Устройство для импульсного формообразования

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Петраковский Владимир Степанович Журавский Александр Юльянович Здор Геннадий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для импульсного формообразования, включающее силовую камеру с рабочей средой и матрицу с отверстиями для выхода воздуха, отличающееся тем, что матрица выполнена с подвижным элементом, расположенным в полости матрицы с возможностью возвратно-поступательного движения и прижатым к заготовке в исходном положении, а отверстия в основании матрицы выполнены в виде окон, соединенных с атмосферой. 59332010.02.28 Полезная модель относится к области импульсной обработки металлов давлением и может быть использовано для штамповки изделий из тонколистовых материалов, преимущественно при выполнении формообразующих операций. Широко известны многочисленные устройства для импульсной штамповки тонколистовых материалов, которые, как правило, содержат силовую камеру, рабочую жидкость,матрицу и систему вакуумирования полости матрицы. Система вакуумирования необходима для получения качественных деталей, т.к. процесс деформации происходит очень быстро (100-200 мкс), и воздух не успевает удалиться из полости матрицы через зазоры. Создается сопротивление движению заготовки. Возможно даже ее обратное выпучивание. Вакуумирование устраняет этот недостаток. Существует множество конструктивных схем для осуществления процесса вакуумирования полости матрицы. В частности широко известно устройство для взрывного вакуумирования 1, когда не требуется вакуумный насос, а отсос воздуха осуществляется за счет быстрого перемещения поршня под действием энергии взрыва. Такая система взрывного вакуумирования достаточно громоздка и затратна и в обычных производственных условиях использовать ее нельзя, т.к. для проведения работ со взрывными веществами необходимо отдельное (специальное) помещение. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, его протопиту является устройство для импульсной штамповки, содержащее силовую камеру, рабочую жидкость,матрицу, систему вакуумирования, состоящую из вакуумного насоса системы каналов и трубопроводов с органами управления 2. Основным недостатком известного устройства является необходимость использования достаточно дорогой системы вакуумирования. При этом система каналов предусматривает изготовление небольших отверстий соизмеримых с толщиной заготовки на зеркале матрицы. Заготовка в конце процесса деформации обязательно впечатывается в эти отверстия, теряется товарный вид детали и требуются дополнительные затраты на устранение этого недостатка. Задачей предлагаемой полезной модели является снижение трудоемкости и повышение качества изготавливаемых деталей. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для импульсного формообразования, включающем силовую камеру с рабочей средой и матрицу с отверстиями для выхода воздуха, матрица выполнена с подвижным элементом, расположенным в полости матрицы с возможностью возвратно-поступательного движения и прижатым к заготовке в исходном положении, а отверстия в основании матрицы выполнены в виде окон, соединенных с атмосферой. Сущность заявляемого технического решения заключается в устранении воздушного зазора между деформируемой заготовкой и матрицей. Конструкция предлагаемого устройства исключает подпор воздуха без использования вакуумной системы. Подпружиненный упор в исходном положении контактирует с заготовкой и имеет возможность возвратно-поступательного движения вдоль оси матрицы. В дне матрицы выполнены окна, соединенные с атмосферой. При приложении нагрузки к заготовке начинается ее движение вниз совместно с упором, а воздух свободно вытесняется из полости матрицы через окна в атмосферу, практически не оказывая сопротивления перемещению заготовки. В конечной стадии процесса упор прижимается ко дну матрицы и перекрывает окна. При такой схеме откачка воздуха не требуется, что в целом значительно упрощает конструкцию штамповой оснастки. После извлечения готовой детали упор поднимается в требуемое положение под действием пружины. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство включает силовую камеру 1, внутренняя полость которой заполняется рабочей средой (жидкостью) 2, заготовку 3, устанавливаемую на матрице 4. С нижней стороны заготовки к матрице поджимается упор 5 при помощи пружины 6. В основании матрицы выполнены специальные окна 7, соединенные с атмосферой. 2 59332010.02.28 Предлагаемое устройство работает следующим образом. Заготовку 3 укладывают на матрицу 4. В этом положении подпружиненный упор 5 прижимается к заготовке (Пружина 6 подобрана таким образом, что упоркасается заготовки). Затем матрица с заготовкой поднимается вверх и прижимается к силовой камере 1(механизм подъема на чертеже не показан). Далее внутренняя полость силовой камеры заполняется рабочей жидкостью и производится электрический заряд в жидкости (или взрыв взрывчатого вещества, или удар быстролетящего бойка по жидкости), создавая в ней импульс высокого давления, под действием которого заготовка с подпружиненным упором начинает движение (деформироваться) в полость матрицы. Воздух, находящийся между упором и дном матрицы, через окна 7 выталкивается в атмосферу. При такой схеме удаления воздуха из полости матрицы сопротивление перемещению заготовки с упором возрастает незначительно по сравнению с общим усилием деформирования. При этом заготовка все время находится в контакте с гладкой верхней поверхностью упора. Деталь получается качественной и не требует доработок. После этого матрица опускается вниз и извлекается готовая деталь. Устройство готово к совершению следующего цикла. Было изготовлено заявляемое устройство для изготовления цилиндрического стакана 80 мм и высотой 40 мм под заготовку толщиной 1 мм из стали 08 кп. Импульсное давление создавали ударом быстролетящего бойка по жидкости. Давление в аккумуляторе пресса, необходимое для штамповки этой детали составило Р 4,3 атм. Изготовлена опытная партия деталей в количестве 25 шт по двум вариантам при одних и тех же режимах штамповки. Детали подвергнуты визуальному осмотру и измерению контролируемых параметров. На деталях, изготовленных с использованием заявляемого устройства, дефектов на лицевой поверхности не обнаружено. Все контролируемые параметры соответствовали техническим требованиям чертежа. Дальнейшая доработка этих деталей не требуется. На деталях, изготовленных по прототипу на лицевой стороне заметны отпечатки от вакуумных отверстий, которые являются недопустимыми. Для их устранения проводили дополнительную обработку деталей шлифовкой. Таким образом, при изготовлении деталей с использованием заявляемого устройства,трудоемкость уменьшается на величину затрат, требуемых на проведение дополнительной шлифовки. В денежном выражении это составило 650 руб. за штуку при использовании заявляемого устройства и 1100 руб. за штуку при использовании прототипа. Кроме того,штамповая оснастка, изготовленная по прототипу на 20-30 дороже предлагаемого варианта за счет применения вакуумной системы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3