DE2228593A1

DE2228593A1 - High speed gas pressurised forging press - with crank shaft operated return stroke

Info

Publication number: DE2228593A1
Application number: DE19722228593
Authority: DE
Inventors: Wjatscheslaw Dmitrijewit Gulyj; Wjatscheslaw Kollerow; Wadim Grigorjewitsch Kononenko; Anatolij Sergejewit Morgolenko; Alexej Stepanowitsch Nabatow; Gennadij Dmitrijewit Seliwanow
Original assignee: KH AWIAZIONNIJ I
Current assignee: KH AWIAZIONNIJ I
Priority date: 1972-06-12
Filing date: 1972-06-12
Publication date: 1974-01-10

Abstract

The machine comprises opposed coaxial rams to which the tooling is attached in a vessel filled with a compressed gas. The lower ram is connected with a crank drive via. a piston rod and the upper ram is linked with the crank drive through the lower ram. On the upper end face of the lower ram is an annular projection and on the opposite end face of the upper ram is a complementary ring groove into which the annular projection enters for the joint return of the rams to their starting position. The space bounded by the annular projection and the end face of the lower ram is filed with a liquid and connects with the cavity of the vessel when the rams couple thereby permitting the liquid to overflow during the end face of the upper ram into this space. The machine is of compact design resulting in more efficient compressed gas utilization.

Description

HOCHGESCHWINDIGKEITSMASCHINE ZUM DRUCKVERFORMEN VON METALLEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Druckverformen von Metallen und konkreter auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen, welche Hochdruckgasenergie zum Beschleunigen des Arbeitswerkzeugs auf hohe Geschwindigkeiten verwenden und welche im geschlossenen thermodynamischen Kreisprozeß, d. h. ohne Ausstoßen der Gase in die Außenluft, arbeiten. HIGH SPEED MACHINE FOR PRESSURE FORMING OF METALS Die The present invention relates to compression forming of metals, and more specifically on high speed machines that use high pressure gas energy to accelerate of the work tool at high speeds and which in the closed thermodynamic cycle, d. H. work without releasing the gases into the outside air.

Es sind liochgeschwindigkeitsmaschinen zum Druckverformen von Metallen bekannt, bei denen das Arbeitswerkzeug auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und die von den beweglichen Maschinenteilen aufgespeicherte Energie zum Verformen aes Rohlings verbraucht wird. They are hole-speed machines for pressure deforming metals known in which the work tool accelerates to high speeds and the energy stored by the moving machine parts for deformation aes Blank is consumed.

Das Werkzeug wird durch Hochdruckgas beschleunigt, welches in einem Behälter eingeschlossen ist, in dem die Plunger so eingesetzt sind, daß sie sich in entgegengesetzten Richtungen verschieben können. Die Plunger tragen Schlagbären, an denen die Arbeitswerkzeuge befestigt sind. Der Behälter ist auf dem ortsfesten Ständer aufgesetzt. Auf letzterem liegt auch in Lagern eine dreifach gekröpfte Kurbelwelle, deren äußere Kurbeln durch Pleuelstangen über den oberen Schlagbären mit dem mittleren Plunger verbunden sind, während die mittlere Kurbel über den unteren Schlagbären mit den Kolbenstangen der äußeren Plunger verbunden ist. The tool is accelerated by high pressure gas, which in a Container is included in which the plungers are inserted so that they are can move in opposite directions. The plungers carry beacons, to which the work tools are attached. The container is on the stationary Stand put on. On the latter there is also a triple cranked crankshaft in bearings, their outer cranks by connecting rods over the upper hammer with the middle one Plungers are connected, while the middle crank over the lower hammers connected to the piston rods of the outer plungers.

Die äußeren Kurbeln der Kurbelwelle sind um 1800 in bezug auf die mittlere Kurbel versetzt. Am einen Kurbel wellenende ist eine Kupplung befestigt, welche mit einem Antrieb zum Rückführen der Plunger mit den Schlagbären und den Arbeitswerkzeugen in die Ausgangsstellung verbunden ist Ca. beispielsweise das in den USA erteilte Patent Nr.3427851, Kl.72-408). The outer cranks of the crankshaft are around 1800 with respect to the middle crank offset. A clutch is attached to one end of the crank shaft, which with a drive for returning the plunger with the hammer and the Work tools connected to the starting position is approx.for example the one in U.S. Patent No. 3427851, Class 72-408).

