RU150249U1

RU150249U1 - DEVICE FOR SHEET STAMPING BY EXPLOSION OF GAS MIXTURES

Info

Publication number: RU150249U1
Application number: RU2014120389/02U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Назим Урусланович Бисилов; Роман Сергеевич Малсугенов
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-02-10

Abstract

Данная полезная модель относиться к области обработки металлов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала. Устройство содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и камеру сгорания, снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси, и выпуска продуктов сгорания. Отличительной особенностью данного устройства является то, что оно снабжено цилиндром, внутренняя полость которого поршнем разделена на две части, одна из которых сообщена с камерой сгорания, а вторая соединена с внутренней полостью матрицы. This utility model relates to the field of metal forming and can be used for stamping parts from sheet material. The device comprises a coaxially mounted matrix with an internal cavity equipped with means for supplying and discharging gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting a gas mixture, and discharging combustion products. A distinctive feature of this device is that it is equipped with a cylinder, the internal cavity of which is divided into two parts by a piston, one of which is connected to the combustion chamber, and the second is connected to the internal cavity of the matrix.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала, преимущественно, в малосерийном и опытном производствах.The proposed utility model relates to the field of material processing by pressure and can be used for stamping parts from sheet material, mainly in small-scale and pilot production.

Известны устройства для листовой штамповки, содержащие камеру сгорания и матрицу, между которыми располагается штампуемая заготовка (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1975. - С. 63). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании горючих газовых смесей, например природного газа и кислорода.Known devices for sheet stamping, containing a combustion chamber and a matrix, between which the stamped workpiece is located (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed metal processing methods. L .: Mashinostroyenie, 1975. - P. 63). In these devices, the stamping process is carried out under the action of the gas pressure generated by the combustion of combustible gas mixtures, for example natural gas and oxygen.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей, содержащее соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания, снабженные средствами для подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, а также охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой (патент на полезную модель №98954, МПК В21Д 22/00). В этом устройстве горение газовой смеси осуществляется в камере сгорания, и в полости матрицы. Это позволяет нагреть листовую заготовку и осуществить процесс штамповки в горячем состоянии заготовки, что повышает ее пластичность.The closest analogue to the claimed object is a device for sheet stamping by explosion of gas mixtures, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and exhausting the combustion products, as well as an annular cavity covering the internal cavity of the matrix, in which placed an annular piston interacting with a stamped workpiece (utility model patent No. 98954, IPC V21D 22/00). In this device, the combustion of the gas mixture is carried out in the combustion chamber, and in the cavity of the matrix. This allows you to heat the sheet stock and carry out the stamping process in the hot state of the workpiece, which increases its ductility.

Известное устройство имеет следующий недостаток. При штамповке деталей, имеющих неглубокие полости, и плоских деталей полость матрицы имеет небольшую высоту. При горении топливной смеси в такой узкой полости фронт пламени перемещается вдоль поверхности штампуемой заготовки из одной ее зоны в другую. Это вызывает неравномерный нагрев матрицы и штампуемой заготовки, что приводит к изменению линейных и угловых размеров отдельных зон матрицы, а также обуславливает неравномерность деформации заготовки. Это снижает качество штампуемых деталей, особенно плоских деталей сложной формы.The known device has the following disadvantage. When stamping parts having shallow cavities and flat parts, the die cavity has a small height. When burning the fuel mixture in such a narrow cavity, the flame front moves along the surface of the stamped workpiece from one of its zones to another. This causes uneven heating of the matrix and stamped workpiece, which leads to a change in the linear and angular dimensions of individual zones of the matrix, and also causes uneven deformation of the workpiece. This reduces the quality of the stamped parts, especially flat parts of complex shape.

Целью полезной модели является повышение качества штампуемых деталей.The purpose of the utility model is to improve the quality of stamped parts.

Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для штамповки содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и камеру сгорания, снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси, и выпуска продуктов сгорания, причем устройство снабжено цилиндром, внутренняя полость которого поршнем разделена на две части, одна из которых сообщена с камерой сгорания, а вторая соединена с внутренней полостью матрицы.The technical result of the utility model is achieved in that the stamping device comprises a coaxially mounted matrix with an internal cavity provided with means for supplying and discharging gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture, and discharging combustion products, the device having a cylinder, an internal cavity which piston is divided into two parts, one of which is connected to the combustion chamber, and the second is connected to the internal cavity of the matrix.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется рисунками: на фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для штамповки, а на фиг. 2 показаны графики изменения параметров его рабочего процесса. Устройство содержит матрицу 1 и корпус 2 с камерой сгорания 3, соединенные между собой при помощи болтов 4 и гаек 5. Камера сгорания 3 снабжена впускным клапаном 6, свечей зажигания 7 и выпускным клапаном 8. Матрица 1 также снабжена впускным клапаном 9 и выпускным клапаном 10. В матрице 1 выполнена охватывающая ее внутреннюю полость 11 кольцевая полость 12, в которой установлен кольцевой поршень 13. Для подачи в кольцевую полость 12 рабочей среды имеется канал 14. К корпусу 1 при помощи винтов 15 присоединен цилиндр 16 с поршнем 17. Полость 18 цилиндра 16 через канал 19 сообщена с камерой сгорания 3, а его полость 20 трубопроводом 21 соединена с полостью 11 матрицы 1. Штампуемая заготовка 22 зажимается между корпусом 2 и кольцевым поршнем 13.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings: in FIG. 1 shows the proposed device for stamping, and in FIG. 2 shows graphs of changes in the parameters of his workflow. The device comprises a matrix 1 and a housing 2 with a combustion chamber 3, interconnected by bolts 4 and nuts 5. The combustion chamber 3 is equipped with an inlet valve 6, spark plugs 7 and an exhaust valve 8. The matrix 1 is also equipped with an inlet valve 9 and an exhaust valve 10 In the matrix 1, an annular cavity 12 enclosing its internal cavity 11 is made, in which an annular piston 13 is installed. For supplying the working medium to the annular cavity 12, there is a channel 14. A cylinder 16 with a piston 17 is connected to the housing 1 by means of screws 15. The cavity 18 of the cylinder 16 through anal 19 communicates with the combustion chamber 3, and its cavity 20, the conduit 21 is connected to the cavity 11 of the matrix 1. stamped blank 22 is clamped between the body 2 and the annular piston 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Через канал 14 в кольцевую полость 12 подается жидкость или сжатый воздух. При этом кольцевым поршнем 13 производится зажим заготовки 22. В полость 11 матрицы 1 через клапан 9 подается сжатый воздух, который через трубопровод 21 поступает и в полость 20 цилиндра 16. Одновременно через клапан 6 в камеру сгорания 3 подаются компоненты топливной смеси: горючий газ и сжатый воздух. Давление топливной смеси в камере сгорания 3 устанавливается равным давлению воздуха в полости 11 матрицы 1. Топливная смесь при помощи свечи 7 поджигается. В процессе горения топливной смеси давление в камере сгорания 3 повышается. Это давление через канал 19 передается и в полость 18 цилиндра 16. При этом под действием давления газа поршень 17 перемещается, вытесняя воздух из полости 20 через трубопровод 21 в полость 11 матрицы 1. Благодаря этому в процессе горения топливной смеси в камере сгорания 3 обеспечивается увеличение давления и в полости 11 матрицы 1. На фиг. 2 показаны графики изменения давления в камере сгорания P_к (кривая 1) и в полости 11 матрицы P_м (кривая 2). Давление в камере сгорания 3 повышается интенсивнее, чем в полости 11 матрицы 1, но к концу процесса за счет накопленной кинетической энергии поршня 17 давление в матрице 1 увеличивается более интенсивнее, чем в камере сгорания 3. При соответствующем подборе диаметра и длины цилиндра 16 давление в полости 11 матрицы 1 к концу процесса горения топливной смеси становится выше давления в камере сгорания 3. Благодаря этому предотвращается контакт штампуемой заготовки 21 с поверхностью матрицы 1, что обеспечивает интенсивный нагрев заготовки под воздействием продуктов сгорания. После окончания процесса сгорания топливной смеси заготовка 22 еще некоторое время (порядка 0,3…0,6 с) остается под воздействием продуктов сгорания и интенсивно нагревается. При достижении ее температуры заданного интервала температур открывается клапан 10, и воздух из полости 11 матрицы 1 выпускается. Давление в полости 11 матрицы 