СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕН ИЯ METHOD OF FORMING FOR SHEET BILLETS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов давлением, и может быть использовано в штампах листовой штамповки для управления локальными усилиями по заданному алгоритму. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the processing of metals by pressure, and can be used in stamping dies for controlling local efforts according to a given algorithm.
Известен способ штамповки коробки из листовой заготовки на прессе простого действия (патент РФ на изобретение N° 2527820, опубл. 10.09.2014, бюл. JN° 25), включающий размещение заготовки в штампе для вытяжки, прижим фланца заготовки рабочей поверхностью прижима к прижимной поверхности матрицы и вытяжку коробки втягиванием фланца заготовки в зазор между пуансоном и матрицей с образованием стенки коробки с использованием пуансона и матрицы, контуры которых в плане соответствуют контуру стенки коробки в плане с учетом толщины этой стенки, после вытяжки в дне коробки одно или несколько отверстий, отличающийся тем, что предварительно изготавливают листовую заготовку с пробитыми отверстиями, расположенными в местах, соответствующих опасным сечениям в процессе вытяжки и расположенных напротив угловых закруглений минимального радиуса кривизны стенки коробки в плане. A known method of stamping a box from a sheet blank on a single-action press (RF patent for invention N ° 2527820, publ. September 10, 2014, bul. JN ° 25), which includes placing the blank in an extrusion die, pressing the blank flange by pressing the pressing surface matrices and the hood of the box by drawing in the flange of the workpiece into the gap between the punch and the die to form the wall of the box using a punch and die, the contours of which in the plan correspond to the contour of the wall of the box in plan with regard to the thickness of this wall after stretching and in the bottom of the box one or more holes, characterized in that pre-made sheet blank with punched holes located in places corresponding to dangerous sections in the process of drawing and located opposite the corner curves of the minimum radius of curvature of the box wall in the plan.
Недостатком описанного метода является низкое качество получаемых деталей, так как в коробчатой детали выполнены технологические отверстия. The disadvantage of this method is the low quality of the parts, as in the box-like parts are technological holes.
Кроме того, известен способ многооперационной вытяжки коробчатой детали из листовой заготовки на прессах простого действия или многопозиционном прессе-автомате (патент на изобретение РФ Ν_ 2545863, опубл. 27.12.2014, бюл. Ν° 36). Штампы для реализации каждой операции данного способа вытяжки содержат следующие основные рабочие части: пуансон, матрицу и прижим. Пуансон закреплен на неподвижной нижней плите штампа, а матрица - на подвижной верхней плите. Внутри матрицы находится выталкиватель отштампованного полуфабриката, действующий от
толкателя при помощи устройства штампа или пресса. Прижим через толкатели опирается на подушку пресса или буфер штампа, который обеспечивает необходимую силу для прижатия фланца листовой заготовки и заталкивания наклонной стенки предыдущего полуфабриката в матрицу штампа для вытяжки последующего полуфабриката. In addition, there is a method of multi-operation drawing of a box-shaped part from a sheet blank on presses of simple action or a multi-station automatic press (patent for invention of the Russian Federation Ν_ 2545863, publ. 12/27/2014, bul. Ν ° 36). Stamps for the implementation of each operation of this method of drawing contain the following main working parts: punch, die and clamp. The punch is fixed on the fixed lower plate of the stamp, and the matrix on the movable upper plate. Inside the die is an ejector of a stamped semi-finished product, acting from pusher using a stamp device or press. The clamp through the pushers rests on the press pad or the stamp buffer, which provides the necessary force to press the flange of the sheet blank and push the inclined wall of the previous semi-finished product into the die matrix to extract the next semi-finished product.
Недостатком описанного способа являются ограниченные технологические возможности, связанные с необходимостью использования на каждом технологическом переходе новой технологической оснастки, которую также необходимо заменять при смене изготавливаемой детали. The disadvantage of the described method is limited technological capabilities associated with the need to use at each technological transition of new technological equipment, which also needs to be replaced when changing manufactured parts.
Из уровня техники известно устройство регулирования нагрузки подушки и прессовая машина, содержащая устройство регулирования нагрузки подушки (патент РФ на изобретение Ν» 2401742, опубл. 10.04.2010, бюл. N° 10), содержащее подушку, расположенную под ползуном пресса. Устройство регулирования содержит гидравлический цилиндр, образующий подушку штампа, соединенный с ним гидравлический регулирующий клапан, гидравлический источник, блок регулирующий степень открытия, блок определения скорости опускания подушки штампа, блок корректировки сигнала. A prior art device for controlling the load of a pillow and a pressing machine, comprising a device for controlling the load of a pillow (RF patent for invention Ν »2401742, publ. 04/10/2010, bull. N ° 10), containing a pillow located under the press slider. The control device contains a hydraulic cylinder that forms a die cushion, a hydraulic control valve connected to it, a hydraulic source, an opening degree control unit, a die cushion lowering speed determination unit, a signal correction unit.
