RU2598430C2

RU2598430C2 - Device for hydraulic stamping of hollow parts with bends out of tubular blanks

Info

Publication number: RU2598430C2
Application number: RU2015105242/02A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Недоливко; Александр Васильевич Волгин; Николай Васильевич Степанов
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-09-27
Also published as: RU2015105242A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to stamping of the hollow parts from the tubular blanks by hydrostatic pressure shaping. Device comprises a press with the bed, wherein the hydraulic cylinders of axial compression of the blanks with rods are set, equipped with puncheons, a table with the lower half-matrix placed on it, crossbar with the upper half-matrix fixed on it, hydraulic system, multiplier, a programmable controller and a control sensor of the blank filling switching on connected with it and a control sensor of shaping completion. Besides, the device is equipped with an electric-contact manometer to control the activation of operating speed of puncheons of axial compression hydraulic cylinders, that is fixed on one of said rods, is connected with channel for liquid supply into preform cavity, and is connected to the programmable controller.

EFFECT: using the invention provides optimum technological parameters of the hydraulic stamping, improve quality of the parts and considerably reduce the number of process wastes.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке полых деталей из трубных заготовок методами гидростатической пластической обработки (далее гидравлической штамповкой).The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the stamping of hollow parts from tube blanks by hydrostatic plastic processing (hereinafter, hydraulic stamping).

Известна технология изготовления полых деталей гидравлической штамповкой, см. «Гидропластическая обработка металлов» К.Н. Богоявленский, Л.: Машиностроение. 1988 г., с.22-97, заключающаяся в следующем. Полая (трубная) заготовка помещается в ручей разъемной матрицы и осаживается пуансонами, при этом в полость заготовки подается жидкость высокого гидравлического давления. Под действием внутреннего давления и усилия осадки заготовка деформируется и заполняет полость матрицы. Для предотвращения разрушения стенки в месте формирования отвода используют пуансон подпора, воздействующий на стенку с определенным усилием.Known manufacturing technology of hollow parts by hydraulic stamping, see "Hydroplastic processing of metals" K.N. Epiphany, L .: Engineering. 1988, p.22-97, which is as follows. A hollow (pipe) billet is placed in a stream of a detachable matrix and deposited with punches, while a high hydraulic pressure fluid is supplied to the cavity of the billet. Under the influence of internal pressure and upsetting force, the workpiece is deformed and fills the cavity of the matrix. To prevent the destruction of the wall at the place of formation of the outlet, a back-up punch is used that acts on the wall with a certain force.

Известно устройство для гидравлической штамповки полых деталей с отводами из трубных заготовок (патент РФ №2149723), состоящее из гидросистемы, выполненной в виде взаимосвязанных гидростанции с распределителями, снабженными электроприводами, и насосной установки, соединенной с прессом, содержащим станину, на которой установлены гидравлические цилиндры осевого сжатия заготовки со штоками, снабженными пуансонами, мультипликатор, закрепленный на подвижной каретке, соединенной со штоком одного из цилиндров осевого сжатия и имеющий канал для подачи жидкости в полость заготовки, а пуансоны снабжены охватывающими их подвижными относительно пуансонов втулками, стол с расположенной на нем нижней полуматрицей и траверсу с закрепленной на ней верхней полуматрицей, синхронизатор, программируемый контроллер и соединенные с ним датчик контроля включения заполнения заготовки, датчик контроля включения рабочей скорости пуансонов осевого сжатия, датчик контроля окончания формообразования, датчик контроля исходного положения траверсы, датчики контроля исходного положения пуансонов осевого сжатия, датчик контроля исходного положения мультипликатора, датчик контроля исходного положения синхронизатора, причем выходы программируемого контроллера соединены с электроприводами распределителей, при этом датчик контроля включения заполнения заготовки, датчик включения рабочей скорости пуансонов осевого сжатия и датчик контроля окончания формообразования соединены со штоками цилиндров осевого сжатия и установлены в рабочей зоне оператора и снабжены упорами, регулируемыми по шкалам размерной установки.A device for the hydraulic stamping of hollow parts with bends from pipe blanks (RF patent No. 2149723), consisting of a hydraulic system made in the form of interconnected hydraulic stations with distributors equipped with electric drives, and a pump unit connected to a press containing a bed on which hydraulic cylinders are mounted axial compression of the workpiece with rods equipped with punches, a multiplier mounted on a movable carriage connected to the rod of one of the axial compression cylinders and having a channel for I supply fluid to the cavity of the preform, and the punches are equipped with sleeves covering them movable relative to the punches, a table with a lower half-matrix located on it and a crosshead with an upper semi-matrix fixed on it, a synchronizer, a programmable controller and a sensor for controlling the filling of the workpiece, an inclusion control sensor the working speed of the axial compression punches, the sensor for controlling the end of shaping, the sensor for controlling the initial position of the beam, the sensors for controlling the initial position of the punch axial compression, a sensor to control the initial position of the multiplier, a sensor to control the initial position of the synchronizer, and the outputs of the programmable controller are connected to the actuators of the distributors, while the sensor to control the filling of the workpiece, the sensor to enable the working speed of the axial compression punches and the sensor to control the end of shaping are connected to the axle cylinder rods compression and installed in the working area of the operator and equipped with stops, adjustable on the scales of the dimensional installation.

