RU215914U1

RU215914U1 - DEVICE FOR MAGNETIC-PULSED FORGING

Info

Publication number: RU215914U1
Application number: RU2022122709U
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Коротков; Сергей Сергеевич Яковлев; Владимир Денисович Кухарь; Ксения Алексеевна Березина; Григорий Алексеевич Вобликов
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2023-01-09

Abstract

Полезная модель относится к обработке давлением листовых материалов электродинамическим воздействием. Устройство содержит связанные посредством стоек верхнюю и нижнюю плиты с матрицами. Между плитами расположена подпружиненная нижняя промежуточная плита с пуансонодержателем с пуансоном. На стойках с возможностью перемещения размещена верхняя промежуточная плита с пуансонодержателем со вторым пуансоном. Предусмотрен исполнительный динамический механизм в виде цилиндрического индуктора, расположенный в корпусе из магнитомягкого металла. На осях, установленных на подпружиненной нижней промежуточной плите и на тягах, закреплены двуплечие рычаги. На нижней плите в контакте с двуплечими рычагами закреплены упоры. В корпусе размещены метаемый элемент, подпружиненные кольцевые сегменты и подпятник, закрепленный на подпружиненной нижней промежуточной плите в контакте с подпружиненными кольцевыми сегментами. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей устройства. 3 ил.

The utility model relates to the pressure treatment of sheet materials by electrodynamic action. The device contains upper and lower plates with matrices connected by means of racks. Between the plates there is a spring-loaded lower intermediate plate with a punch holder with a punch. The upper intermediate plate with the punch holder with the second punch is placed on the racks for movement. An executive dynamic mechanism is provided in the form of a cylindrical inductor located in a case made of soft magnetic metal. Two-arm levers are fixed on the axles mounted on the spring-loaded lower intermediate plate and on the rods. Stops are fixed on the bottom plate in contact with two-arm levers. The body contains a missile element, spring-loaded annular segments and a thrust bearing fixed on a spring-loaded lower intermediate plate in contact with the spring-loaded annular segments. The result is an expansion of the technological capabilities of the device. 3 ill.

Description

Техническое решение относится к обработке металлов давлением листовых материалов по схемам «плоская штамповка» и цилиндрических оболочек по схеме «обжим» или «раздача» любой электропроводности электродинамическим воздействием устройства магнитно-импульсной установки.The technical solution relates to the processing of metals by pressure of sheet materials according to the “flat stamping” schemes and cylindrical shells according to the “crimping” or “distribution” scheme of any electrical conductivity by the electrodynamic action of the device of the magnetic-pulse installation.

Известен электромагнитный пресс (патент РФ №2047410, МПК⁸ B21D 26/14, опубликовано 20.06.2000. БИ: №17, 2000 г.), содержащий корпус с крышкой, в котором неподвижно смонтирована матрица и расположен пуансон. Пуансон имеет возможность осевого перемещения от привода, выполненного в виде двух рабочих обмоток, соединенных между собой гибким проводником. Каждая рабочая обмотка имеет форму плоской спирали. Крышка и пуансон выполнены из магнитомягкого материала и имеют пазы на обращенных одна к другой поверхностях. Обмотки в виде спиралей Архимеда зеркально расположены в упомянутых пазах и закреплены. При прохождении импульса тока через зеркально расположенные обмотки возникает электромеханическое взаимодействие и обмотка, контактирующая с пуансоном, отталкивается от обмотки, контактирующей с крышкой, приводит в движение пуансон, который, воздействуя на листовой материал, производит операцию вырубки или пробивки.An electromagnetic press is known (RF patent No. 2047410, IPC ⁸ B21D 26/14, published 06/20/2000. BI: No. 17, 2000), containing a housing with a lid in which a matrix is fixedly mounted and a punch is located. The punch has the possibility of axial movement from the drive, made in the form of two working windings connected to each other by a flexible conductor. Each working winding has the form of a flat spiral. The lid and the punch are made of soft magnetic material and have grooves on the surfaces facing one another. The windings in the form of Archimedes' spirals are mirrored in the mentioned grooves and fixed. When a current pulse passes through the mirrored windings, electromechanical interaction occurs and the winding in contact with the punch is repelled from the winding in contact with the cover, sets the punch in motion, which, acting on the sheet material, performs the cutting or punching operation.