К недостаткам описанного устройства относятся ограниченные технологические возможности, связанные с тем, что локальные усилия прижима в разных его точках постоянны, но могут изменяться во времени. Кроме того, для осуществления процесса управления локальными усилиями необходимо применение специального оборудования. The disadvantages of the described device are limited technological capabilities due to the fact that the local clamping forces at different points are constant, but may vary in time. In addition, the implementation of the process of managing local efforts requires the use of special equipment.
Для реализации описанных способов листовой штамповки применяются стандартные элементы, а именно механические и газовые пружины, размещенные в штампе между прижимом и деталью блока штампа (нижняя или верхняя плита), и/или демпфирующие устройства, встроенные в пресс. To implement the sheet punching methods described, standard elements are used, namely mechanical and gas springs placed in the stamp between the clamp and the stamp block part (lower or upper plate) and / or damping devices built into the press.
Известна конструкция демпфирующего устройства с использованием пневмопружины (патент РФ на полезную модель N° 81541, опубл. 20.03.2009, бюл. Ν° 8), содержащая резервуар, размещенные в нем шток с поршнем,
последовательно установленные на штоке направляющая с крышкой, первый уплотнительный элемент, опорное кольцо, второй ушютнительный элемент, образующие со штоком полость со смазочной жидкостью. В направляющей штока и опорном кольце выполнены сообщающиеся с полостью радиальные каналы, первый из которых служит подводящим маслопроводом, второй - служит для сброса воздуха из полости и имеет обратный клапан, кроме того, пневмопружина содержит узел заправки полости смазочной жидкостью. Known design of the damping device using a pneumatic spring (RF patent for utility model N ° 81541, publ. 20.03.2009, bul. Ν ° 8), containing a reservoir, a piston rod accommodated in it, sequentially mounted on the rod guide with a lid, the first sealing element, the support ring, the second picking element, forming a cavity with a lubricant fluid with the rod. The radial channels communicating with the cavity are made in the rod guide and the support ring, the first of which serves as a supply oil line, the second serves to discharge air from the cavity and has a non-return valve, in addition, the pneumatic spring contains a node for filling the cavity with a lubricant.
Недостатком описанной конструкции является постоянство алгоритма управления передачей локальных усилий при воздействии пресса на прижим, связанное с тем, что локальные усилия передаются по линейному закону в зависимости от перемещения штока цилиндра. The disadvantage of this design is the constancy of the control algorithm for the transfer of local forces when the press acts on the clamp, due to the fact that local forces are transmitted according to a linear law depending on the displacement of the cylinder rod.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение технологических возможностей процесса листовой штамповки и точности изготавливаемых деталей, а также возможность его применения на универсальном оборудовании. The objective of the proposed technical solution is to increase the technological capabilities of the sheet punching process and the accuracy of the parts produced, as well as the possibility of its use on universal equipment.
Технический результат достигается тем, что в штампе устанавливается дифференцированное прижимное устройство, обеспечивающее во время формоизменения заготовки регулирование течения и перемещения металла с периферии в зону очага деформации посредством управления локальными усилиями. Дифференцированное прижимное устройство, отличающееся тем, что прижим выполнен из секторов, закрепленных на плите, и каждый сектор прижима оснащен гидравлическим устройством передачи усилия по заданному алгоритму. Дифференцированное прижимное устройство включает гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму, содержит корпус, шток с поршнем, в корпусе установлены кольца с внутренней поверхностью переменного сечения, которая с периферийной поверхностью поршня образует зазор, изменяющийся при перемещении поршня относительно корпуса. Кроме того, дифференцированное прижимное устройство может содержать гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму, которое состоит из корпуса, штока с поршнем, шток
выполнен полым с радиальными отверстиями, а на поршне установлено подвижное кольцо, имеющее возможность перекрывать отверстия в поршне, в корпусе установлена ось переменного сечения, один конец которой выполнен в виде поршня, размещенного в полости штока, при этом подвижное кольцо с осью переменного сечения образуют зазор, изменяющийся при перемещении полого штока с поршнем и кольцом относительно оси. The technical result is achieved by the fact that a differentiated clamping device is installed in the die, which during the shaping of the workpiece ensures control of the flow and movement of the metal from the periphery to the zone of the deformation zone by controlling local forces. Differentiated clamping device, characterized in that the clamp is made of sectors fixed on the plate, and each sector of the clamp is equipped with a hydraulic device for transmitting forces according to a given algorithm. The differentiated clamping device includes a hydraulic device for transmitting forces according to a given algorithm, includes a housing, a piston rod, rings with an internal surface of variable cross section, which with a peripheral surface of the piston form a gap that changes as the piston moves relative to the housing. In addition, the differential clamping device may contain a hydraulic device for transmitting force according to a given algorithm, which consists of a housing, a rod with a piston, a rod is made hollow with radial holes, and a movable ring is installed on the piston, which has the ability to block the holes in the piston; an axial section of variable cross section is installed in the housing, one end of which is made in the form of a piston located in the cavity of the rod; , changing when moving a hollow rod with a piston and a ring relative to the axis.
