Способ формования изделий и устройство для его осуществления

Способ формования изделий и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: при производстве огнеупоров, абразивов, строительных кирпичей, деталей из металлопорошков, а также может быть использовано при холодной объемной штамповке. Сущность изобретения: способ включает подачу заготовок в пресс-форму и последующее прессование приложением направленных навстречу друг другу вибрационного и изменяющегося статистического усилий, при этом перед прессованием пресс-формы разделяют на две группы, смещают фазы вибрационного прессования в одной группе пресс-форм на 180^o относительно фаз вибрационного прессования второй группы, а вибрационное прессование производят с амплитудой, превышающей величину пути, проходимого статистическим прессованием за время одного периода вибрационного прессования. Кроме того, суммарные площади прессования в группах пресс-форм выполняют равными между собой. Устройство для формования изделий содержит установленные в станине пресс-формы с открытыми с двух противоположных сторон полостями, две группы приводных пуансонов с каждой открытой стороны пресс-форм и гидропривод пуансонов, при этом каждый пуансон одной из групп снабжен индивидуальным гидроцилиндром, вся группа снабжена механизмом ввода пуансонов в пресс-формы с дополнительным гидроцилиндром, а гидропривод дополнен двухфазным объемным пульсатором, рабочие камеры которого сообщены магистралями с рабочими полостями индивидуальных гидроцилиндров и со сливом через управляемые перепускные клапаны. Кроме того, механизм ввода пуансонов в пресс-формы выполнен в виде опертой на ползуны с индивидуальными гидроцилиндрами планки, жестко скрепленной с толкателями, которые оперты свободными скошенными торцами на клиновые ползушки. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к формованию изделий и может быть применено при производстве огнеупоров, абразивов, строительных кирпичей, деталей из металлопорошков, а также при холодной объемной штамповке.

Известен способ формования изделий путем подачи в форму строительной смеси с последующим приложением вертикальной прессующей нагрузки и вибровоздействия [1] Известно устройство для формования изделий, содержащее установленные в станине матрицы с полостями, открытыми с двух противоположных сторон, две группы пуансонов с каждой открытой стороны матрицы и гидропривод пуансонов [2] Недостаток известного способа заключается в том, что для положительного проявления вибрации, прикладываемой для получения изделия с одинаковой плотностью по всему сечению изделия, необходимо циклически повышать и уменьшать прессующее усилие, а последнее приводит к потере на каждом цикле уменьшения прессующего давления энергий упругой деформации станины, жидкости и самого изделия, а также уменьшает производительность.

Недостаток известного пресса заключается в том, что при выполнении на нем формовки по известному способу проявляются недостатки, присущие способу, а для получения одинаковой плотности по всему сечению изделия, даже при двустороннем прессовании требуется увеличивать прессующее усилие по сравнению с усилиями, необходимыми при вибрационном прес- совании, кроме того, на нем невозможно получать изделия сложной формы.

Задачей изобретения является повышение производительности и КПД формовки изделий за счет проявления вибрационного прессования при напряжениях до 70 МПа и за счет рекуперации энергии упругих деформаций станины, жидкости и формуемого изделия на каждом периоде вибрационного прессования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе формовки изделий путем подачи заготовки в форму и последующего прессования приложением направленных навстречу друг другу вибрационного и изменяющегося статического усилий при одновременной формовке нескольких изделий их разделяют на две ровные группы, смещают фазы вибрационного прессования в одной группе на 180^о относительно фаз вибрационного прессования во второй группе и вибрационное прессование производят с амплитудой, превышающей величину пути, проходимого статическим прессованием за время одного периода вибрационного прессования.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для формовки изделий, содержащем установленные в станине матрицы с полостями, открытыми с двух противоположных сторон, две группы приводных пуансонов с каждой открытой стороны матрицы и гидропривод пуансонов, каждый пуансон одной из групп снабжен индивидуальным гидроцилиндром, вся группа снабжена механизмом ввода пуансонов в матрицу с дополнительным гидроцилиндром, а гидропривод дополнен двухфазным объемным пульсатором, рабочие камеры которого сообщены магистралями с рабочими полостями индивидуальных гидроцилиндров и со сливом через управляемые перепускные клапаны.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг.2 объемный двухфазный пульсатор.