Недостатком устройства является возможность формоизменения только одной заготовки, а также недостаточность рабочего хода для выполнения операций обжима или раздачи, глубокой вытяжки.The disadvantage of the device is the possibility of forming only one workpiece, as well as the insufficiency of the working stroke to perform the operations of crimping or distribution, deep drawing.

Известно устройство для магнитно-импульсной штамповки листовых материалов, принятое за прототип (патент РФ №2691020, МПК⁸ B21D 26/14, опубл. 07.06.2019, бюл. №16), содержащее верхнюю и нижнюю плиты, смонтированную на нижней плите матрицу, подпружиненный пуансон, размещенный между упомянутыми плитами исполнительный динамический механизм, выполненный в виде четного набора пакетов электроизолированных пластин из электропроводного металла, размещенных параллельно рабочей поверхности матрицы, причем нижняя и верхняя плиты связаны между собой стойками, на стойках между указанными плитами установлена с возможностью перемещения вдоль них подпружиненная нижняя промежуточная плита с установленными на ее базовой плоскости со стороны нижней плиты пуансонодержателем с упомянутым подпружиненным пуансоном, а на противоположной стороне установлены прокладки из неэлектропроводного материала, при этом исполнительный динамический механизм расположен в корпусе из магнитомягкого металла, на верхней плите закреплена вторая матрица, на стойках с возможностью перемещения вдоль них расположена верхняя промежуточная плита, связанная тягами с нижней промежуточной плитой и имеющая закрепленный на ее основной базовой поверхности пуансонодержатель со вторым пуансоном.A device for magnetic-pulse stamping of sheet materials is known, taken as a prototype (RF patent No. 2691020, IPC ⁸ B21D 26/14, publ. 06/07/2019, bull. No. 16), containing the upper and lower plates, a matrix mounted on the bottom plate, a spring-loaded punch placed between said plates; an actuating dynamic mechanism made in the form of an even set of packages of electrically insulated plates made of electrically conductive metal, placed parallel to the working surface of the die, with the lower and upper plates interconnected by racks, mounted on racks between said plates with the possibility of moving along them spring-loaded lower intermediate plate with a punch holder with said spring-loaded punch installed on its base plane from the side of the bottom plate, and gaskets made of non-conductive material are installed on the opposite side, while the dynamic actuator is located in a housing made of magnetically soft metal, on the top plate the second matrix is fixed, on the racks with the possibility of moving along them there is an upper intermediate plate connected by rods with the lower intermediate plate and having a punch holder with a second punch fixed on its main base surface.

Недостатком устройства является ограниченные технологические возможности выполнения формоизменяющей операции из-за величины рабочего хода формоизменяющего инструмента. В устройстве рабочий ход верхнего (формоизменяющего) инструмента равен рабочему ходу нижнего (разделительного) инструмента, тогда как для выполнения формоизменяющих операций величина рабочего хода должна быть больше, чем при разделительных операциях. Это обстоятельство ограничивает технологические возможности устройства.The disadvantage of the device is the limited technological possibilities of performing the forming operation due to the magnitude of the working stroke of the forming tool. In the device, the working stroke of the upper (shaping) tool is equal to the working stroke of the lower (separating) tool, while in order to perform forming operations, the working stroke must be greater than with separating operations. This circumstance limits the technological capabilities of the device.

Задачей технического решения является расширение технологических возможностей устройства для магнитно-импульсной штамповки за счет увеличения технологического хода формоизменяющей операции.The objective of the technical solution is to expand the technological capabilities of the device for magnetic pulse stamping by increasing the technological progress of the forming operation.