Сущность заявляемого технического решения демонстрируется рисунками. На фиг.1 изображен штамп листовой штамповки с дифференцированным прижимным устройством; на фиг.2 - штамп листовой штамповки с дифференцированным прижимным устройством, сечение А-А; на фиг.З - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по первому варианту; на фиг.4 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по второму варианту; на фиг.5 - штамп листовой штамповки с дифференцированным прижимным устройством в начале процесса формообразования; на фиг.6 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по первому варианту в начале процесса формообразования; на фиг.7 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по второму варианту в начале процесса формообразования; на фиг.8 - штамп листовой штамповки с дифференцированным прижимным устройством в процессе формообразования; на фиг.9 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по первому варианту в процессе формообразования; на фиг.10 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по второму варианту в процессе формообразования; на фиг.11 - штамп листовой штамповки с дифференцированным прижимным устройством в конце процесса формообразования; на фиг.12 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по первому варианту в конце процесса формообразования; на фиг.13 - гидравлическое устройство передачи усилия по заданному алгоритму по
второму варианту в конце процесса формообразования; на фиг.14 - изменение величины усилия при δ = 0,03 мм; на фиг.15 - изменение величины усилия при δ = 0,04 мм; на фиг.16 - изменение величины усилия при δ = 0,05 мм; на фиг.17 - изменение величины усилия при δ = 0,25 мм; на фиг.18 - графическая зависимость изменения локальных усилий от величины зазора гидравлического устройства передачи усилия по заданному алгоритму, выполненного по первому варианту; на фиг.19 - графическая зависимость изменения локальных усилий от величины зазора гидравлического устройства передачи усилия по заданному алгоритму, выполненного по второму варианту. The essence of the proposed technical solution is demonstrated by the drawings. Figure 1 shows the stamp sheet stamping with a differentiated clamping device; figure 2 - stamp sheet punching with a differentiated clamping device, section AA; FIG. 3 shows a hydraulic device for transmitting force according to a predetermined algorithm in the first embodiment; figure 4 - hydraulic device for the transmission of forces for a given algorithm according to the second variant; figure 5 - stamp sheet stamping with a differentiated clamping device at the beginning of the process of forming; figure 6 - hydraulic device for the transmission of forces according to a given algorithm in the first embodiment at the beginning of the shaping process; figure 7 - hydraulic device for the transmission of forces according to a given algorithm according to the second variant at the beginning of the shaping process; on Fig - stamp sheet stamping with a differentiated clamping device in the process of forming; figure 9 - hydraulic device for the transmission of forces for a given algorithm according to the first embodiment in the process of shaping; figure 10 - hydraulic device for transmitting force according to a given algorithm according to the second variant in the process of shaping; figure 11 - stamp sheet punching with a differentiated clamping device at the end of the forming process; on Fig - hydraulic device for the transmission of forces for a given algorithm according to the first embodiment at the end of the shaping process; on Fig - hydraulic device for the transmission of forces for a given algorithm for the second option at the end of the shaping process; on Fig - the change in the magnitude of the force at δ = 0.03 mm; on Fig - the change in the magnitude of the force at δ = 0.04 mm; on Fig - the change in the magnitude of the force at δ = 0.05 mm; on Fig - the change in the magnitude of the force at δ = 0.25 mm; in Fig. 18 is a graphical dependence of the change in local forces on the size of the gap of the hydraulic device for transmitting force according to a predetermined algorithm, made in accordance with the first embodiment; in Fig.19 is a graphical dependence of the change in local forces on the size of the gap of the hydraulic device for transmitting forces according to a predetermined algorithm, performed according to the second embodiment.
