RU169195U1

RU169195U1 - DEVICE FOR PROCESSING SHEET MATERIAL PRESSURE

Info

Publication number: RU169195U1
Application number: RU2016105199U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Абубакар Абдрахманович Мусаев; Магомед Абдулович Бетрахмадов
Original assignee: Анвар Юсуфович Боташев; Абубакар Абдрахманович Мусаев
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Данная полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию, и может быть использована для получения деталей из листового материала, преимущественно в мелкосерийном производстве.Устройство содержит размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра. Отличительной особенностью данного устройства является то, что оно содержит дополнительную камеру сгорания, снабженную узлом зажигания топливной смеси и соединенную каналом с камерой сгорания, причем камера сгорания соединена с надпоршневой полостью рабочего цилиндра кольцевым зазором между поршнем и корпусом, а на торце поршня установлен эластичный диск.This utility model relates to mechanical engineering, in particular to forging and stamping equipment, and can be used to obtain parts from sheet material, mainly in small-scale production. The device contains a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located, and is rigidly connected to the housing of the shabot, on which the tool is fixed, and in the wall of the working cylinder there is a site for supplying the fuel mixture to the piston cavity of the working cylinder. A distinctive feature of this device is that it contains an additional combustion chamber equipped with an ignition unit for the fuel mixture and connected by a channel to the combustion chamber, the combustion chamber being connected to the piston cavity of the working cylinder by an annular gap between the piston and the housing, and an elastic disk is installed on the end face of the piston.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию, и предназначена для использования преимущественно в мелкосерийном производстве.The proposed utility model relates to mechanical engineering, in particular to forging and stamping equipment, and is intended for use mainly in small-scale production.

Известны устройства для штамповки листового материала, содержащие камеру сгорания, жесткосоединенную с матрицей, в которой осуществляется процесс штамповки (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - с. 59). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании топливной смеси в камере сгорания. В связи с тем что давление продуктов сгорания имеет сравнительно невысокое значение, порядка 20…25 МПа, эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.Known devices for stamping sheet material containing a combustion chamber, rigidly connected to a matrix in which the stamping process is carried out (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed methods of metal processing. - L .: Engineering, 1975. - p. 59 ) In these devices, the stamping process is carried out under the action of the gas pressure generated during the combustion of the fuel mixture in the combustion chamber. Due to the fact that the pressure of the combustion products is relatively low, about 20 ... 25 MPa, these devices are used for stamping thin-walled parts of simple shape.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является импульсная машина для обработки давлением листового материала, содержащая размещенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, в полости которого расположен шток с узлом крепления инструмента, причем в стенке рабочего цилиндра размещены дополнительные узлы для подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра и ее зажигания, а на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнена полость, соединенная с надпоршневой полостью рабочего цилиндра каналами, перекрываемыми обратным клапаном (патент на полезную модель РФ №114893, МПК B21J 7/24).The closest analogue to the claimed object is a pulse machine for processing sheet material, containing a combustion chamber located in the housing with the fuel mixture supply and ignition units and a working cylinder in which the piston is located, and a rammer rigidly connected to the housing, in the cavity of which the stem with the assembly is located fastening the tool, and in the wall of the working cylinder there are additional nodes for feeding the fuel mixture into the supra-piston cavity of the working cylinder and its ignition, and at the free end of the working of which a plate is installed in the cylinder, in which a cavity is made connected to the supra-piston cavity of the working cylinder with channels blocked by a non-return valve (utility model patent of the Russian Federation No. 114893, IPC B21J 7/24).

Недостаток известной машины заключается в следующем. В период рабочего хода машины под действием поршня, движущегося под давлением продуктов сгорания, образующихся в камере сгорания, осуществляется сжатие топливной смеси в надпоршневой полости рабочего цилиндра. При сгорании этой смеси на поверхности штампуемой заготовки создается давление, значительно превосходящее давление в камере сгорания.A disadvantage of the known machine is as follows. During the stroke of the machine, under the action of a piston moving under pressure from the combustion products generated in the combustion chamber, the fuel mixture is compressed in the nadporshne cavity of the working cylinder. When this mixture is burned, a pressure is created on the surface of the stamped workpiece that significantly exceeds the pressure in the combustion chamber.

Однако несмотря на это величина давления продуктов сгорания не достаточна для обеспечения штамповки деталей, имеющих значительную толщину, в частности стальных деталей толщиной более 2-2,5 мм. Это ограничивает технологические возможности данного технологического устройства.However, despite this, the pressure of the combustion products is not sufficient to ensure stamping of parts having a significant thickness, in particular steel parts with a thickness of more than 2-2.5 mm. This limits the technological capabilities of this technological device.

Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей устройства путем повышения давления на поверхности обрабатываемой заготовки.The technical task of the utility model is to expand the technological capabilities of the device by increasing the pressure on the surface of the workpiece.