Недостатком описанного устройства является то, что регулировка работы установки осуществляется датчиками, которые срабатывают последовательно в зависимости от положения одного из штоков цилиндров осевого сжатия относительно неподвижного стола. Т.е. при подходе пуансонов на штоках к заготовке срабатывает датчик включения заполнения заготовки. Пуансоны с замедленной скоростью приближаются к заготовке, через отверстие в одном из пуансонов подается рабочая жидкость под высоким давлением для заполнения заготовки, затем, по мере приближения к заготовке, пуансоны сжимают ее, герметизируя ее полость, вследствие чего происходит нарастание внутреннего давления до настраиваемой необходимой величины. Далее, по мере движения пуансонов, срабатывает датчик включения рабочей скорости пуансонов осевого сжатия. Пуансоны начинают сжимать заготовку с рабочей скоростью до положения, при котором срабатывает датчик окончания формообразования.The disadvantage of the described device is that the adjustment of the installation is carried out by sensors that operate sequentially depending on the position of one of the rods of the axial compression cylinders relative to the stationary table. Those. when the punches on the rods approach the workpiece, the sensor for activating the filling of the workpiece is activated. The punches at a slower speed approach the workpiece, through the hole in one of the punches a high-pressure working fluid is supplied to fill the workpiece, then, as it approaches the workpiece, the punches compress it, sealing its cavity, as a result of which the internal pressure builds up to a set necessary value . Further, as the punches move, the sensor for activating the working speed of the axial compression punches is triggered. The punches begin to compress the workpiece at a working speed to the position at which the sensor ends the formation.

Описанный способ требует высокой размерной точности заготовок, от которой зависит качество получаемых деталей. Другими словами, если длина заготовок будет различаться, то рабочий ход пуансонов может включаться в тот момент, когда во внутренней полости заготовки еще не набралось необходимое внутреннее давление, что приводит к смятию заготовки, или будет происходить задержка включения рабочего хода пуансонов, т.е. передержка заготовки с высоким внутренним давлением, что приводит к разрыву заготовки.The described method requires high dimensional accuracy of the workpieces, on which the quality of the parts obtained depends. In other words, if the length of the workpieces is different, then the working stroke of the punches can be turned on at the moment when the necessary internal pressure has not yet accumulated in the inner cavity of the workpiece, which leads to crushing of the workpiece, or there will be a delay in turning on the working stroke of the punches, i.e. overexposure of the workpiece with high internal pressure, which leads to rupture of the workpiece.

Предложено устройство для гидравлической штамповки полых деталей с отводами из трубных заготовок, состоящее из гидросистемы, выполненной в виде взаимосвязанных гидростанции с распределителями, снабженными электроприводами, и насосной установки ,соединенной с прессом, содержащим станину, на которой установлены гидравлические цилиндры осевого сжатия заготовки со штоками, снабженными пуансонами, мультипликатор, закрепленный на подвижной каретке, соединенной со штоком одного из цилиндров осевого сжатия и имеющий канал для подачи жидкости в полость заготовки, а пуансоны снабжены охватывающими их подвижными относительно пуансонов втулками, стол с расположенной на нем нижней полуматрицей и траверсу с закрепленной на ней верхней полуматрицей, синхронизатор, программируемый контроллер и соединенные с ним датчик контроля включения заполнения заготовки, электроконтактный манометр контроля включения рабочей скорости пуансонов осевого сжатия, закрепленный на одном из штоков в рабочей зоне оператора и связанный с каналом для подачи жидкости в полость заготовки, датчик контроля окончания формообразования, датчик контроля исходного положения траверсы, датчики контроля исходного положения пуансонов осевого сжатия, датчик контроля исходного положения мультипликатора, датчик контроля исходного положения синхронизатора, причем выходы программируемого контроллера соединены с электроприводами распределителей, при этом датчик контроля включения заполнения заготовки и датчик контроля окончания формообразования установлены на столе в рабочей зоне оператора и снабжены упорами, регулируемыми по шкалам размерной установки и соединенными со штоком одного из цилиндров осевого сжатия.A device for hydraulic stamping of hollow parts with bends from pipe billets is proposed, consisting of a hydraulic system made in the form of interconnected hydrostations with distributors equipped with electric drives, and a pump unit connected to a press containing a bed on which hydraulic cylinders of axial compression of the workpiece with rods are installed, equipped with punches, a multiplier mounted on a movable carriage connected to the rod of one of the axial compression cylinders and having a channel for supplying liquid it is inserted into the cavity of the workpiece, and the punches are equipped with bushings covering them movable relative to the punches, a table with a lower half-matrix located on it and a cross-beam with an upper half-matrix mounted on it, a synchronizer, a programmable controller and a workpiece filling inclusion control sensor connected to it, an electric contact pressure gauge for controlling the working inclusion axial compression punches speed, mounted on one of the rods in the operator’s working area and connected to the channel for supplying fluid to the billet cavity, the role of the end of shaping, a sensor to control the initial position of the traverse, sensors to control the initial position of the axial compression punches, a sensor to control the initial position of the multiplier, a sensor to control the initial position of the synchronizer, and the outputs of the programmable controller are connected to the actuators of the distributors, while the sensor for controlling the filling of the workpiece and the sensor for monitoring the end the formations are mounted on a table in the operator’s working area and are equipped with stops adjustable according to the size scales installation and connected to the rod of one of the axial compression cylinders.