Предлагаемый способ управления локальными усилиями в штампе листовой штамповки реализован при помощи следующих составных элементов: верхней 1 и нижней 2 плит, на которые жестко установлены соответственно пуансон 3 и матрица 4. Кроме того, на верхней плите 1 установлено дифференцированное прижимное устройство 5, состоящее из нескольких гидравлических устройств 6 передачи усилия по заданному алгоритму и прижима 7. Гидравлическое устройство 6 передачи усилия по заданному алгоритму содержит корпус 8, шток 9, один конец которого закреплен на верхней плите 1, а другой выполнен в виде поршня 10. Внутри корпуса 8 располагаются кольца 11, которые имеют внутреннюю поверхность переменного сечения 12. Между периферийной поверхностью поршня 10 и внутренней поверхностью переменного сечения 12 колец 11 имеется зазор δ. На торцевой поверхности корпуса установлена крышка 13. Внутри корпуса 8 размещено пружинное кольцо 14, ограничивающее ход воздушного поршня 15 с уплотнительными кольцами 16, установленного между корпусом 8 и штоком 9. Между воздушным поршнем 15 и крышкой 13 установлена пружина 17. Возможен вариант изготовления устройства 6 передачи нагрузки по заданному алгоритму, которое содержит полый шток 18 с радиальными отверстиями 19, имеющий возможность перемещаться по оси переменного сечения 20, один конец которой выполнен в виде поршня 21
с уплотнениями 22, а второй посредством резьбового соединения 23 зафиксирован в корпусе 8. Шток 18 имеет поршень 24 с отверстиями 25 по его периметру и уплотните льными кольцами 26. На одном из торцов поршня 24 установлено кольцо 27. Кольцо 27 совместно с отверстиями 25 и пружинным кольцом 28, установленным в поршне 24, образует обратный клапан. Кроме того, кольцо 27 вместе с осью 20 образует зазор Δ. Прижим 7 состоит из отдельных секторов 29, жестко закрепленных на общей стальной пластине 30, к которой крепятся корпуса 8 гидравлических устройств 6 передачи усилия по заданному алгоритму. При этом корпуса 8 располагаются напротив соответствующих секторов 29. The proposed method of controlling local efforts in a stamping sheet is implemented using the following components: the upper 1 and lower 2 plates, on which the punch 3 and the matrix 4 are rigidly mounted, respectively. In addition, a differential clamping device 5 consisting of several hydraulic devices 6 transmission of power according to a given algorithm and clamp 7. Hydraulic device 6 transmission of force according to a given algorithm includes a housing 8, a rod 9, one end of which is fixed to the ver It plate 1 and the other is designed as a piston 10. Inside the body 8 arranged rings 11 which have a variable inner surface section 12. Between the peripheral surface of the piston 10 and the inner surface 12 of variable section rings 11 has a gap δ. A cover 13 is installed on the end surface of the housing. Inside the housing 8 a spring ring 14 is placed, limiting the stroke of the air piston 15 with sealing rings 16 installed between the housing 8 and the rod 9. A spring 17 is installed between the air piston 15 and the cover 13 transferring the load according to a given algorithm, which contains a hollow rod 18 with radial holes 19, which can move along an axis of variable section 20, one end of which is made in the form of a piston 21 with seals 22, and the second through a threaded connection 23 is fixed in the housing 8. The rod 18 has a piston 24 with holes 25 around its perimeter and sealed with rings 26. At one end of the piston 24 there is a ring 27. The ring 27 together with the holes 25 and spring ring 28 installed in the piston 24, forms a check valve. In addition, the ring 27 together with the axis 20 forms a gap Δ. The clamp 7 consists of separate sectors 29 rigidly mounted on a common steel plate 30 to which the housings 8 of the hydraulic devices 6 for transmitting power are attached according to a predetermined algorithm. When this case 8 are located opposite the respective sectors 29.