Для выполнения поставленной задачи предлагается Устройство для магнитно-импульсной штамповки, содержащее верхнюю и нижнюю плиты, связанные между собой посредством стоек, смонтированную на нижней плите матрицу, подпружиненную нижнюю промежуточную плиту, установленную между верхней и нижней плитами на стойках с возможностью перемещения вдоль них подпружиненную нижнюю промежуточную плиту с установленным на ее базовой поверхности со стороны нижней плиты пуансонодержателем с пуансоном, вторую матрицу, закрепленную на верхней плите, установленную на стойках с возможностью перемещения вдоль них верхнюю промежуточную плиту с закрепленным на ее основной базовой поверхности пуансонодержателем со вторым пуансоном, связанную тягами с нижней промежуточной плитой, и исполнительный динамический механизм, расположенный в корпусе из магнитомягкого металла, при этом оно снабжено двуплечими рычагами, закрепленными на осях, установленных на подпружиненной нижней промежуточной плите и на тягах, упорами, закрепленными на нижней плите в контакте с упомянутыми двуплечими рычагами, и размещенными в корпусе метаемым элементом, подпружиненными кольцевыми сегментами и подпятником, который закреплен на подпружиненной нижней промежуточной плите в контакте с подпружиненными кольцевыми сегментами, при этом размещенный внутри корпуса исполнительный динамический механизм зафиксирован на верхней плите и выполнен в виде цилиндрического индуктора.To accomplish this task, a device for magnetic-pulse stamping is proposed, containing an upper and lower plates connected to each other by means of racks, a matrix mounted on the bottom plate, a spring-loaded lower intermediate plate installed between the top and bottom plates on racks with the possibility of moving along them a spring-loaded bottom an intermediate plate with a punch holder with a punch mounted on its base surface from the side of the bottom plate, a second matrix fixed on the top plate mounted on racks with the possibility of moving along them the upper intermediate plate with a punch holder fixed on its main base surface with a second punch connected by rods with lower intermediate plate, and an actuating dynamic mechanism located in a housing made of soft magnetic metal, while it is equipped with two-arm levers fixed on axles mounted on a spring-loaded lower intermediate plate and on rods, stops, behind mounted on the bottom plate in contact with the mentioned two-arm levers, and placed in the body by a missile element, spring-loaded annular segments and a thrust bearing, which is fixed on the spring-loaded lower intermediate plate in contact with the spring-loaded annular segments, while the dynamic actuator located inside the body is fixed on the top plate and is made in the form of a cylindrical inductor.

На фиг. 1 показано устройство в исходном положении.In FIG. 1 shows the device in its original position.

На фиг. 2 показано устройство, на виде сбоку в исходном положении.In FIG. 2 shows the device, in side view, in its original position.

На фиг. 3 - устройство в рабочем положении после окончания операции.In FIG. 3 - the device in the working position after the end of the operation.

Устройство для магнитно-импульсной штамповки содержит нижнюю плиту 1 и верхнюю промежуточную плиту 2, стойки 3 с закрепленной на них винтами 4 верхней плитой 5. На нижней ступени стоек 3 расположена с возможностью перемещения подпружиненная нижняя промежуточная плита 6. Верхняя промежуточная плита 2 и подпружиненная нижняя промежуточная плита 6 связаны тягами 7 посредством осей 8 и 9. Кроме того, на осях 8 и 10 установлены двуплечие рычаги 11. На нижней плите 1 закреплены винтами 12 упоры 13, матрица 14, например, для вырубки. На подпружиненной нижней промежуточной плите 6 закреплен пуансонодержатель 15 с пуансоном 16, подпятником 17, а между подпружиненной нижней промежуточной плитой 6 и нижней плитой 1 на нижней ступени стоек 3 установлены пружины 18. На верхней плите 5 винтами 19 зафиксирована опорная плита 20 и исполнительный динамический механизм 21, размещенный внутри корпуса 22, матрица 23, например, для обжима. На верхней промежуточной плите 2 винтами 24 закреплен пуансонодержатель 25 и пуансон 26, внутри исполнительного динамического механизма 21 расположены метаемый элемент 27, подпружиненные кольцевые сегменты 28 с пружиной 29, при этом пуансонодержатель 15 закреплен на подпружиненной нижней промежуточной плите 6 с помощью винтов 30.The device for magnetic-pulse stamping includes a bottom plate 1 and an upper intermediate plate 2, racks 3 with a top plate 5 fixed to them by screws 4. A spring-loaded lower intermediate plate 6 is located on the lower stage of the racks 3 with the possibility of movement. The upper intermediate plate 2 and the spring-loaded lower the intermediate plate 6 is connected by rods 7 through axes 8 and 9. In addition, two-arm levers 11 are installed on the axes 8 and 10. On the bottom plate 1, stops 13 are fixed with screws 12, a matrix 14, for example, for punching. A punch holder 15 with a punch 16, a thrust bearing 17 is fixed on the spring-loaded lower intermediate plate 6, and springs 18 are installed between the spring-loaded lower intermediate plate 6 and the lower plate 1 on the lower stage of the racks 3. On the upper plate 5, the support plate 20 and the dynamic actuator are fixed with screws 19 21, placed inside the housing 22, the matrix 23, for example, for crimping. On the upper intermediate plate 2, the punch holder 25 and the punch 26 are fixed with screws 24, inside the executive dynamic mechanism 21 there is a throwable element 27, spring-loaded annular segments 28 with a spring 29, while the punch holder 15 is fixed on the spring-loaded lower intermediate plate 6 with the help of screws 30.

