы 7 и 30 выполнены с соосно расположенными и сообщенными между собой сквозными отверстиями 8 и 34, параллельными оси симметрии устройства, и центральными рабочими полостями конической формы, обращенными одна к другой большими основаниями. Верхний пуансон выполнен с осевым 29 и радиальным 28 каналами, сообщающимися между собой и с каналом в дне стакана 23. При внедрении компенсатора 23 после смыкания полуматриц 7 и 30 в полость заготовки 36 осуществляется упругое сжатие рабочей жидкости, вследствие чего, начиная уже с первоначального момента формовки, заготовка 36 будет прижата давлением рабочей жидкости к стенкам рабочих полостей полуматриц 7 и 30. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

И9) (И) 2595 А1 (51)5 В 2! D 26/00, В 21 С 37/29

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ

ФОРМОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ С ОТВОДАМИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при гидравлической Формовке полых деталей с отводами. Цель изобретения - повышение качества формуемых деталей пу-!

О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯИ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4443970/25-27 (22) 20.06.88 (46) 30.10 ° 90. Бюл. У 40 (72) В.А.Виноградов, А.В.Недугов, А,Л.Жирнов, Н.П.Елисеев и,Г.Ф.Федоров (53) 621.774 ° 8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1306617, кл. В 21 С 37/29, 1985.

1Î б

Х

Я

1 ц

Я

И

1б

11

1602595

° тем предотвращения гофрообраэования.

На рабочем торце верхнего пуансона

22 установлен компенсатор 23 упругого сжатия рабочей жидкости, выполненный в виде стакана с осевым каналом в дне и фланцем. В полости стакана

23 размещен дополнительный обратный клапан 24. Стакан 23 охватывается прижимным кольцом 26, установленным с возможностью осевого перемещения.

Полуматрицы 7 и 30 выполнены с соосно расположенными и сообщенными между собой сквозными отверстиями 8 и

34, параллельными оси симметрии устройства, и центральными рабочими поI

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для гидравлической формовки полых деталей с отводами. 25

Цель изобретения — повышение качества формуемых деталей путем пред-. отвращения гофрообразования.

На фиг.l изображено устройство, продольный разрез, в исходном верхнем положении; на фиг.2 — то же, в момент соприкосновения верхнего пуансона с трубной заготовкой после . герметизации верхней полости подвижного контейнера; на фиг.3 — то же, в момент окончания упругого сжатия рабочей жидкости внутри трубной заготов-: ,ки и начала ее торцовой осадки; на ,фиг 4 — то же, в конечный момент фор мообразования. 40

Устройство содержит нижнюю и верх- нюю части, размещаемые соответственно на столе и полэуне пресса (не показаны), Нижняя часть (фиг,l) содержит неподвижное основание 1, подвижный контейнер 2, в котором с противоположных торцов выполнены нижняя полость 3, концентрически сопрягающая-: ся с боковой поверхностью основания.

1, и верхняя полость 4. Высота основания 1 больше величины максимального рабочего хода контейнера 2. Глу-. бина нижней полости 3 до торцовой поверхности контейнера 2 больше высоты основания 1 (для создания в ис55 ходном положении гарантированной по объему полости с рабочей жидкостью).

В нижней полости 3 контейнера 2 выполнена кольцевая выемка 5, обеслостями конической формы, обращенными одна к другой большими основаниями.

Верхний пуансон выполнен с осевым 29 и радиальным 28 каналами, сообщающимися между собой и с каналом в дне стакана 23. При внедрении компенсатора 23 после смыкания полуматриц

7 и 30 в полость заготовки 36 осуществляется упругое сжатие рабочей жидкости, вследствие чего, начиная уже с первоначального момента формовки, заготовка 36 прижата. давлением рабочей жидкости к стенкам рабочих полостей полуматриц 7 и 30. 1 з,п. ф-лы, I

4 ил. печивающая создание воздушного резервуара во время работы устройства, В верхней полости 4 контейнера 2 установлен сменный пуансон 6. В полости 4 с возможностью свободного осевого перемещения расположена сменная нижняя полуматрица 7 со сквозными вертикальными каналаяи 8, которая сопрягается наружной боковой поверхностью со стенками контейнера 2, а внутренней " со сменным пуансоном 6. Центральная рабочая полость нижней полу-, матрицы 7 соответствует симметричной половине изделия 9 (фиг.4}, например тройника и имеет с целью улучшения извлечения изделия из центральной рабочей полости, а также предотвращения уменьшения внутреннего диаметра изделия 9 вследствие утолщения стенок при торцовой осадке коническую часть на длине, равной половине высоты изделия 9, с HBHGoJfbKHM диаметром соответствующим максимальному наружному диаметру изделия 9.