1 падает. При этом под действием давления продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания, заготовка 22 деформируется и заполняет полость И матрицы 1. Процесс штамповки завершается. После этого открывается клапан 8 и продукты сгорания из полости камеры сгорания 3 выпускаются. Давление из кольцевой полости 12 стравливается. Затем отвинтив гайки 5, корпус 2 камеры сгорания 3 отсоединяется от матрицы 1, и из нее извлекается отштампованная деталь. После этого на матрицу 1 устанавливается новая заготовка. Затем матрица 1 присоединяется к корпусу 2 камеры сгорания 3. Далее цикл работы устройства повторяется в той же последовательности.The operation of the device is as follows. Through channel 14, liquid or compressed air is supplied to the annular cavity 12. In this case, the annular piston 13 clamps the workpiece 22. Compressed air is supplied to the cavity 11 of the matrix 1 through the valve 9, which also enters the cavity 20 of the cylinder 16. The components of the fuel mixture are supplied through the valve 6 to the combustion chamber 3: combustible gas and compressed air. The pressure of the fuel mixture in the combustion chamber 3 is set equal to the air pressure in the cavity 11 of the matrix 1. The fuel mixture is ignited using the candle 7. During the combustion of the fuel mixture, the pressure in the combustion chamber 3 rises. This pressure is transmitted through the channel 19 to the cavity 18 of the cylinder 16. In this case, under the influence of gas pressure, the piston 17 moves, displacing the air from the cavity 20 through the pipe 21 into the cavity 11 of the matrix 1. Due to this, an increase in the fuel mixture in the combustion chamber 3 is provided pressure and in the cavity 11 of the matrix 1. In FIG. 2 shows graphs of pressure changes in the combustion chamber P _k (curve 1) and in the cavity 11 of the matrix P _m (curve 2). The pressure in the combustion chamber 3 increases more intensively than in the cavity 11 of the matrix 1, but by the end of the process due to the accumulated kinetic energy of the piston 17, the pressure in the matrix 1 increases more intensively than in the combustion chamber 3. With appropriate selection of the diameter and length of the cylinder 16, the pressure in the cavity 11 of the matrix 1 at the end of the combustion process of the fuel mixture becomes higher than the pressure in the combustion chamber 3. This prevents contact of the stamped workpiece 21 with the surface of the matrix 1, which provides intensive heating of the workpiece under the air ystviem combustion products. After the process of combustion of the fuel mixture, the workpiece 22 for some time (about 0.3 ... 0.6 s) remains under the influence of the combustion products and intensively heats up. When its temperature reaches a predetermined temperature range, the valve 10 opens, and air is discharged from the cavity 11 of the matrix 1. The pressure in the cavity 11 of the matrix 1 drops. In this case, under the action of pressure of the combustion products located in the combustion chamber, the workpiece 22 is deformed and fills the cavity AND matrix 1. The stamping process is completed. After that, the valve 8 opens and the combustion products from the cavity of the combustion chamber 3 are released. The pressure from the annular cavity 12 is vented. Then, unscrewing the nuts 5, the housing 2 of the combustion chamber 3 is disconnected from the matrix 1, and the stamped part is removed from it. After that, a new blank is installed on the matrix 1. Then the matrix 1 is attached to the housing 2 of the combustion chamber 3. Next, the cycle of the device is repeated in the same sequence.

В предложенном устройстве в полости матрицы не совершается процесс горения, поэтому матрица существенно не нагревается и ее размеры остаются неизменными. Наряду с этим обеспечивается равномерный нагрев заготовки до заданного интервала температуры, что существенно повышает ее пластичность. Это в целом повышает качество штампуемых изделий.In the proposed device, the combustion process does not occur in the matrix cavity, therefore, the matrix does not significantly heat up and its dimensions remain unchanged. Along with this, uniform heating of the workpiece to a predetermined temperature range is ensured, which significantly increases its ductility. This generally improves the quality of stamped products.

Claims

A device for sheet stamping by explosion of gas mixtures, comprising a coaxially mounted matrix with an internal cavity, equipped with means for supplying and discharging gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture, and discharging combustion products, characterized in that it is provided with a cylinder, an internal cavity which by means of a piston is divided into two parts, one of which is connected to the combustion chamber, and the second is connected to the internal cavity of the matrix.