Устройство содержит станину 1, в которой установлены матрицы 2 и 3, гидроцилиндры 4, 5, 6 и 7. Нижние пуансоны 8 и 9 образуют единый блок 10 и закреплены на штоке 11 гидроцилиндра 7. Верхние пуансоны 12 и 13 закреплены на штоках 14 и 15 гидроцилиндров 5 и 6. На штоке 16 гидроцилиндра 4 закреплена клиновая ползушка 17, связанная тягой 18 c другой клиновой ползушкой 19. Ползушки 17 и 19 контактируют с толкателями 20 и 21, на которых закреплена планка 22, опертая на верхние пуансоны 12 и 13 и свободно cхватывающая штоки 14 и 15. Штоковые полости 23 и 24 гидроцилиндров 5 и 6 сообщены между собой и магистралью 25 подключены к гидропневмо- аккумулятору 26. Поршневые полости 27 и 28 гидроцилиндров 4 и 7 и штоковые полости 29 и 30 этих же гидроцилиндров подключены магистралями 31-34 к блоку управления гидропривода (не показан). Поршневые полости 35 и 36 гидроцилиндров 5 и 6 магистралями 37 и 38 сообщены с рабочими камерами 39 и 40 двухфазного объемного пульсатора 41, содержащего корпус 42, в котором размещен связанный с электродвигателем (не показан) приводной вал 43 с маховиком 44 и эксцентриком 45. На эксцентрике 45 установлены поршни 46 и 47, образующие в установленных в корпусе 42 на сферических опорах цилиндров 48 и 49 рабочие камеры 39 и 40 двухфазного пульсатора 41 со сдвигом фаз на 180^о. Рабочие камеры 39 и 40 через управляемые нормально открытые перепускные клапаны 50 и 51 сообщены с картером 52 пульсатора 41. Управляющие камеры 53 и 54 перепускных клапанов 50 и 51 магистралями 55 и 56 сообщены с выполненной в корпусе 42 соосно приводному валу 43 поверхностью расточки 57, в которой размещен связанный для синхронного вращения с валом 42 посредством крестовины 58 распределитель 59, подключенный магистралью 60 к блоку управления гидропривода.

Устройство работает следующим образом.

При вращении приводного вала 43 эксцентрик 45 перемещает возвратно-поступательно поршни 46 и 47 в цилиндрах 48 и 49. Изменяющийся объем рабочих камер 39 и 40 компенсируется поступлением в них или сливом из них рабочей жидкости в картер 52 через открытые перепускные клапаны 50 и 51.

После заполнения матриц формуемым материалом из блока управления гидроприводом рабочая жидкость начинает поступать по магистрали 33 в поршневую полость 27 гидроцилиндра 4, а из штоковой полости 29 вытесняются на слив по магистрали 31. При этом шток 16 выдвигается и перемещает ползушки 17 и 19, которые в свою очередь перемещают толкатели 20 и 21 совместно с планкой 22 на вытягивание штоков 14 и 15 и введения пуансонов 12 и 13 в матрицы 2 и 3 на требуемую глубину. После этого блок управления гидропривода прекращает подачу рабочей жидкости в магистраль 33 и подает ее по магистрали 32 в поршневую полость 28 гидроцилиндра 7 и в магистраль 60 к распределителю 59, который в моменты нахождения поршней 46 и 47 в НМТ закрывает перепускные клапаны 50 и 51 посредством подачи рабочей жидкости соответственно по магистрали 55 в управляющую полость 50 и по магистрали 56 в управляющую полость 54. Это вызывает равномерное движение пуансонов 8 и 9 и вибрационное перемещение пуансонов 12 и 13 на совершение технологической работы. Из-за сдвига фаз работы объемного пульсатора на 180^о происходят с тем же сдвигом фаз вибрационные перемещения и пуансонов 12 и 13 и, если амплитуда их вибрационного перемещения больше величины перемещения пуансонов 8 и 9 за время одного оборота приводного вала 43, то формуемый материал за каждый период вибрационного перемещения испытывает следующие этапы: двустороннее сжатие, частичную разгрузку, окончательную разгрузку с перемещением вверх, свободное перемещение. Упругие деформации рабочей жидкости в поршневых полостях 35 и 36 и в рабочих камерах 39 и 40 жестких стенок, ограничивающих эти полости и камеры, а также упругая деформация самого формуемого материала вызывают сравнительно плавные рост и сброс усилия на каждом периоде вибрационной формовки материала и практически плавный рост технологического усилия, прикладываемого штоком 11 гидроцилиндра 7 через пуансоны 8 и 9 к формуемому материалу за весь цикл формовки. Энергия же перечисленных упругих деформаций на этапе разгрузки в каждом периоде вибрационного прессования передается через эксцентрик 45 в виде крутящего момента от поршня 46 к поршню 47 или, наоборот, в зависимости в какой рабочей камере 39 и 40 происходит рост или уменьшение давления, так как при движении от ВМТ к НМТ поршней 46 или 47 при наличии в рабочих камерах 39 или 40 давления происходит преобразование энергии давления рабочей жидкости в механическую энергию вращения вала 43, т.е. работа поршней 39 и 40 в гидромоторном режиме.