Рассмотрим применение способа управления локальными усилиями в штампах листовой штамповки и работу дифференцированного прижимного устройства на примере формообразования детали коробчатого сечения. Стандартная технология листовой штамповки подразумевает применение газовых или механических пружин, при этом локальные усилия передаются на жесткий прижим. Величина усилия прижима выбирается из расчета, обеспечения течения металла в местах дислокации максимальных внутренних напряжений в начальный момент формообразования и распространяется на всю поверхность контакта прижима с деталью. По мере сжатия пружин ползуном усилие возрастает и не зависит от величины, необходимой для оптимального процесса формообразования. При этом могут возникнуть такие дефекты, как чрезмерное утонение вплоть до разрыва, либо утолщение вплоть до образования складок. Consider the application of the method of controlling local efforts in stamping sheet stamping and the work of the differentiated clamping device on the example of shaping the details of the box section. Standard sheet metal punching technology involves the use of gas or mechanical springs, with local efforts being transferred to a rigid clamp. The magnitude of the clamping force is chosen from the calculation, ensuring the flow of metal in the places of dislocation of maximum internal stresses at the initial moment of shaping and extends to the entire surface of the contact of the clamp with the part. As the spring is compressed by the slider, the force increases and does not depend on the value required for the optimal shaping process. In this case, such defects as excessive thinning up to rupture, or thickening up to wrinkling may occur.
В предлагаемом способе в процесс формообразования управление локальными усилиями происходит следующим образом. На начальном этапе производится расчет, позволяющий определить оптимальные локальные усилия прижима в разных зонах заготовки и в различные моменты процесса формообразования. Исходя из полученных данных, определяется необходимое количество и взаимное расположение секторов прижима 29, которые крепятся на упругую плиту 30, тем самым образуя прижим 7. К
каждому сектору 29 крепятся устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму. Прижим 7 и устройства 6 образуют дифференцированное прижимное устройство 5, которое позволяет управлять локальными усилиями в штампе. Процесс штамповки осуществляется посредством перемещения верхней плиты 1 вместе с пуансоном 3 и дифференцированным прижимным устройством 5 относительно нижней плиты 2, на которой закреплена матрица 4. В начальный момент времени дифференцированное прижимное устройство 5 зажимает заготовку с расчетными усилиями обеспечиваемыми устройствами 6 передачи усилия по заданному алгоритму. При этом величина усилия на каждом из секторов 29 различна и соответствует оптимальному значению для процесса формообразования в данный момент времени и в данной зоне прижима 7. Изменение усилия для каждого устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму определяется величиной зазоров δ или Δ. В следующий момент времени пуансон подходит к поверхности заготовки и начинает ее деформировать. При этом для обеспечения оптимальности процесса формообразования требуются изменения локальных усилий в секторах прижима 29. Дальнейшее деформирование заготовки также приводит к перераспределению локальных усилий в секторах прижима 29, которое продолжается до завершения процесса формообразования и обеспечивается управлением, осуществляемым устройством 6. In the proposed method in the process of shaping the management of local efforts is as follows. At the initial stage, a calculation is made, allowing to determine the optimal local clamping forces in different zones of the workpiece and at different points of the shaping process. Based on the data obtained, the required number and the relative position of the sectors of the clamp 29, which are mounted on the elastic plate 30, thereby forming the clamp 7. K each sector 29 are attached to the device 6 of the transmission of forces for a given algorithm. The clamp 7 and the device 6 form a differential clamping device 5, which allows you to control local efforts in the stamp. The punching process is carried out by moving the top plate 1 together with the punch 3 and the differentiated pressure device 5 relative to the bottom plate 2 on which the die 4 is fixed. At the initial time, the differential pressure device 5 clamps the workpiece with the calculated forces provided by the force transfer devices 6 according to a predetermined algorithm. The magnitude of the force on each of the sectors 29 is different and corresponds to the optimal value for the shaping process at a given time and in the given pressure zone 7. The change in the force for each force transfer device 6 according to a given algorithm is determined by the size of the gaps δ or Δ. The next time the punch comes to the surface of the workpiece and begins to deform it. At the same time, in order to ensure the optimality of the shaping process, changes in local efforts are required in the clamping sectors 29. Further deformation of the workpiece also leads to a redistribution of local efforts in the clamping sectors 29, which continues until the completion of the shaping process and is ensured by the control carried out by the device 6.
Предлагается два варианта исполнения гидравлического устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму и, соответственно, два варианта работы дифференцированного прижимного устройства. Рассмотрим оба варианта. Two versions of the hydraulic device for the transmission of force according to a given algorithm are proposed, and, accordingly, two options for the operation of a differentiated clamping device. Consider both options.
