Матричный блок

Матричный блок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>984613 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.08.81 (21) 3325410/25-27 (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

В 21 1 13/02

Гееудврствеииме комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 05.01.83 (53) УДК 621.777. .4.07 (088.8) ле делам иэоеретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Слобода и А. А. Литвиненко Д

3 r

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) МАТРИЧНЫЛ БЛОК

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к инструментам для горячей штамповки. Предполагается преимущественно наибольшее применение в инструментах для изотермической штамповки в условиях мелкосерийного производства.

Известен штамп для горячей нзотермической штамповки, содержащий опорные плиты, связанные с ними пуансонодержатели и матрицедержатель с заплечиками, пуансон и матрицу с наружными буртами, контактируюшими по торцам с заплечиками соответственно пуансонодержателя и матрицедержателя, установленный на нижней опорной плите корпус, внутри которого размешена нижняя часть матрицедержателя, а также неподвижный кольцевой нагреватель и теплоизоляционный кожух, где последние расположены выше корпуса, в нем выполнены окна, на уровне которых по наружной поверхности матрицедержателя выполнена канавка, а элементы крепления матрицедержателя пропущены сквозь окна корпуса (1).

Недостатком конструкции является необходимое для удаления матрицы дополнительное время на освобождение элементов крепления матрицедержателя. Кроме того, необходим и демонтаж матрицедержателя, что приводит в случае смены матрицы в разогретом штампе к большим потерям энергии, так как при установке новой матрицы с матрицедержателем в сборе необходимо до рабочей температуры разогреватель не только матрицу, но и матрицедержатель.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности являетсяя матричный блок гидравлического трубопрофильного пресса, содержащий матрицедержЫтель с матрицей, снабженной фиксаторами (2) .

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, так как матричный блок состоит из большого количества сопрягаемых между собой деталей. Кроме того, для извлечения матрицы из матрицедержателя необходимо фиксаторы разворачивать вручную, а механизация поворота фиксаторов влечет за собой усложнение конструкции матричного блока.

Цель изобретения — увеличение производительности труда и упрощение конструкции матричного блока.

984613

Поставленная цель достигается тем, что в матричном блоке, содержащем матрицедержатель с матрицей, снабженной фиксаторами, последние выполнены в виде ох ватывающих матрицу по высоте колец с коэффициентом линейного расширения в

1,3---2,5 раза большим, чем у матрицы и матрицедержателя, причем верхний фиксатор расположен в проточке и заключен по наружному диаметру в тонкостенную втулку, а в матрицедержателе выполнена кольцевая проточка по поверхности сопряжения с матрицей на одной высоте с верхним фиксатором, при этом в матрицедержателе под углом к основанию матрицы выполнено тонкостенное оребрение, скрепленное с тонкостенной втулкой, а нижний фиксатор рас3юложен в проточке под тонкостенным орсбрением.

Кро»е того, кольцевая проточка матрицедержателя выполнена в виде конусной поверхности, причем основание конуса обр 3333ено к основанию матрицы, а середина образующей конусной поверхности проточки расположена на глубине, равной величине деформации тонкостенной втулки матрицы.

Носле установки матрицы в разогретый для штамповки матрицедержатель фиксаторы, разогреваясь за счет больших коэффициентов линейного расширения, чем у матрицы и матрицедержателя, увеличивают свои размеры и верхний фиксатор деформирует тонкостенную втулку изнутри, а нижний фиксатор одновременно обеспечивает плотное заполнение проточки под кольцевым тонкостенным оребрением, создавая усилие на тонкостенную втулку по ее вертикальной оси через тонкостенное оребрение. Величина этого усилия зависит от угла наклона тонкостенного оребрения к основанию матрицы. Одновременное деформирование тонкостенной втулки усилиями, созда;шымн верхним и нижним фиксаторами, позволяют получить перемещение стенок тонкостенной втулки в кольцевую проточку матрицедержателя. Стенки втулки, прижатые фиксаторами к стенкам кольцевой проточки матрицедержателя, препятствуют перемещению матрицы в матрицедержателе при извлечении готовой детали выталкивателем из гравюры матрицы.

Тонкостенное оребрение служит для передачи усилия от нижнего фиксатора тонкостенной втулке, когда фиксаторы и матрица имеют температуру штамповки, а также для того, чтобы тонкостенная втулка, прогибаясь в кольцевую проточку матрицедержателя, могла изменять свою форму не только за счет упругих деформаций по диаметру, но и за счет упругих перемещений по ее вертикальной оси.

Нижнее кольцо при нагреве матрицы заполняет проточку под тонкостенным оребре10

4 5

55 нием и препятсвует осевому перемещению матрицы относительно тонкостенной втулки от воздействия на матрицу сил при удалении отштампованной детали из гравюры матрицы.