По завершении формовки блок управления гидропривода возвращает штоки 16, 14, 15 и 11 гидроцилиндров 4-7 в исходное положение и сообщает магистраль 60, что приводит к "охолащиванию" пульсатора 4,1 и из матриц 2 и 3 извлекаются готовые изделия с помощью дополнительного устройства (не показано).

При одновременной формовке материала в двух матрицах 2 и 3 происходит на каждом периоде вибрационного прессования смещение линии действия усилия, прикладываемого цилиндрами 5 и 6 к станине 1 по отношению к линии действия усилия, прикладываемого к станине 1 гидроцилиндром 7, что вызывает дополнительные циклические напряжения в станине.

Для исключения этого недостатка необходимо одновременно производить формовку в четырех матрицах, объединяя рабочие полости гидроцилиндров крайних верхних пуансонов между собой, и такое же объединение рабочих полостей гидроцилиндров двух средних верхних пуансонов и подключать их к двухфазному объемному пульсатору, который может быть выполнен двухпоршневым или четырехпоршневым.

В этом случае линия равнодействующих усилий верхних гидроцилиндров совпадает с линией действия на станину реактивного усилия нижнего гидроцилиндра в любой момент вибрационного прессования и хотя формуемый материал испытывает при этом вибрационное воздействие, станина испытывает плавное нарастание усилия, определяемого плавным ростом давления в нижнем гидроцилиндре по мере внедрения нижних пуансонов в формуемый материал.

Использование изобретения позволяет повысить производительность и КПД как по сравнению с формовкой одним статическим усилием за счет снижения требуемого усилия формовки, так и по сравнению с известными способами формовки совместным воздействием вибрационного и статического усилий за счет рекуперации на каждом периоде вибрационной формовки энергии упругих деформаций рабочей жидкости, формуемого материала и жестких стенок, ограничивающих вибрационно деформируемые жидкость и формуемый материал.

Формула изобретения

1. Способ формования изделий путем подачи заготовки в пресс-форму и последующего прессования приложением направленных навстречу друг другу вибрационного и изменяющегося статического усилий, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и КПД, перед прессованием пресс-формы разделяют на две группы, смещают фазы вибрационного прессования в одной группе пресс-форм на 180^o относительно фаз вибрационного прессования другой группы, а вибрационное прессование производят с амплитудой, превышающей величину пути, проходимого статическим прессованием за время одного периода вибрационного прессования.

2. Способ формования по п.1, отличающийся тем, что суммарные площади прессования в группах пресс-форм выполняют равными между собой.

3. Устройство для формования изделий, содержащее установленные в станине пресс-формы с полостями, открытыми с двух противоположных сторон, две группы приводных пуансонов с каждой открытой стороны пресс-форм с гидропривод пуансонов, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и КПД, каждый пуансон одной из групп снабжен индивидуальным гидроцилиндром, вся группа снабжена механизмом ввода пуансонов в пресс-формы с дополнительным гидроцилиндром, а гидропривод дополнен двухфазным объемным пульсатором, рабочие камеры которого сообщены магистралями с рабочими полостями индивидуальных гидроцилиндров и со сливом через управляемые перепускные клапаны.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что механизм ввода пуансонов в пресс-формы выполнен в виде опертой на ползуны с индивидуальными гидроцилиндрами планки, жестко скрепленной с толкателями, которые оперты свободными скошенными торцами на клиновые ползушки, установленные в станине и связанные со штоком дополнительного гидроцилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2