Работа гидравлического устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму по первому варианту осуществляется следующим образом. В начальный момент времени шток 9 и поршень 10 находятся в верхнем положении, при этом в полости под поршнем давление равно атмосферному давлению. При перемещении штока 9 вниз под действием верхней плиты 1
штампа, закрепленной на ползуне пресса, в полости под поршнем штока давление возрастает. Величина давления в этом случае определяется скоростью перемещения штока 9 и величиной зазора δ между внутренней поверхностью переменного сечения 12 колец 11 и периферийной поверхностью поршня 10. Скорость перемещения штока 9 зависит от скорости перемещения ползуна пресса и может изменяться до нуля. Кольца 1 1, установленные внутри корпуса 8, изготовлены с внутренними поверхностями переменного сечения 12. При прохождении периферийной поверхности поршня 10 относительно колец 11 изменяется величина зазора δ между ними. Изменение зазора δ позволяет регулировать скорость перетока рабочей жидкости из полости под поршнем 10 в полость над поршнем и, соответственно, осуществляет управление давлением в полости под поршнем 10, которое через корпус 8 передается на сектора прижима 29. Форма внутренних поверхностей колец 1 1 определяется расчетным путем из условия обеспечения оптимального процесса формообразования для данного сектора прижима и задает вместе с периферийной поверхностью поршня 10 алгоритм управления передачи усилия от ползуна пресса через верхнюю плиту к конкретному сектору прижима 29. Количество колец 11 зависит от сложности алгоритма управления. Рабочая жидкость в полости над поршнем перемещает воздушный поршень 15, сжимая пружину 17. Форма внутренних поверхностей колец 11 определяется расчетным путем из условия обеспечения оптимального процесса формообразования для данного сектора прижима и задает вместе с периферийной поверхностью поршня 10 алгоритм управления передачи усилия от ползуна пресса через верхнюю плиту к конкретному сектору прижима 29. При обратном движении штока 9 рабочая жидкость над полостью поршня 10 под действием веса корпуса 8 и прижима 7, а также накопленной энергии пружины 17 перетекает из полости над поршнем в полость под поршнем. Кольцо 14 предназначено для ограничения хода воздушного поршня 15. Уплотнительные кольца 16 препятствуют
проникновению рабочей жидкости в воздушную камеру, образованную воздушным поршнем 15, крышкой 13 и внутренними стенками корпуса 8. The operation of the hydraulic device 6 of the transmission of forces according to a given algorithm according to the first embodiment is as follows. At the initial time, the rod 9 and the piston 10 are in the upper position, while the pressure in the cavity under the piston is equal to the atmospheric pressure. When moving the rod 9 down under the action of the top plate 1 the stamp attached to the press slide in the cavity under the piston rod pressure increases. The pressure in this case is determined by the speed of movement of the rod 9 and the size of the gap δ between the inner surface of a variable section 12 of the rings 11 and the peripheral surface of the piston 10. The speed of movement of the rod 9 depends on the speed of movement of the press ram and can change to zero. The rings 1 1 installed inside the housing 8 are made with internal surfaces of variable cross-section 12. With the passage of the peripheral surface of the piston 10 relative to the rings 11, the size of the gap δ between them changes. Changing the gap δ allows you to adjust the flow rate of the working fluid from the cavity under the piston 10 into the cavity above the piston and, accordingly, controls the pressure in the cavity under the piston 10, which is transmitted through the housing 8 to the pressure sections 29. The shape of the inner surfaces of the rings 1 1 is determined by calculation from the condition for ensuring an optimal shaping process for this pressing sector, and specifies, together with the peripheral surface of the piston 10, an algorithm for controlling the transmission of force from the press slide through the upper plate It is specific to the clamping sector 29. The number of rings 11 depends on the complexity of the control algorithm. The working fluid in the cavity above the piston moves the air piston 15, compressing the spring 17. The shape of the inner surfaces of the rings 11 is determined by calculation from the condition of ensuring an optimal shaping process for this pressing sector and, together with the peripheral surface of the piston 10, sets the algorithm for controlling the transfer of pressure from the press slider through the top plate to a specific sector of the pressure 29. When reverse movement of the rod 9, the working fluid above the cavity of the piston 10 under the action of the weight of the housing 8 and the pressure 7, as well as the accumulated energy uu spring 17 flows from the cavity above the piston into the cavity below the piston. The ring 14 is intended to limit the stroke of the air piston 15. The sealing rings 16 prevent the penetration of the working fluid in the air chamber formed by the air piston 15, the lid 13 and the inner walls of the housing 8.