Bei der obenbeschriebenen Maschine befindet sich die Kurbelvelle unter einem der Schlägbären, was zur Folge hat, daß in der Arbeitazone viel Raum durch die mit dem oberen Schlagbär verbundenen Pleuelstangen eingenommen wird. Infolge einer solchen Pleuelstangenan@@dnung ist der Zugang zur aschinenarbeitszone nur von zwei Seiten üer möglich, wodurch es erschwert wird, in ihr Automatisierungs- und Mechanisierungsmittel unterzubringen. Deshalb kann die hohe Leistungsfähigkeit der Maschine infolge der begrenzten Möglichkeiten für das Bedienpersonal nur unvollkommen ausgenutzt werden. The machine described above has the crankshaft under one of the rackets, which means that there is a lot of space in the working area is taken by the connecting rods connected to the upper hammer. As a result Such a connecting rod assembly gives access to the machine work zone only possible from two sides, which makes it more difficult to use automation and to accommodate mechanization means. Therefore, the high efficiency of the machine due to the limited possibilities for the operating personnel only imperfectly be exploited.

Außerdem werden bei der Rückführung der Plunger mit den Schlagbären und den Arbeitswerkzeugen in die Ausgangsstellung die längeren Pleuelstangen eines der Schlagbären auf Druck beansprucht, was zur Folge hat, daß ihr Querschnitt vergrößert und damit auch ihr Gewicht erhöht werden muß, Dies ist erforderlich, um etwaiges Ausknicken der Pleuelstangen zu verhüten. Durch die Gewichtserhöhung der Pleuelstangen wird der Wirkungsgrad der Maschine gesenkt, da die Pleuelstangen direkt mit den Schlagbären verbunden sind und deshalb am Beschleunigsprozeß derselben teinehmen, d. h. ein Teil der Hochdruckgasenergie wird unwirtschaftlich verbraucht. In addition, when returning the plunger with the hammers and the working tools in the starting position the longer connecting rods of one the hammer is subjected to pressure, which has the consequence that its cross-section increases and in order that their weight must also be increased, this is necessary for eventual reasons Prevent kinking of the connecting rods. By increasing the weight of the connecting rods the efficiency of the machine is reduced because the connecting rods are directly connected to the Beaters are connected and therefore take part in the process of accelerating them, d. H. some of the high-pressure gas energy is used uneconomically.

Es ist das Ziel der Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. The aim of the invention is to eliminate the drawbacks mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Hochgeschwindigkeitsmaschine zum Druckverformen von Metallen zu schaffen, bei der sich die Plunger in dem 13ehälter befinden und ihre Verbindung mit dem Kurbeltriebwerk es ermöglicht, eine einfachere Maschine zum Druckverformen der Metalle mit hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen. The invention is based on the object of such a high-speed machine to create compression deformation of metals, in which the plunger in the 13 container and their connection with the crank mechanism allows a simpler To create machine for compression deformation of the metals with high efficiency.

Diese Aufgabe wiid dadurch gelöst, daß bei der Hochgeschwindigkeitsmascl1ine zum Druckverformen von Metallen, bei der die einander gegenüberliegenden Arbei-tswerkzeuge an je einem Plunger angebracht sind, welche in einem Behälter durch das in ihm befindliche Druckgas verschoben werden können, um einen Arbeitshub auszuführen, und die Arbeitswerkzeuge über ein Kurbeltriebwerk mit einem Antrieb, durch den sie in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt werden, verbunden sind, erfindungsgemäß die Plunger im behälter koaxial übereinander angeordnet sind, wobei der untere Plunger mit dem Kurbeltriebwerk über eine Kolbenstange und der obere Plunger über den unteren Plunger mit demselben verbunden ist, wozu an der dem oberen Plunger zugewandten Stirnseite des unteren Plungers längs seines Umfangs ein ringförmiger Ansatz und an der Stirnfläche des oberen plungers eine dem Ansatz entsprechende Ringnut vorgesehen ist, in die der erwähnte Ansatz zur gemeinsamen Rückführung der Plunger in die Ausgangsstellung eintritt, während der Saum, welcher durch den ringförmigen Ansatz und die Stirnfläche des unteren Plungers gebildet wird, mit ilüssigkeit gefüllt ist und beim Koppeln der Plunger mit dem Behälterhohlraum in Verbindung tritt, damit iilüssigKeit während des Eintretens in diesen Haumeder Stirnflache des oberen Plungers überströmen kann. This object is achieved in that in the high-speed machine for compression deformation of metals, in which the opposing working tools are attached to each one plunger, which in a container through the one located in it Pressurized gas can be moved to perform a working stroke, and the working tools via a crank mechanism with a drive through which it returns to its starting position are returned, are connected, according to the invention, the plunger in the container coaxially are arranged one above the other, with the lower plunger connected to the crank mechanism over a piston rod and the upper plunger connected to the same via the lower plunger is, for which purpose on the end face of the lower plunger facing the upper plunger along its circumference an annular shoulder and on the face of the upper plunger an annular groove corresponding to the approach is provided in which the aforementioned approach for common return of the plunger to the starting position occurs, while the hem, which is through the ring-shaped approach and the face of the lower Plunger is formed, is filled with fluid and when coupling the plunger communicates with the container cavity to allow liquid to flow in can overflow in this Haumeder face of the upper plunger.