Устройство для магнитно-импульсной штамповки работает следующим образом. В исходном положении (фиг. 1 и фиг. 2) под действием пружин 18, установленных на нижней плите 1 подпружиненную нижнюю промежуточную плиту 6 прижимают к торцевой поверхности средней ступени стоек 3, а верхняя промежуточная плита 2 через тяги 7 занимает верхнее положение. На матрицу 14 для вырубки укладывают листовой материал, а в матрицу 23 для обжима трубную заготовку. На стойках 3 закрепляют с помощью винтов 4 верхнюю плиту 5. На верхней плите 5 винтами 19 фиксируют опорную плиту 20 и исполнительный динамический механизм 21, размещенный внутри корпуса 22 из магнитомягкого материала. При этом двуплечие рычаги 11 имеют заданное соотношение плеч при их повороте вокруг оси 10, позволяющее обеспечить требуемое рабочее перемещение верхней промежуточной плиты 2. При разряде генератора импульсных токов магнитно-импульсной установки (не показан) через исполнительный динамический механизм 21 проходит ток разряда и возникает электромагнитное поле, а в метаемом элементе 27 выполненном из электропроводного металла, например, меди, возникают вихревые токи. При этом для многократного использования кольцевой метаемый элемент 27 выполнен в виде разрезной втулки с концами, соединенными внахлест, что обеспечивает возникновение вихревых токов в замкнутом контуре, а также упругое деформирование метаемого элемента 27. Под действием электромагнитной силы происходит отталкивание метаемого элемента 27 и перемещение подпружиненных пружиной 29 кольцевых сегментов 28 в радиальном направлении, которые, контактируя с подпятником 17, перемещают вниз подпружиненную нижнюю промежуточную плиту 6 (фиг. 3) вместе с пуансонодержателем 15, винтами 30 и пуансоном 16. В результате пуансон 16 производит вырубку детали в матрице 14 для вырубки. В процессе перемещения подпружиненной нижней промежуточной плиты 6 происходит сжатие пружин 18 и поворот двуплечих рычагов 11 вокруг оси 10 благодаря их контакту с упорами 13. Упоры 13 закрепляют на нижней плите 1 винтами 12. Верхняя промежуточная плита 2 и подпружиненная нижняя промежуточная плита 6 связаны тягами 7 посредством осей 8 и 9. В результате поворота рычагов 11 происходит перемещение тяг 7 вниз и верхней промежуточной плиты 2 с закрепленным винтами 24 в пуансонодержателе 25 пуансоном 26. Пуансон 26, контактируя с трубной заготовкой, осуществляет операцию обжим. Таким образом, за один разряд генератора импульсных токов выполняются одновременно две операции, например, вырубки и обжима. После выполнения операций вырубки и обжима под действием пружин 18 происходит перемещение подпружиненной нижней промежуточной плиты 6 вверх по стойкам 3 до соприкосновения с торцом ступени и съем пуансона 16 с листового материала, а в результате поворота двуплечих рычагов 11, тяги 7 устанавливают верхнюю промежуточную плиту 2 в исходное положение (фиг. 1).Device for magnetic pulse punching works as follows. In the initial position (Fig. 1 and Fig. 2) under the action of the springs 18 mounted on the lower plate 1, the spring-loaded lower intermediate plate 6 is pressed against the end surface of the middle step of the uprights 3, and the upper intermediate plate 2 through the rods 7 occupies the upper position. A sheet material is placed on the die 14 for punching, and a pipe billet is placed in the die 23 for crimping. On the racks 3, the upper plate 5 is fixed with screws 4. On the upper plate 5, screws 19 fix the base plate 20 and the dynamic actuator 21, located inside the housing 22 made of magnetically soft material. At the same time, the two-arm levers 11 have a predetermined ratio of the shoulders when they are rotated around the axis 10, which makes it possible to provide the required working movement of the upper intermediate plate 2. When the pulse current generator of the magnetic-pulse installation (not shown) is discharged, the discharge current passes through the dynamic actuator 21 and an electromagnetic field, and in the projectile element 27 made of electrically conductive metal, for example, copper, eddy currents occur. At the same time, for repeated use, the annular projectile element 27 is made in the form of a split sleeve with overlapped ends, which ensures the occurrence of eddy currents in a closed circuit, as well as elastic deformation of the projectile element 27. Under the action of electromagnetic force, the projectile element 27 is repulsed and the spring-loaded 29 annular segments 28 in the radial direction, which, in contact with the thrust bearing 17, move down the spring-loaded lower intermediate plate 6 (Fig. 3) together with the punch holder 15, the screws 30 and the punch 16. As a result, the punch 16 punches the part in the die 14 for punching . In the process of moving the spring-loaded lower intermediate plate 6, the springs 18 are compressed and the two-arm levers 11 rotate around the axis 10 due to their contact with the stops 13. The stops 13 are fixed on the bottom plate 1 with screws 12. The upper intermediate plate 2 and the spring-loaded lower intermediate plate 6 are connected by rods 7 through axes 8 and 9. As a result of the rotation of the levers 11, the rods 7 move down and the upper intermediate plate 2 with the punch 26 fixed by screws 24 in the punch holder 25. The punch 26, in contact with the tubular blank, performs the crimping operation. Thus, for one discharge of the pulsed current generator, two operations are performed simultaneously, for example, punching and crimping. After performing the cutting and crimping operations, under the action of the springs 18, the spring-loaded lower intermediate plate 6 moves up the uprights 3 until it comes into contact with the end of the step and the punch 16 is removed from the sheet material, and as a result of the rotation of the two-arm levers 11, the rods 7 set the upper intermediate plate 2 into starting position (Fig. 1).