Работа гидравлического устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму по второму варианту осуществляется следующим образом. В начальный момент времени полый шток 18 и поршень 24 находятся в верхнем положении, при этом в полости под поршнем давление равно атмосферному давлению. При перемещении штока 18 вниз под действием верхней плиты 1 штампа, закрепленной на ползуне пресса, в полости под поршнем штока давление возрастает и прижимает кольцо 27 к торцевой поверхности полого поршня 18, которое перекрывает отверстия 25. Отверстие кольца 27 и наружная поверхность оси 20 образуют переменный зазор Δ, через который рабочая жидкость перетекает в полость, образованную осью 20 и внутренней поверхностью полого штока 18. Далее через радиальные отверстия 19 рабочая жидкость попадает в полость над поршнем 24. Величина давления под поршнем 24 в этом случае определяется скоростью перемещения штока 18 и величиной зазора Δ между отверстием кольца 27 и наружной поверхностью оси 20. Скорость перемещения штока 18 зависит от скорости перемещения ползуна пресса и может изменяться до нуля. Ось 20, имеющая переменное сечение, посредством резьбы 23 крепится к дну корпуса 8. При перемещении поршня 24 с кольцом 27 относительно оси 20 изменяется величина зазора Δ. Изменение зазора Δ позволяет регулировать скорость перетока рабочей жидкости из полости под поршнем 24 в полость над поршнем и, соответственно, осуществляет управление давлением в полости под поршнем 24, которое через корпус 8 передается на сектора прижима 29. Форма поверхности оси 20 определяется расчетным путем из условия обеспечения оптимального процесса формообразования для данного сектора прижима 29 и задает вместе с отверстием кольца 27 алгоритм управления передачи усилия от ползуна пресса через верхнюю плиту 1 к конкретному сектору прижима 29. Уплотнительные кольца 26, размещенные на поршне 24, препятствуют проникновению рабочей
жидкости в полость над поршнем, минуя зазор Δ. Рабочая жидкость в полости над поршнем перемещает воздушный поршень 15, сжимая пружину 17. При обратном движении штока 18 рабочая жидкость над полостью поршня 10 под действием веса корпуса 8 и прижима 7, а также накопленной энергии пружины 17 перемещает кольцо 27 до крайнего положения ограниченного кольцом 28 и перетекает через отверстия 25 из полости над поршнем в полость под поршнем. Кольцо 14 предназначено для ограничения хода воздушного поршня 15. Уплотнительные кольца 16 препятствуют проникновению рабочей жидкости в воздушную камеру, образованную воздушным поршнем 15, крышкой 13 и внутренними стенками корпуса 8. Уплотнительные кольца 22 препятствуют проникновению рабочей жидкости во внутреннюю полость штока 18. The operation of the hydraulic device 6 transmission of power according to a given algorithm according to the second variant is as follows. At the initial time, the hollow rod 18 and the piston 24 are in the upper position, while the pressure in the cavity under the piston is equal to the atmospheric pressure. When moving the rod 18 down under the action of the top plate 1 of the stamp attached to the press slider in the cavity under the piston of the rod, the pressure increases and presses the ring 27 to the end surface of the hollow piston 18, which closes the holes 25. The opening of the ring 27 and the outer surface of the axis 20 form a variable the gap Δ, through which the working fluid flows into the cavity formed by the axis 20 and the inner surface of the hollow stem 18. Next, through the radial holes 19, the working fluid enters the cavity above the piston 24. The pressure under the pore 24, it is then determined moving speed of the rod 18 and the size of the gap Δ between the orifice ring 27 and the outer surface of the axle 20. The speed of movement of the rod 18 depends on the speed of movement of the slide and the press can be changed to zero. The axis 20, having a variable cross-section, is fastened to the bottom of the housing 8 by means of the thread 23. As the piston 24 with the ring 27 moves relative to the axis 20, the gap size Δ changes. Changing the gap Δ allows you to adjust the flow rate of the working fluid from the cavity under the piston 24 into the cavity above the piston and, accordingly, controls the pressure in the cavity under the piston 24, which through the housing 8 is transferred to the pressing section 29. The shape of the surface of the axis 20 is determined by calculation from ensuring an optimal shaping process for this sector of the pressing 29 and, together with the opening of the ring 27, sets the algorithm for controlling the transfer of force from the press ram through the upper plate 1 to the specific production sector Izyma 29. Sealing rings 26, placed on the piston 24, prevent the penetration of the working fluid in the cavity above the piston, bypassing the gap Δ. The working fluid in the cavity above the piston moves the air piston 15, compressing the spring 17. When the rod 18 moves backward, the working fluid above the piston 10 cavity under the action of the weight of the housing 8 and the clamp 7, as well as the accumulated energy of the spring 17 moves the ring 27 to the extreme position limited by the ring 28 and flows through the holes 25 of the cavity above the piston into the cavity under the piston. The ring 14 is designed to limit the movement of the air piston 15. Sealing rings 16 prevent the penetration of working fluid into the air chamber formed by the air piston 15, the cover 13 and the inner walls of the housing 8. Sealing rings 22 prevent penetration of the working fluid into the internal cavity of the rod 18.