Die gemaß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Hochgeschwindfgkeitsmaschine zum Druckverformen von Metall ermöglicht es, die Arbeitszone maximal zum Unterbringen von Automatisierungs- und Mechanisierungsmitteln auszunutzen, wodurch bedeutend aie £ieistungsfähigkeit der Maschine erhöht wird. Außerdem ist die Maschine einfach in der Herstellung, betriebssicher und leicht zu bedienen. The high speed machine made in accordance with the present invention for compression deformation of metal allows to accommodate the work zone maximally to take advantage of automation and mechanization means, making significant the efficiency of the machine is increased. In addition, the machine is simple in production, reliable and easy to use.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf beiliegende Zeich -nung beschrieben, welche schematisch die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeitsmaschine zum Druckverformen von ae-tallen teilweise aufgeschnitten) zeigt. The following is a concrete embodiment of the present Invention described with reference to the accompanying drawing, which schematically the general view of the high-speed machine according to the invention for compression molding von ae-tallen partially cut open) shows.

Die Hochgeschwindigkeitsmaschine zum Druckverformen von Metallen enthält einen Ständer 1, an dem unbeweglich ein Behälter 2 befestigt ist, der mit hochdruckgas, z. B. The high-speed machine for pressure forming of metals contains a stand 1 to which a container 2 is immovably attached, which with high pressure gas, e.g. B.

mit unter einem Druck von 100...150 at befindlichem Argon, gefüllt ist. Im Behälter 2 sind koaxial, einander gegenüber zwei Plunger, nämlich der unter Plunger 3 und d,er obere Plunger 4, angeordnet. Der untere Plunger 3 ist über eine kolbenstange 5 mit der Pleuelstange 6 eines Eurbeltriebwerks 7 verbunden, welches mittels Tragböcken 8 auf dem Ständer 1 aufgesetzt und mit einem Antrieb 9 verbunden ist. Dieser Antrieb enthält eine einseitige Kupplung 10 mit bremse, eine Klinkenkupplung 11, ein Untersetzungsgetriebe 12 und einen Elektromotor 13.with argon under a pressure of 100 ... 150 atm is. In the container 2 are coaxial, opposite each other, two plungers, namely the one below Plungers 3 and d, the upper plunger 4, are arranged. The lower plunger 3 is over a piston rod 5 connected to the connecting rod 6 of a Eurbel engine 7, which placed on the stand 1 by means of trestles 8 and connected to a drive 9 is. This drive contains a one-sided clutch 10 with a brake, a ratchet clutch 11, a reduction gear 12 and an electric motor 13.

Das Kurbeltriebwerk 7, welches aus wer einfach gekröpften Kurbelwelle 14 und der Eleuelstange 6 besteht, dient zur Rückführung des plungers 3 in die Ausgangsstellung, nachdem dieser Plunger unter Einwirkung des im Behälter 2 befindlichen Druckgases einen Arbeitshub ausgeführt hat. The crankshaft drive 7, which consists of who simply cranked the crankshaft 14 and the eleuel rod 6 is used to return the plunger 3 to the starting position, after this plunger under the action of the pressurized gas in the container 2 has carried out a working stroke.

Die Kolbenstange 5 ist mit ihrem einen Ende an der Pleuelstange 6 angelenkt, damit letztere bei ihrer Verschiebung ihren Neigungswinkel andern kann. Das andere Ende der Kolbenstange 5, welches in Form eines Kolbens 15 ausgebildet ist, befindet sich in einem Raum 16, der im Plunger 3 vorgesehen und mit Flüssigkeit gefüllt ist. An dem außerhalb aes Behälters 2 befindlichen Ende des Plungers 3 ist ein Schlagbär 17 mit Arbeitswerkzeug 18 befestigt. One end of the piston rod 5 is on the connecting rod 6 hinged so that the latter can change its angle of inclination when it is moved. The other end of the piston rod 5, which is designed in the form of a piston 15 is, is located in a space 16, which is provided in the plunger 3 and with liquid is filled. At the end of the plunger 3 located outside aes container 2 is a hammer 17 with working tool 18 attached.

