Устройство для гидроударной раздачи полой заготовки

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОУДАРНОЙ РАЗДАЧИ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Петраковский Владимир Степанович Журавский Александр Юльянович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для гидроударной раздачи полой заготовки, содержащее источник импульсной энергии и рабочую камеру, соединенную с обоймой, в которой зажимным устройством закреплена разрезная матрица, состоящая из двух полуматриц, отличающееся тем, что верхняя полуматрица снабжена фланцем, а обойма выполнена ступенчатой,внутренний диаметр верхней ступени которой сопряжен с наружным диаметром фланца верхней полуматрицы, а внутренний диаметр нижней ступени - с наружным диаметром полуматриц, причем в теле фланца выполнен диаметральный ряд вертикальных каналов,снабженных сменными жиклерами.(56) 1. Патент Японии 49-47352, НКИ 7361, 1974. 2. Патент РБ 12402, МПК 21 41/00, 2008 (прототип). Заявляемая полезная модель относится к устройствам для обработки металлов давлением и может найти применение в листоштамповочном производстве, например, при раздаче полых заготовок импульсными нагрузками. Известно устройство для электрогидравлической раздачи полой заготовки, содержащее рабочую камеру, в которой создается импульс давления жидкости, деформирующий заготовку, матрицу, элементы, создающие осевое давление на полую заготовку 1. Это устройство отличается сложностью конструкции, т.к. для создания сжимающих усилий используется механизм с дополнительной разрядной камерой. Кроме того, это устройство не позволяет увеличить степень раздачи заготовок более чем на 5-10 ввиду трудностей в синхронизации импульсов давления в рабочей камере и камере, приводящей в действие элементы, создающие осевой подпор полой заготовки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изготовления полой заготовки гидроударной раздачей, содержащее источник импульсной энергии и рабочую камеру, соединенную с обоймой, в которой зажимным устройством закреплена разрезная матрица, состоящая из двух полуматриц 2. В этом устройстве верхняя подвижная полуматрица выполнена только с одним выступом (заплечики), воздействующим на торец заготовки, поэтому усилие осевого сжатия заготовки постоянно и определяется геометрическими размерами полуматрицы. Поэтому в этом устройстве невозможно плавно регулировать усилие осевого сжатия заготовки,вследствие чего нельзя добиться оптимального усилия, а значит, и предельных степеней раздачи полой заготовки. Кроме того, данное устройство обладает узким диапазоном технологических возможностей, поскольку определенное устройство может быть использовано для раздачи только заготовки из определенного материала и одной толщины, для которой усилие осевого сжатия оптимально. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение степени раздачи заготовки и расширение технологических возможностей устройства. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для гидроударной раздачи полой заготовки, содержащем источник импульсной энергии и рабочую камеру, соединенную с обоймой, в которой зажимным устройством закреплена разрезная матрица,состоящая из двух полуматриц, верхняя полуматрица снабжена фланцем, а обойма выполнена ступенчатой, внутренний диаметр верхней ступени которой сопряжен с наружным диаметром фланца верхней полуматрицы, а внутренний диаметр нижней ступени с наружным диаметром полуматриц, причем в теле фланца выполнен диаметральный ряд вертикальных каналов, снабженных сменными жиклерами. В предлагаемой конструкции при создании импульса давления в рабочей камере давление жидкости передается как на заготовку, так и на верхнюю полуматрицу с фланцем,заставляя ее двигаться вниз. Кроме того, давление жидкости через вертикальные каналы со сменными жиклерами передается жидкости, находящейся в кольцеобразном пазу, образованном стенками верхней ступени обоймы и верхней полуматрицы с фланцем. Но так как площадь верхней полуматрицы, на которую воздействует давление жидкости, развиваемое в камере, превосходит площадь паза, то в жидкости паза возникает давление, превосходящее давление жидкости в камере, и под действием этого давления жидкость через вертикальные каналы (симметрично расположенные по периметру фланца) начинает перетекать в рабочую камеру, а верхняя полуматрица перемещается вниз, создавая своими заплечиками осевой подпор полой заготовки. Изменяя диаметр проходного сечения жиклеров, можно изменять величину осевого подпора полой заготовки, что является весьма 2 66512010.10.30 важным условием для осуществления процесса раздачи (недостаточный подпор приводит к уменьшению степени раздачи заготовки, а чрезмерное усилие подпора приводит к смятию торца заготовки и в конечном итоге к браку). Таким образом, правильно подобранное усилие осевого подпора полой заготовки позволяет получать изделия с более высокими предельными степенями раздачи. Кроме того, конструкция предлагаемого устройства позволяет применять его для раздачи полых заготовок с различной толщиной стенки и из различных материалов, в то время как конструкция известного устройства позволяет производить раздачу лишь одной конкретной заготовки (переход на новый материал или даже лишь на другую толщину стенки полой заготовки требует изменения размеров верхней полуматрицы, а значит, и размеров сопрягаемых элементов штампа). Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фигуре приведен общий вид предлагаемого устройства слева до начала деформации заготовки, справа - по окончании процесса деформации. Устройство для гидроударной раздачи полой заготовки содержит рабочую камеру 1, к нижнему торцу которой посредством плиты зажимного устройства 2 прижата ступенчатая обойма 3, внутри которой расположена нижняя полуматрица 4 с установленной на ней и заполненной жидкостью заготовкой 5, на торце которой заплечиками 6 удерживается верхняя полуматрица 7 с фланцем 8, в вертикальных каналах 9 которого установлены сменные жиклеры 10. Для создания импульса давления в жидкости используется быстролетящий боек 11. Устройство работает следующим образом на подвижной плите зажимного устройства 2 устанавливают нижнюю полуматрицу 4 и ступенчатую обойму 3, внутрь которой опускают полую заготовку 5, а затем верхнюю полуматрицу 7 до упора торца полой заготовки в заплечики 6. После этого, посредством плиты зажимного устройства 2, обойму с установленными в ней полуматрицами и заготовкой прижимают к торцу рабочей камеры 1 и заполняют рабочую камеру жидкостью (например, водой), которая через вертикальные каналы 9 во фланце 8 и сменные жиклеры 10 заполняет также кольцеобразный паз, образованный стенками верхней ступени обоймы и верхней полуматрицы с фланцем. Затем с помощью быстролетящего бойка 11 создают импульс давления в жидкости, который, воздействуя на верхнюю полуматрицу 7, заставляет ее перемещаться вниз, при этом ее фланец 8 перемещается вглубь кольцеобразного паза, что приводит к превышению давления жидкости в полости паза над давлением жидкости в рабочей камере. Вследствие этого жидкость из полости паза по вертикальным каналам 9 и жиклерам 10 начинает перетекать в рабочую камеру 1, освобождая таким образом путь для дальнейшего перемещения фланца верхней полуматрицы вниз. Одновременно с этим верхняя полуматрица 7, перемещаясь вниз, посредством заплечиков 6 создает осевое сжатие полой заготовки. В это же время импульс давления, созданный в жидкости, воздействует на стенки полой заготовки,деформируя их по матрице. Процесс деформации заготовки заканчивается при достижении верхней полуматрицей 7 верхнего торца нижней полуматрицы 4. По окончании процесса деформации отводят подвижную плиту зажимного устройства 2 и извлекают из ступенчатой обоймы 3 верхнюю полуматрицу 7 и продеформированную заготовку 5. После этого устройство готово к новому циклу. Использование предлагаемой конструкции устройства позволяет раздавать заготовки с максимальной степенью раздачи, т.к. устройство позволяет легко достичь оптимального усилия осевого сжатия полой заготовки, изменяя всего лишь диаметр проходного сечения сменных жиклеров, трудоемкость изготовления и материалоемкость которых ничтожна по сравнению с трудоемкостью изготовления всего штампа, что требуется при подборе оптимального усилия сжатия полой заготовки при использовании известного устройства. Поэтому при использовании известных устройств принимают преднамеренно заниженные на 3-5 степени раздачи заготовки, чтобы исключить огромные затраты на подбор оптимального усилия осевого сжатия полой заготовки. Поэтому предлагаемое устройство поз 3 66512010.10.30 воляет раздавать заготовки со степенью раздачи на 3-5 выше, чем при гидроударной раздаче с использованием известных устройств, значительно расширить технологические возможности известного устройства. Так, при проведении лабораторных испытаний предлагаемого устройства из стального стакана 102 мм и толщиной стенки 1 мм было получено изделие типа кофейник, максимальный диаметр которого был равен 153 мм, что соответствует степени раздачи К 1,50. В то же время на известном устройстве аналогичного типа из этого же стакана был получен кофейник с максимальным диаметром,равным 148 мм, что соответствует степени раздачи К 148/1021,45. Кроме того, предлагаемое устройство позволило произвести раздачу стальных, медных, латунных, алюминиевых заготовок с толщинами стенки 0,5, 0,8, 1,0, 2,0 с предельными степенями раздачи,причем для перехода к раздаче другого материала или другой толщины необходимо было лишь изменить диаметр проходного сечения сменных жиклеров. Таким образом, предлагаемое устройство позволило увеличить степень раздачи стальной заготовки на 3,5 и значительно расширить технологические возможности устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4