Кольцевая проточка может иметь конусную поверхность с основанием конуса, обращенным к основанию матрицы, для того, чтобы перемещение деформируемой части тонкостенной втулки ограничивалось проточкой MBTpHLlåäåðæàòåëÿ только с одной стороны. Это позволяет обеспечить постоянный прижим матрицы к основанию матрицедержателя, упрощает изготовление проточки за счет упрощения ее формы и позволяет разгрузить матрицедержатель от избыточного давления фиксаторов на него через тонкосте3шую втулку. Избыточное давление фиксаторов может возникнуть по причине повышения температуры матрицы. В этом случае избыточное усилие фиксаторов приводит только к большему. выгибанию тонкостенной втулки в свободное пространство кольцевой проточки матрицедержателя.

На фиг. 1 изображен матричный блок с матрицеи, не нагретой до рабочей температуры; на фиг. 2 и 3 — то же, в рабочем состоянии с отштампованной деталью.

В матрицедержатель 1 (фиг. 1) установлена матрица 2 с верхним фиксатором 3, заключенным в тонкостенную втулку 4, и нижним фиксатором 5, выполненным под тонкостенным оребрением 6. Тонкостенное оребрение 6 вьшолнсно под углом к основанию 7 матрицы. Тонкостенная втулка 4 скреплена с тонкостенным оребрением 6 по месту 8 сварочным швом. По месту 9 она также скреплена сварочным швом с матрицей 2.

В матрицедержателе 1 симметрично фиксатору 3 выполнена кольцевая проточка 10 глубиной h. Нагрев матрицедержателя 1 и матрицы 2 производится нагревателем 11.

А охлаждение матрицы 2 для ее замены производится охлаждающей средой, подаваемой в направлении, указанном стрелкой на гравюре 12. Удаление матрицы 2 из матрицедержателя 1 производится выступом 13 выталкивателя 14. Выталкивателем

14 также производится удаление отштампованной детали 15 (фиг. 2, . из матрицы 2.

На фиг. 3 показан вариант выполнения матрицедержателя 1 кольцевой проточки 10 с конусной поверхностью 16, основание 17 которой обращено к основанию 7 матрицы.

Надежность закрепления матрицы в матрицедержателе и ее быстросменность обеспечивается следующим образом.

В нагретый нагревателем 11 матричный блок 1 (фиг. 1) устанавливается матрица 2, имеющая более низкую температуру, например комнатную. В процессе нагрева матрица 2 (фиг. 2) верхний фиксатор 3 и нижний фиксатор 5 увеличивают свои размеры в большей степени, чем матрица и матри984613

1О

15 цедержатель. В результате верхний фиксатор 3 деформирует тонкостенную втулку 4, выполненную из высокопрочного материала, и выгибает ее в кольцевую проточку 10 матрицедержателя 1. Для уменьшения напряже ний, действующих на верхний фиксатор 3 со стороны тонкостенной втулки 4, под тонкостенным оребрением 6 выполнен нижний фиксатор 5, который, увеличивая свои размеры при нагреве, создает усилие через тонкостенное оребрение 6 по вертикальной оси тонкостенной втулки и способствует ее деформированию. Усилие, создаваемое нижним фиксатором 5 на тонкостенную втулку 4, регламентируется углом наклона тонкостенного оребрения 6 к основанию 7 матрицы. Тонкостенная втулка 4, прижатая фиксаторами 3 и 5 к поверхности кольцевой проточки 10 и скрепленная с матрицей 2 сварочными швами 8 и 9, предотвращает выталкивание матрицы 2 из матрицедержателя 1 при удалении отштампованной детали 15 выталкивателем 14. Кроме того, тонкостенная втулка 4 в этом случае еще и предохраняет от деформирования верхний фиксатор 3, так как он.выполнен из материала с большим коэффициентом линейного расширения, а такие материалы, например сплавы магния, алюминия, цинка, имеют прочность меньшую, чем материалы, применяемые для горячей штамповки.

В случае необходимости замены матрицы 2 достаточно охладить ее охлаждающей средой, например подать сжатый воздух на гравюру 12 матрицы в направлении, показанном стрелкой на фиг. I. Фиксаторы 3 и 5, охлаждаясь совместно с матрицей 2, уменьшат свои размеры и тонкостенная втулка 4 выйдет из контакта с поверхностью кольцевой проточки 10, приняв свою исходную форму. После охлаждения матрицы 2 выступом 3 выталкивателя 14 она удаляется из матрицедержателя 1 и выталкиватель возвращается в исходное положение. Для обеспечения работоспособности тонкостенной втулки 4 глубина h кольцевой проточки 10 матрицедержателя 1 долж на быть не больше величины допустимой упругой деформации тонкостенной втулки.