Der Plunger 4 ist starr mit einem Rahmen 19 verbunden, der in am Ständer 1 vergesehenen Führungen 20 sitzt. Am Rahmen 1y ist das Arbeitswerkzeug 21 befestigt, welches sich unter dem Arbeitswerkzeug 18 und koaxial zu ihm befindet. The plunger 4 is rigidly connected to a frame 19, which in on Stand 1 provided guides 20 sits. The working tool is on the frame 1y 21 attached, which is located under the work tool 18 and coaxial with it.

Der Plunger 4 weist eine Durchgangsöffaung, durch die die Kolbenstange 5 geführt ist, und an seiner unteren Stirnseite eine Ringnut 22 auf, welche zum Koppeln mit dem unteren Plunger 2 bei der Rückführung in die Ausgangsstellung dient. The plunger 4 has a through opening through which the piston rod 5 is performed, and on its lower end face an annular groove 22, which for Coupling with the lower plunger 2 when returning to the starting position is used.

Bin Raum 2, der durch einen ringförmigen Ansatz 23 und die Stirnfläche des Plungers 3 gebildet wird, ist mit Flüssigkeit gefüllt und zum sufnehmen der Stirnfläche des Plungers 4 bestimmt, während die in diesem Raum befindliche zlüssigkeit als Dämpfer dient. Am space 2, through an annular extension 23 and the end face of the plunger 3 is formed is with Liquid filled and for The end face of the plunger 4 is determined while the one located in this space fluid acts as a damper.

Der Plunger 4 besitzt einen Kanal 25, welcher den Raum 24 mit aem hohlraum des Behälters 2 verbindet, damit Flüssigkeit beim Koppeln der Plunger 3 und 4 überströmen kann. The plunger 4 has a channel 25, which the space 24 with aem cavity of the container 2 connects, so that liquid when coupling the plunger 3 and 4 can overflow.

Im Kanal 25 befindet sich ein Rückschlagventil 26. A check valve 26 is located in channel 25.

Die Hochgeschwindigkeitsmaschine zum Druckverformen von Metallen arbeitet folgendermaßen. The high-speed machine for pressure forming of metals works like this.

Auf der Zeichnung ist die Maschine in der Stellung abgebildet, in der das Kurbeltriebwerk 7 noch nicht den oberen Totpunkt erreicht hat, während der liahmen 19 durch den Gasdruck auf den oberen Plunger 4 bis zum Anschlag am Rahmen 1 hochgeschoben ist. The drawing shows the machine in the position in which the crank mechanism 7 has not yet reached top dead center, during the liahmen 19 by the gas pressure on the upper plunger 4 up to the stop on the frame 1 is pushed up.

bei seiner Aufwärtsbewegung schiebt der Kolben 15 der Kolbenstange 5 den Plunger 3 nach oben. Sobald der spalt zwischen den Stirnflächen der Plunger 3 und 4 überdeckt wird, hört die Einwirkung des Hochdruckgases auf die Plunger auf und der Rahmen 19 mit dem Plunger 4 beginnt sich in den Führungen 20 zu senken und setzt sich auf die Dämpfer 27. on its upward movement, the piston 15 pushes the piston rod 5 the plunger 3 upwards. As soon as the gap between the faces of the plunger 3 and 4 is covered, the action of the high pressure gas on the plunger ceases and the frame 19 with the plunger 4 begins to lower in the guides 20 and sits on the damper 27.

Hierbei tritt der ringförmige Ansatz 23 in die Ringnut 22 ein, während die Flüssigkeit aus dem Raum 24 über den Kanal 25 und das Rückschlagventil 26 in den Hohlraum des Behälters 2 verdrängt wird.Here, the annular projection 23 occurs in the annular groove 22, while the liquid from the space 24 via the channel 25 and the check valve 26 in the cavity of the container 2 is displaced.

Während dieser Zeit setzt das Kurbeltriebwerk 7 seine Drehung fort. Das Drehmoment des Antriebsglieds (des Elektromotors) 13 wird über das Untersetzungsgetriebe 12 die einseitige Kupplung 10 und die eingeschaltete Klinkenkupplung 11 auf das Kurbeltriebwerk 7 übertragen. During this time, the crank mechanism 7 continues to rotate. The torque of the drive member (the electric motor) 13 is via the reduction gear 12, the one-sided clutch 10 and the engaged ratchet clutch 11 on the Transfer crankshaft drive 7.