Электроконтактный манометр контроля включения рабочей скорости пуансонов осевого сжатия обеспечивает включение рабочей скорости сжатия заготовки в тот момент, когда во внутренней полости заготовки набралось оптимальное для процесса гидравлической штамповки конкретной детали внутреннее гидравлическое давление независимо от положения пуансонов на штоках в данный момент относительно заготовки, расположенной в матрице на рабочем столе, а соответственно и относительно стола, что обеспечивает оптимальные технологические параметры гидравлической штамповки. В результате улучшается качество деталей и значительно уменьшаются технологические отходы.An electrocontact pressure gauge for controlling the inclusion of the working speed of the axial compression punches ensures the inclusion of the working compression speed of the workpiece at a time when the internal hydraulic pressure that is optimal for the hydraulic stamping of a particular part has accumulated in the internal cavity, regardless of the position of the punches on the rods at the moment relative to the workpiece located in the matrix on the desktop, and, accordingly, relative to the table, which ensures optimal technological parameters of ravlicheskoy punching. As a result, the quality of the parts improves and the process waste is significantly reduced.

Принцип действия устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен внешний вид устройства, на фиг. 2 - электрогидравлическая схема устройства.The principle of operation of the device is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the appearance of the device, FIG. 2 - electro-hydraulic circuit of the device.