Таким образом, для замены матрицы в матрицедержателе матричного блока матрица охлаждается со стороны гравюры и затем удаляется из матрицедержателя выталкивателем пресса, после чего устанавливается другая матрица с последующей выдержкой ее для нагрева и закрепления в мвтрицедержателе фиксаторами. Возможен также вариант выполнения кольцевой проточки 10 в матрицедержателе 1 с конусной поверхностью 16 (фиг. 3) с основанием конусной поверхности 17, обращенным к основанию 7 матрицы, а середина образующей конусной поверхности 16 расположена го

25 зо

35 о

55 на глубине, равной величине деформации тонкостенной втулки 4 в радиальном направлении. Такая кольцевая проточка позволяет уменьшить давление тонкостенной втулки на стенки матрицедержателя 1, возникающее от увеличения размеров фиксаторов 3 и 5, на величины больше расчетных. Это возможно по причине неточностей изготовления отдельных элементов конструкции. Например, изготовление кольцевой проточки 10 с глубиной h на нижнем пределе допуска или изготовление угла а наклона тонкостенного оребрения 6 на нижнем пределе углового допуска, а также вследствие нагрева матрицы 1 до температуры выше предусмотренной условиям эксплуатации.

В этом случае тонкостенная втулка 4 выгибается в кольцевук; проточку 10 и прижимается к поверхности 16 фиксаторами

3 и 5 только по той части поверхности, где глубина кольцевой проточки равна или меньше величины h расчетной деформации тонкостенной втулки 4, а избыточная деформация тонкостенной втулки приводит к выгибанию ее стенок в свободное пространство кольцевой проточки 10 без возрастания давления на матрицедержатель l.

Выполнение матрицы с двумя фиксаторами необходимо по той причине, что большинство материалов, имеющих коэффициент линейного расширения больший, чем материал матрицы и матрицедержателя, имеют меньшую прочность, чем стали и сплавы, пригодные для использования в качестве инструмента для горячей штамповки. Если использовать, например, для деформирования тонкостенной втулки только верхний фиксатор из алюминиевого сплава, то при нагреве матрицы до температуры штамповки он может потерять свои прочностные свойства и деформироваться. Для предотвращения этого недостатка установлен нижний фиксатор, который, увеличивая свои размеры при нагреве матрицы, через тонкостенное оребрение действует на тонкостенную втулку и приводит к потере устойчивости ее стенок. В результате усилия, сообщаемые двумя фиксаторами для выгибания тонкостенной втулки в кольцевую проточку матрицедержателя, распределяются одновременно на оба фиксатора, что и повышает надежность работы конструкции при высоких температурах. Кроме того, при удалении выталкивателем отштампованной детали из матрицы за счет сил трения между этой деталью и гравюрой матрицы выталкиватель стремится вытолкнуть и матрицу из матрицедержателя и возвратить тонкостенную втулку в исходное положение, сдеформировав верхний фиксатор. Этому препятствует нижний фиксатор, который не дает возможности тонкостенному оребрению и тонкостенной втулке перемещаться в сторону основания матрицы.

984б13

Коэффициент линейного расширения материала фиксаторов необходимо иметь больший в 1,3 — 2,5 раза по сравнению с материалами матрицедержателя и матрицы по той причине, что величина прогиба тонкостенной втулки в кольцевую проточку матрицедержателя должно быть достаточной для надежного закрепления матрицы в матрицедержателе. Для обеспечения работоспособности фиксаторов и правильной сборки матрицы одним из наиболее приемлемых решений установки нижнего и верхнего фиксаторов на матрице является заливка расплавленного материала фиксаторов в кольцевые проточки на матрице для них с последующей обработкой наружных поверхностей под установку тонкостенной втулки. Или же окунание матрицы в расплавленный материал с последующим охлаждением матрицы совместно с этим материалом и окончательной обработкой матрицы и фиксаторов.

Предлагаемая конструкция матричного блока по сравнению с прототипом обеспечивает механизацию процессов удаления матрицы из матрицедержателя и закрепления матрицы в матрицедержателе после ее установки без участия рабочего или механизмов со вспомогательными приводами, а также сокращения расхода энергии на нагрев матричного блока после замены матрицы при изотермической штамповке.

Формула изобретения

1. Матричный блок для горячей штамповки, содержащий матрицедержатель с матрицей, снабженной фиксаторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности труда и упрощения конструкции фиксаторы выполнены в виде охватывающих матрицу по высоте колец с коэффициентом линейного расширения в 1,3 — 2,5 раза большим, чем у матрицы и матрицедержателя, причем верхний фиксатор расположен в проточке и заключен по наружному диаметру во втулку, а в матрицедержателе выполнена кольцевая проточка по поверхности сопряжения с матрицей на одной высоте с верхним фиксатором, при этом в матрицедержателе под углом к основанию матрицы выполнено тонкостенное оребрение, скрепленное со втулкой, а нижний фиксатор расположен в проточке под тонкостенным оребрением.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая проточка матрицедержателя выполнена в виде конусной поверхности, при20 чем основание конуса обращено к основанию матрицы, а середина образующей конусной поверхности проточки расположена на глубине, равной величине деформации втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 727304, кл. В 21 J 13/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

36 № 730403, кл. В 21 С 25/02, 1980 (прототип) .

984613

Составитель В. Лаврентьев

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Ко р рек то р В. Бутя га

Заказ 10024/10 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

1 по дела м изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4