Таким образом, устройство позволяет выполнять одновременно различные операции штамповки материалов с любой электропроводностью, что значительно расширяет технологические возможности и повышает производительность. За счет переналадки устройства имеется возможность путем установки двуплечих рычагов 11 с различным соотношением плеч, регулировать рабочее перемещение верхней промежуточной плиты и обеспечение требуемых силовых параметров штамповки при фиксированных значениях мощности разряда магнитно-импульсной установки.Thus, the device allows you to simultaneously perform various operations for stamping materials with any electrical conductivity, which significantly expands the technological capabilities and increases productivity. Due to the readjustment of the device, it is possible, by installing two-arm levers 11 with different ratios of the arms, to regulate the working movement of the upper intermediate plate and provide the required power parameters for stamping at fixed values of the discharge power of the magnetic-pulse installation.

Claims

A device for magnetic-pulse stamping, comprising an upper and lower plates connected to each other by means of racks, a matrix mounted on the bottom plate, installed between the top and bottom plates on racks with the possibility of moving along them a spring-loaded lower intermediate plate with a spring-loaded lower intermediate plate mounted on its base surface from the side lower plate with a punch holder with a punch, a second die fixed on the upper plate, mounted on racks with the possibility of moving along them the upper intermediate plate with a punch holder fixed on its main base surface with a second punch, connected by rods with the lower intermediate plate, and an actuating dynamic mechanism located in a case made of soft magnetic metal, characterized in that it is equipped with two-arm levers fixed on axles mounted on a spring-loaded lower intermediate plate and on rods, stops fixed on the bottom plate in contact with the said two-arm levers, and a projectile element placed in the body, spring-loaded annular segments and a thrust bearing, which is fixed on the spring-loaded lower intermediate plate in contact with the spring-loaded annular segments, while the dynamic actuator located inside the body is fixed on the upper plate and is made in the form of a cylindrical inductor.