Полуматрица 7 установлена в верхней полости 4 на пружинах 10 сжатия, предназначенных только для ее удержания с целью создания в зазоре между ее нижней торцовой поверхностью и дном верхней полости 4 гарантированной по объему в исходном положении нижней камеры.

Верхняя 4 и нижняя 3 полости сообщены между собой через поддерживающий регулируемый клапан ll причем пружина клапана регулируется на давление, обеспечивающее формообразование отвода в изделии 9. Клапан 11

5 16 обеспечивает как вытеснение избытка рабочей жидкости при формообразовании изделия 9 иэ герметичной верхней полости 4 в нижнюю полость 3, так и ее возврат в верхнюю полость при снятии давления °

В ручье 12 формовки отвода полуматрицы 7 свободно установлен сменный вкладыш 13, имеющий рабочую поверхность, соответствующую торцовой поверхности формуемого отвода. Во вкладыше выполнен канал 14, сообщенный через полость 15 подпора, выполненную на внутренней боковой поверхности верхней полости. 4 контейнера 2, с радиальным каналом 16, выполненным в контейнере 2, Длина полости 15 равна или несколько превышает длину возможного хода нижней полуматрицы 7 в верхней полости 4, Верхняя полость 4 гидравлически сообщена с полостью 15 подпора формуемого отвода с помощью предохранительного регулируемого клапана 17, герметичного резервуара 18 и обратного клапана 19. Пружина клапана 17 регулируется на необходимое давление подпора рабочей жидкостью формуемого отвода.

В верхней полости 4 контейнера 2 со стороны ее заходной части выполнена кольцевая выемка 20, обеспечивающая удержание избытка рабочей жидкости при ее вытеснении во время рабочего хода устройства.

Верхняя часть устройства фиг.1 содержит жестко закрепленный на ползуне пресса поршень 21, на котором установлен верхний сменный пуансон

22, На торцовой поверхности верхнего пуансона 22 закреплен (известными способами, например с помощью резьбы) компенсатор 23 упругого сжатия рабочей жидкости, выполненный в виде стакана с фланцем и осевым каналом, причем в компенсатор 23 вмонтирован обратный клапан 24, а на боковой поверхности установлено с возможностью осевого перемещения прижимное кольцо 25, имеющее на своей бо ковой поверхности уплотнение 26. Между пуансоном 22 и кольцом 25 за счет пружин 27 сжатия и фланца компенсатора 23 образуется зазор. Величину зазора определяют из следующего выражения

02595 . 6

Ре(е ь D вк Н 1 комп где Р„ — предварительное давление, 5 создаваемое в полости трубной заготовки перед началом формования, определяемое экспериментально и зависящее от размеров трубной заготовки, модуля упругости материала заготовки;

D — внутренний диаметр трубной заготовки;

Н вЂ” высота трубной заготовки;

d„ома — диаметр компенсатора;

К вЂ” модуль упругости рабочей жидкости, 20

В пуансоне 22 выполнены радиальный

28 и осевой 29 сообщающиеся между собой каналы. Осевой канал 29 имеется и в компенсаторе 23.

Верхняя сменная полуматрица 30 механически связана с помощью тяг 31> имеющих возможность ограниченного осевого перемещения, с поршнем 22, со стороны рабочей поверхности которого по наружному диаметру и отверстиям, через которые проходят тяги

31, установлены уплотнения 32 и 33..

Верхняя полуматрица 30 имеет сквозные вертикальные каналы 34, расположенные соосно с вертикальными каналами 8 нижней полуматрицы:7. Центро35 вание полуматриц 7 и 30 и, соответственно, вертикальных каналов 8 и

34 осуществляется с помощью вкладыma 13..

40 Нижняя полость 3 контейнера герметизирована уплотнением 35.

Верхняя часть устройства относительно нижней установлена соосно, причем верхняя полуматрица 30 в

45 исходном положении удерживается тягами 31 на таком расстоянии от нижней части, чтобы обеспечить свободное укладывание исходной заготовки

36 в рабочую полость нижней полумат50 рицы 7 и извлечение из нее готового изделия 9.

Кольцевая площадь, образованная между внутренней поверхностью верхней полости 4 и наружной поверхностью сменного пуансона 6 или 22, равна половине площади нижней полости 3 контейнера 2. В этом случае при определенном ходе поршня 21 с пуансо,ном 22 обеспечивается вытеснение та1602595 кого объема рабочей жидкости иэ кольцевых верхней и нижней камер верхней полости 4 в IIH7KHBNO IIOJIOCTb 3, рый обеспечивает контейнеру 2 с пуан5 соком 6 встречное перемещение на ту же геличину хода. Синхронизация встречного движения пуансонов 6 и 22 прн торцовой осадке обеспечивает равные скорости перемещения торцов дефор-10 мируемой трубной заготовки 36 относительно оси формуемого отвода -изделия 9 (фиг.4) .