Результаты экспериментальных исследований показали, что при изменении зазора происходит существенное изменение локальных усилий. Был проведен ряд экспериментов со следующими входными значениями: The results of experimental studies have shown that when the gap changes, there is a significant change in local efforts. A series of experiments were conducted with the following input values:
- гидравлическое устройство 6 передачи усилия по заданному алгоритму выполненное по первому варианту; - hydraulic device 6 of the transmission of forces according to a given algorithm, made according to the first embodiment;
- диаметр поршня 10 равен 49 мм; - piston diameter 10 is 49 mm;
- величины зазоров 0,03, 0,04, 0,05 и 0,25 мм; - gaps 0.03, 0.04, 0.05 and 0.25 mm;
- вязкость рабочей жидкости ISO VG-10 (Mobil Velocite 6); - viscosity of working fluid ISO VG-10 (Mobil Velocite 6);
- пресс модели КЗ 732. - Press model KZ 732.
При значении зазора δ = 0,03 мм величина усилия составила 23,4 тонны, δ = 0,04 мм - 2,08 тонны, δ = 0,05 мм - 1 ,28 тонны и δ = 0,25 мм - 0,33 тонны. With the gap value δ = 0.03 mm, the magnitude of the effort was 23.4 tons, δ = 0.04 mm - 2.08 tons, δ = 0.05 mm - 1, 28 tons and δ = 0.25 mm - 0, 33 tons.
Результаты эксперимента с применением гидравлического устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму, выполненного по второму варианту с диаметром внутреннего отверстия кольца 27 равного 5 мм, следующие: при значении зазора Δ = 0,3 мм величина усилия составила 23,4 тонны, Δ = 0,38 мм - 2,08 тонны, Δ = 0,47 мм - 1,28 тонны и Δ = 2,04 мм - 0,33 тонны.
На фиг.18 и фиг.19 представлены графические зависимости изменения локальных усилий от величины зазора гидравлического устройства 6 передачи усилия по заданному алгоритму, выполненного по первому и второму варианту соответственно. Анализ графических зависимостей показал, что для устройства, изготовленного по первому варианту, область рационального использования лежит в диапазоне усилий от 0,5 тонны до 2,5 тонн, а для устройства по второму варианту - от 2 тонн до 11 тонн. Таким образом, можно сделать вывод о том, что эти устройства могут дополнять работу друг друга и использоваться в дифференцированном прижимном устройстве в зависимости от заданных условий процесса формообразования. The results of the experiment using a hydraulic device 6 for transmitting power according to a given algorithm, performed according to the second variant with a diameter of the inner hole of the ring 27 equal to 5 mm, are as follows: when the gap value Δ = 0.3 mm, the force amounted to 23.4 tons, Δ = 0, 38 mm - 2.08 tons, Δ = 0.47 mm - 1.28 tons and Δ = 2.04 mm - 0.33 tons. On Fig and Fig presents a graphical dependence of the change in local efforts on the size of the gap of the hydraulic device 6 of the transmission of forces for a given algorithm, made according to the first and second options, respectively. Analysis of graphical dependencies showed that for a device manufactured in the first embodiment, the area of rational use lies in the range of forces from 0.5 tons to 2.5 tons, and for the device according to the second option - from 2 tons to 11 tons. Thus, it can be concluded that these devices can complement each other's work and be used in a differentiated clamping device, depending on the set conditions of the shaping process.
Положительный эффект от применения предлагаемого технического решения заключается в следующем. Управление локальными усилиями прижима заготовки к матрице положительно влияет на процесс формообразования, расширяет технологические возможности, позволяя изготавливать детали из труднодеформируемых материалов, а также повышает точность изготовления деталей. Компактность дифференцированного прижимного устройства и возможность применения относительно простого и надежного управляющего органа, который может быть изготовлен для данной детали, позволяет устанавливать его в стандартные штампы, применяемые на универсальном оборудовании.
The positive effect from the application of the proposed technical solution is as follows. Managing the local efforts of pressing the workpiece to the matrix has a positive effect on the process of shaping, expands technological capabilities, allowing you to make parts from hard-to-deform materials, and also increases the accuracy of parts manufacturing. The compactness of the differentiated clamping device and the possibility of using a relatively simple and reliable governing body that can be manufactured for this part allows it to be installed in standard dies used on universal equipment.