В исходном положении (перед началом работы) пуансоны 1 на штоках 2 гидравлических цилиндров осевого сжатия 3 разведены в крайние положения, траверса 4 с закрепленной на ней верхней полуматрицей 5 находится в крайнем верхнем положении (на фиг. 1 траверса изображена в крайнем нижнем положении), нижняя полуматрица 6 закреплена на неподвижном столе 7 (на фиг. 2 не изображен), т.е. полуматрицы находятся в раскрытом состоянии. Заготовка укладывается в полость нижней полуматрицы 6 и производится включение рабочего цикла установки нажатием кнопки «Пуск» на панели управления установки. При срабатывании кнопки «Пуск» работа установки, управляемая контроллером, происходит в следующей последовательности. Траверса 4 с закрепленной на ней верхней полуматрицей 5 опускается в крайнее нижнее положение, смыкая верхнюю полуматрицу 5 с нижней 6. Пуансоны 1 на штоках 2 цилиндров осевого сжатия 3 подходят к торцам заготовки, перемещаясь относительно неподвижного стола 7. На одном из штоков 2 закреплен регулируемый упор 8 датчика контроля включения заполнения заготовки 9 (на фиг. 2 не изображен), который перемещается вместе со штоком 2 и срабатывает при достижении положения датчика контроля включения заполнения заготовки 9, закрепленного на неподвижном столе 7. После срабатывания датчика контроля включения заполнения заготовки 9 пуансоны 1 на штоках 2 продолжают приближение к торцам заготовки с замедленной скоростью и одновременно через канал в одном из пуансонов 1, связанный с каналом в одном из штоков 2, и связанные с ним каналы гидросистемы установки и мультипликатора 10, во внутреннюю полость заготовки подается рабочая жидкость под высоким давлением для заполнения заготовки. По мере приближения к заготовке пуансоны 1 на штоках 2 сжимают ее торцы, герметизируя ее полость, вследствие чего происходит нарастание внутреннего давления внутри заготовки до настраиваемой необходимой величины, которая отражается на электроконтактном манометре контроля включения рабочей скорости пуансонов 11 и приводит к его срабатыванию. Пуансоны 1 на штоках 2 сжимают заготовку с рабочей скоростью, перемещаясь относительно неподвижного стола 7, при этом на одном из штоков 2 закреплен регулируемый упор 12 датчика контроля окончания формообразования 13 (на фиг. 2 не изображен), который перемещается вместе со штоком 2 и срабатывает при достижении положения датчика контроля окончания формообразования 13, закрепленного на неподвижном столе 7. Пуансоны останавливаются, происходит сброс давления внутри заготовки через канал в одном из пуансонов 1, связанный с каналом штока 2. Пуансоны 1 на штоках 2 расходятся в свои крайние положения. Траверса 4 поднимается в крайнее верхнее положение, размыкая полуматрицы. На этом цикл штамповки завершен.In the initial position (before starting work), the punches 1 on the rods 2 of the axial compression hydraulic cylinders 3 are moved to the extreme positions, the crosshead 4 with the upper semi-matrix 5 fixed to it is in the highest position (in Fig. 1 the crosshead is shown in the lowermost position), the lower half-matrix 6 is mounted on a fixed table 7 (not shown in Fig. 2), i.e. half matrices are in the open state. The workpiece is placed in the cavity of the lower semi-matrix 6 and the installation cycle is activated by pressing the "Start" button on the installation control panel. When the “Start” button is triggered, the installation operation, controlled by the controller, occurs in the following sequence. The traverse 4 with the upper half-matrix 5 fixed on it lowers to the lowermost position, closing the upper half-matrix 5 from the lower 6. The punches 1 on the rods 2 of the axial compression cylinders 3 approach the ends of the workpiece, moving relative to the fixed table 7. On one of the rods 2 is fixed adjustable emphasis 8 of the sensor for monitoring the inclusion of filling the workpiece 9 (not shown in Fig. 2), which moves together with the rod 2 and is triggered when the position of the sensor for controlling the inclusion of the filling of the workpiece 9 is fixed on a fixed stand 7. After the sensor for controlling the filling of the workpiece 9 is activated, the punches 1 on the rods 2 continue to approach the ends of the workpiece with a slowed speed and simultaneously through the channel in one of the punches 1 connected to the channel in one of the rods 2 and the channels of the installation hydraulic system connected to it and a multiplier 10, a high-pressure working fluid is supplied into the inner cavity of the preform to fill the preform. As you approach the workpiece, the punches 1 on the rods 2 squeeze its ends, sealing its cavity, as a result of which the internal pressure inside the workpiece rises to a configurable required value, which is reflected on the electrocontact pressure gauge to control the inclusion of the working speed of the punches 11 and leads to its operation. The punches 1 on the rods 2 compress the workpiece at a working speed, moving relative to the fixed table 7, while on one of the rods 2 is attached an adjustable stop 12 of the sensor for monitoring the end of shaping 13 (not shown in Fig. 2), which moves together with the rod 2 and works upon reaching the position of the sensor for monitoring the end of shaping 13, mounted on a fixed table 7. The punches stop, the pressure inside the workpiece is released through a channel in one of the punches 1 connected to the rod channel 2. Punches 1 on rods 2 diverge to their extreme positions. Traverse 4 rises to its highest position, opening the half-matrix. This completes the stamping cycle.

Применение данного устройства для гидравлической штамповки тройников из трубы 38×3 из стали 12X18H10T позволило снизить количество предусмотренных технологических отходов на 20%.The use of this device for hydraulic stamping of tees from a 38 × 3 pipe made of 12X18H10T steel made it possible to reduce the amount of technological waste provided by 20%.

Claims

A device for hydraulic stamping of hollow parts with bends from pipe billets, comprising a press with a bed, on which hydraulic cylinders for axial compression of the workpiece with rods equipped with punches, a table with a lower half-matrix located on it, a crosshead with a fixed upper half-matrix mounted on it, and a hydraulic system made in the form of interconnected hydropower plants with valves equipped with electric drives, and a pumping unit connected to the press, a multiplier, a programmable controller and a connection sensors for controlling the filling of the workpiece and a sensor for controlling the end of shaping, the outputs of the programmable controller are connected to electric actuators of the valves, the said sensors are equipped with adjustable stops connected to the stem of one of the mentioned hydraulic cylinders, and one of the punches, the corresponding rod and multiplier made with interconnected channels with the possibility of supplying fluid through them from the hydraulic system into the cavity of the workpiece, characterized in that it abzheno electrocontact manometer for monitoring the operating speed of switching plungers of hydraulic cylinders axial compression, wherein the electric contact manometer fixed to one of said rods is connected with liquid supply channel into the cavity of the preform and is connected to the programmable controller.