В исходном положении полости 3 и 4 . подвижного контейнера 2 заполнены рабочей жидкостью; так как все элементы гидравлически взаимосвязаны,.то обеспечивается работа устройства в полуавтоматическом режиме.

Устройство работает следующим

20 образом.

Б исходном положении полуматрицы

7 и 30 находятся н разомкнутом состояник, поршень 21 с пуансоном 22, компенсатором 23 и прила мным кольцом 25 25 занимает крайнее верхнее положение, Под действием пружин 27 между пуансоном 22 и кольцом 25 имеется зазор величиной h. Полуматрица ЗО удерживается тягами 31, которые в соответ- 30 ствующих пазах поршня 21 занимают относительно нижнее полол<ение.

Полуматрица 7 и вкладыш 13, установленные в контейнере 2, под действием пружин 10 сжатия занимают крайнее верхнее положение относительно торца пуансона 6. Контейнер 2 опирается торцовой поверхностью на стол пресса.

В рабочую полость полуматрицы 7 помещают трубную заготовку 36 (фиг l) и включают привод (не показан) пресI са, При ходе ползуна вниз осуществляется опускание верхней части устройства. Полуматрица 30 входит в верх- . нюю камеру полости 4 контейнера 2 и, перемещаясь вниз, смыкается с полуматрицей 7.. Поршень 21 с пуансоном 22, 50 компенсатором 23 и прижимным кольцом

25 входит в ту же полость. При дальнейшем ходе ползуна компенсатор 23 и кольцо 25 входят в полость полуматрицы 30, вытесняя избыточный объем рабочей жидкости из рабочей полости полуматрицы 30 через обратный клапан

24, осевой 29 и радиальный 28 каналы в верхнюю камеру полости 4.

По мере опускания полэуна пресса прижимное кольцо 25 начинает контактировать с трубной заготовкой 36.

В это же время поршнем 21 с уплотнениями 32 и 33 осуществляется герметизация верхней полости 4, причем эа счет повышения давления избыток рабочей жидкости вытесняется в образовавшийся зазор между стенками поршня 21 и кольцевой выемки 20 контейнера 2 (фиг.2). При дальнейшем

zoöå полэуна пресса начинается сжатие рабочей жидкости в полости 4 прршнем 21. Давление рабочей жидкости в полости 4 постепенно нарастает. Сжатие рабочей жидкости, находящечся в полости заготовки 36, осуществляется компенсатором 23. Так как сжатие рабочей жидкости в полости 4 осуществляется по всей поверхности, а сжатие рабочей жидкости в полости заготовки 36 происходит по

-,îðöîâîé поверхности компенсатора 23, то давление жидкости в полости 4 больше, чем в полости трубной заготовки

36. За счет этой разницы давлений прижимное кольцо 25 поджимается к заготовке 36. Обратный клапан 24 закрыт.

За счет непрерывного движения вниз ползуна с верхней частью устройства давление в верхней полости 4 возрастает до значения, при котором начинается течение материала исходной заготовки 36 под действием внутреннего гидростатического давления. В связи с тем,что на это же давление отрегулирован поддерживающий клапан

11, начинается одновременное вытеснение рабочей жидкости из верхней и нижней камер верхней полости 4 через осевые 8 и 34 каналы в нижнюю полость

3 подвижного контейнера 2. Под действием давления рабочей жидкости в верхней и нижней камерах верхней полости 4 обеспечивается смыкание полуматриц 7 и 30 в течение всего цикла формовки. В то же время компенсатор

23 внедряется в полость заготовки

36, уменьшая зазор между пуансоном

22 и прижимным кольцом 25. В тот момент, когда пуансон 22 и прижимное кольцо 25 смыкаются, компенсатор 23 внедряется в полость заготовки 36 на величину, равную величине расчетного

sasopa h, что обеспечивает за счет упругого сжатия рабочей жидкости создание необходимого давления внут.ри полости трубной заготовки 36

1602595

i0 (фиг.3) . После этого начинается торцовая осадка. Так как сумма площадей кольцевых верхней и нижней камер, образованных внутренней поверхностью верхней полости 4 и наружной поверхностью пуансонов 6 и 22, равна площади нижней полости 3 контейнера 2, то скорость подъема контейнера 2 и, соответственно, нижнего пуансона 6 равна встречной скорости верхнего пуансона 22 с кольцом 25. Это обеспечивает синхронизацию встречного движения пуансонов 6 и 22 относительно оси формуемого отвода изделия 9 15 (фиг.4).