Sobald die Kurbelwelle 14 die obere Totpunktlage überschreitet, werden die angetriebenen Glieder (die Kurbelwelle 14, die Pleuelstange 6 und die Kolbenstange 5 mit dem Plunger 3) automatisch vom Antriebsglied (dem Elektromotor) 13 getrennt, da die Kliakenkupplung 11 automatisch ausgeschaltet wird, während die Kolbenstange 5 ihre Abwärtsbewegung beginnt und den Plunger 3 vor sich her stößt. Der Plunger 3 mit dem ringförmigen Ansatz 23 tritt aus der Ringnut 22 des Plungers 4 aus, und durch die Wirkung des Hochdruckgases werden die Plunger 3 und 4 in entgegengesetzten Richtungen beschleunigt, während die Arbeitswerkzeuge 18 und 21 sich auf einander zu bewegen, wobei der Plunger 3 die Kolbenstange 5 einholt. Hierbei erfolgt aber kein StoB, da der Kolben 15 und der Raum 16 ein Dämpferpaar bilden. Der Hub des Kolbens 5 ist etwas größer als der ilungerhub gewählt, wodurch verhindert werden Kann, daß eine Stoßbelastung auf das Kurbeltriebwerk 7 übertragen wird. As soon as the crankshaft 14 exceeds the top dead center position, the driven members (the crankshaft 14, the connecting rod 6 and the piston rod 5 with the plunger 3) automatically separated from the drive element (the electric motor) 13, since the Kliakenkupplung 11 is automatically switched off while the piston rod 5 begins its downward movement and pushes the plunger 3 in front of it. The plunger 3 with the annular projection 23 emerges from the annular groove 22 of the plunger 4, and by the action of the high pressure gas, the plungers 3 and 4 are in opposite directions Directions accelerated while the work tools 18 and 21 on each other to move, the plunger 3 catching up with the piston rod 5. Here, however, takes place no shock, since the piston 15 and the space 16 form a pair of dampers. The hub of the Piston 5 is chosen to be slightly larger than the stroke, which prevents it A shock load may be transmitted to the crank mechanism 7.

Die Hochdruckgasenergie wird in kinetische Fortbewegungsenergie des ;Plungers 3 mit dem Schlagbären 17 und dem Werkzeug 18 sowie des Rahmens 19 mit dem Werkzeug 21 umgewandelt unQ zum Verformen des Rohlings verbraucht. The high pressure gas energy is converted into kinetic energy of locomotion of the ; Plungers 3 with the hammer 17 and the tool 18 and the frame 19 with the tool 21 converted unQ consumed to deform the blank.

Hierbei wird-ein wiederholtes Aufschlagen und folglich ein übermäßiges Einpressen des Werkzeugs in den Rohling vermieden, da die Kupplung 11 automatisch ausbeschaltet wird, wenn sich die Kur@elwelle 14 beim Rückprall des Plungers 3 dreht. Bei der weiteren Drehung der Kurbelwelle wiederholt sich das obenschriebene Arbeitspiel in automatischer Arbeitsweise. This involves repeated hitting and consequently an excessive one Pressing the tool into the blank is avoided, since the coupling 11 is automatic is switched off when the crankshaft 14 rotates when the plunger 3 rebounds. As the crankshaft continues to rotate, the work cycle described above is repeated in automatic mode of operation.

Beim Ausführen von Einzelhüben wird der Plunger 3 in einer beliebigen Stellung durch Ausschalten der Kupplung 10 und entsprechendes Betätigen ihrer Bremse festgehalten. When performing single strokes, the plunger 3 is in any Position by switching off the clutch 10 and actuating its brake accordingly held.

Claims

PATENT CLAIM

High-speed machine for pressure deforming metals, at which attached the opposing work tools to one plunger each are, which are verscuoben in a container by what is in iha gas pressure can be used to perform a work stroke and the work tools match Crank drive with a drive through which it is returned to its original position be, are connected, d a u r c h b e -k e II nz e i c ii n e t, aaß die plunger (3, 4) are arranged coaxially one above the other in the container (2), the lower plunger (3) with the crank mechanism (7) via a piston rod (5) and the upper plungger (4) is connected to the same via the lower long one (3), including all of the upper one Plunger (4) facing the end face of the lower plunger (3) along its circumference an annular extension (23) and one on the end face of the upper plunger (4) deia approach (23) corresponding annular groove (22) is provided in which the mentioned Approach for the common return of the rlungers (3, 4) to the starting position occurs, while the space (24), which by wen annular extension (23) and the end face of the lower plunger (3) is formed, is filled with liquid and when coupling the plunger (3, 4 @ with the cavity of the container (2) in connection occurs to allow the liquid to enter this liaum (24) of the end face of the upper plunger can overflow.

L e r s e i t e