Процесс формообразования изделия

9, например тройника, характеризуется уменьшением объема готового изделия 9 по сравнению с объемом заготовки 36.

В силу этого при формировании изделия

9 давление рабочей жидкости внутри полости заготовки 36 повышается и достигает величины давления рабочей жидкости в верхней полости 4. Даль- 25 нейшее формирование не приводит к последующему повьш ению давления рабочей жидкости внутри полости формуемого изделия 9, так как обратный клапан

24 открывается и избыток объема ра- 30 бочей жидкости вытесняется через осевой 29 и радиальный 28 каналы в верхнюю полость 4.

Под действием внутреннего давления в исходной заготовке 36 при фор мообразовании отвода рабочая жидкость, находящаяся в ручье 12 формовки отвода, образованной полуматрицами 7 и

30, вытесняется через канал 14 вкладыша 13, полость 15, канал 16 контей- 40 нера 2 и отрегулированный на давление подпора предохранительный клапан

17 в герметичный резервуар 18. Варьируя геометрические параметры сменного вкладыша 13, можно получать задан- 45 ных формы и размеров отводы, а именно за счет изменения рабочей длины вкладыша 13 регулируется высота получаемого отвода, а за счет изменения его рабочей поверхности обращенной к изделию 9, — форма получаемого отвода.

В процесса формообразования изделия 9 за счет того, что давление внутри полости формуемого изделия 9 превышает противодавленне клапана 17, т.е. давление подпора формуемого от= вода и, соответственно, давление в резервуаре 18, клапан 19 закрыт.

Осуществив формообразование иэделия 9, например тройника, иэ заготовки 36, ползун с верхней частью устройства возвращается в исходное положение.

При этом происходит раскрытие полуматриц 7 и 30 и подъем поршня 2! с пуансоном 22, компенсатором 23 и кольцом 25 и с помощью тяг 31 верхней полуматрицы 30.

Под действием давления сжатого воздуха в кольцевой выемке 5 и силы тяжести поднятой массы нижней части устройства происходит вытеснение по-. ступающей рабочей жидкости из нижней полости 3 в верхнюю полость 4 через клапан 11. Одновременно под действием сжатого воздуха герметичного резервуара 18 рабочая жидкость через обратный клапан 17 вытесняется в верхнюю полость 4 контейнера 2. Нижняя полуматрица 7 под действием пружин

10 возвращается в исходное положение. После удаления готового изделия

9 из полости полуматрицы 7 устройство готово. к повторению описанного цикла . работы.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить ка-. качество получаемых изделий за счет предотвращения гофрообразования во время торцовой осадки путем упругого сжатия рабочей жидкости компенсатором, а также за счет равномерного течения металла при,синхронной тарцовой осадке и гарантированном гидравлическом подпоре формуемого отвода, улучшить условия извлечения готового изделия из полуматрицы эа счет того, что их рабочие полости имеют конусную часть, а также получить готовое изделие с постоянным внутренним диаметром, что исключает необходимость последующей механической обработки.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для гидравлической формовки полых деталей с отводами, содержащее в нижней части основание, корпус с верхней и нижней осевыми полостями на торцах и полостью подпора в стенке, заполненными рабочей жидкостью, обращенный нижней полостью к основанию и установленный на нем с возможностью осевого перемещения, размещенные в верхней полости

1602595

12 корпуса нижние пуансон и полуматрицу с центральной осевой рабочей полостью, в верхней части — поршень, несущий верхние пуансон и полуматрицу с центральной осевой рабочей

S полостью, а также гидросистему с последовательно размещенными и гидравлически сообщенными между собой предохранительным клапанам, герметичным резервуаром и обратным клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества формуемых деталей путем предотвращения гофрообразования, оно снабжено компенсатором упругого сжатия рабочей жидкости, выполненным в виде стакана с осевым каналом в дне и фланцем, уста" новленного на рабочем торце верхнего пуансона посредством резьбового соединения и обращенного открытым торцом к нижнему пуансону, размещенным в полости стакана дополнительным обратным клапаном и охватывающим стакан подвижным прижимным кольцом, полуматрицы выполнены с соосно расположенными и сообщенными между собой сквозными отверстиями, параллельными оси симметрии устройства, а верхний пуансон выполнен с осевым и радиальным каналами, сообщающимися между собой и с каналом в дне стакана.

2. Устройство но и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что полуматрицы выполнены с центральными рабочими полостями конической формы, обращенными одна к другой большими основаниями.,1602595

Составитель В.Муслимов

Техред М,Ходанич Корректор T.Èàëeö Редактор А.Огар

Заказ 3347 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101