Технический результат достигается тем, что устройство для обработки давлением листового материала содержит размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жесткосоединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра. Кроме того, устройство содержит дополнительную камеру сгорания, снабженную узлом зажигания топливной смеси и соединенную каналом с камерой сгорания, причем камера сгорания соединена с надпоршневой полостью рабочего цилиндра кольцевым зазором между поршнем и корпусом, а на торце поршня установлен эластичный диск.The technical result is achieved by the fact that the device for processing sheet metal pressure comprises a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located and rigidly connected to the shabot housing on which the tool is mounted, and a node for supplying the fuel mixture to the over-piston is located in the wall of the working cylinder cavity of the working cylinder. In addition, the device contains an additional combustion chamber equipped with an ignition unit for the fuel mixture and connected by a channel to the combustion chamber, the combustion chamber being connected to the supra-piston cavity of the working cylinder by an annular gap between the piston and the housing, and an elastic disk is installed on the end face of the piston.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1 и 2: на фиг. 1 показан продольный разрез устройства, а на фиг. 2 - поперечный его разрез. Устройство содержит корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, в котором расположен поршень 4, и шабот 5, соединенный при помощи болтов 6 и гаек 7 с корпусом 1. В шаботе 5 установлена матрица 8, служащая в качестве инструмента. В стенке рабочего цилиндра 3 размещены впускной клапан 9 и выпускной клапан 10. В камере сгорания 2 установлена гильза 11, на которую опирается поршень 4. В верхней части гильзы 11 выполнены окна 12. Камера сгорания 2 через окна 12 и кольцевой зазор 13 между поршнем 4 и корпусом 1 сообщена с надпоршневой полостью 14 рабочего цилиндра 3. На торце поршня 4 установлен эластичный диск 15, изготовленный, например, из резины. К корпусу 1 присоединена дополнительная камера сгорания 16, снабженная свечей зажигания 17. Дополнительная камера сгорания 16 через расширяющийся канал 18 соединена с камерой сгорания 2. В нижней части корпуса 1 установлен выпускной клапан 19. В верхней части корпуса 1 выполнена кольцевая полость 20, в которой установлен кольцевой поршень 21. Обрабатывающая заготовка 22 расположена между шаботом 5 и кольцевым поршнем 21.The proposed device is presented in FIG. 1 and 2: in FIG. 1 shows a longitudinal section of the device, and in FIG. 2 - transverse section. The device comprises a housing 1, in which a combustion chamber 2 and a working cylinder 3 are located, in which a piston 4 is located, and a shabot 5, connected by means of bolts 6 and nuts 7 to the body 1. In the shabot 5, a matrix 8 is installed, which serves as a tool. An intake valve 9 and an exhaust valve 10 are located in the wall of the working cylinder 3. A sleeve 11 is installed in the combustion chamber 2, on which the piston 4 is supported. Windows 12 are made in the upper part of the sleeve 11. The combustion chamber 2 through the windows 12 and the annular gap 13 between the piston 4 and the housing 1 is in communication with the over-piston cavity 14 of the working cylinder 3. At the end of the piston 4 there is an elastic disk 15 made, for example, of rubber. An additional combustion chamber 16, equipped with spark plugs 17, is connected to the housing 1. An additional combustion chamber 16 is connected through the expanding channel 18 to the combustion chamber 2. An exhaust valve 19 is installed in the lower part of the housing 1. An annular cavity 20 is made in the upper part of the housing 1, in which an annular piston 21 is installed. A workpiece 22 is located between the cap 5 and the annular piston 21.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Выпускные клапаны 10 и 19 закрываются. В кольцевую полость 20 подается под давлением рабочая жидкость или сжатый воздух. При этом кольцевой поршень 21 осуществляет зажим фланцевой части заготовки 22. Затем через впускной клапан 9 в надпоршневую полость 14 подается горючий газ, например пропан-бутан. Газ из этой полости через кольцевой зазор 13 и окна 12 гильзы 11 поступает в камеру сгорания 2, а из нее через канал 18 поступает в дополнительную камеру сгорания 16. Затем через впускной клапан 9 в надпоршневую полость 14 подается сжатый воздух. При этом сжатый воздух, вытесняя горючий газ из полости 14, через кольцевой зазор 13 и окна 12 поступает в камеру сгорания 2 и далее в дополнительную камеру сгорания 16. В результате этого в камере сгорания 2 и в дополнительной камере сгорания 16 образуется топливная смесь, а надпоршневая полость заполняется сжатым воздухом. При помощи свечи 17 топливная смесь в дополнительной камере сгорания 16 поджигается. Одновременно подается сигнал на открытие выпускного клапана 10. Ввиду малости объема дополнительной камеры сгорания 16 топливная смесь в ней быстро сгорает, и из нее через канал 18 выбрасывается факел пламени в камеру сгорания 2. Это обеспечивает интенсивное сгорание топливной смеси в камере сгорания 2. Общая длительность процесса сгорания топливной смеси в обеих камерах сгорания составляет порядка 0,02…0,03 с. За это время поршень 4 не успевает существенно переместиться. В результате сгорания топливной смеси давление в камере сгорания резко повышается, а давление в надпоршневой полости 14 падает вследствие выпуска воздуха из нее через выпускной клапан 10. Под действием давления продуктов сгорания поршень 4 с диском 15 разгоняется вверх. Эластичный диск 15 при соприкосновении с заготовкой 22 деформирует ее. Процесс штамповки осуществляется благодаря накопленной кинетической энергии поршня 4.The operation of the device is as follows. Exhaust valves 10 and 19 are closed. A working fluid or compressed air is supplied into the annular cavity 20 under pressure. In this case, the annular piston 21 clamps the flange part of the workpiece 22. Then, through the inlet valve 9, combustible gas, for example propane-butane, is supplied into the over-piston cavity 14. Gas from this cavity through the annular gap 13 and the window 12 of the sleeve 11 enters the combustion chamber 2, and from it through the channel 18 enters the additional combustion chamber 16. Then, compressed air is supplied through the inlet valve 9 to the over-piston cavity 14. In this case, compressed air, displacing combustible gas from the cavity 14, through the annular gap 13 and the window 12 enters the combustion chamber 2 and then into the additional combustion chamber 16. As a result, a fuel mixture is formed in the combustion chamber 2 and in the additional combustion chamber 16, and the piston cavity is filled with compressed air. Using a candle 17, the fuel mixture in the additional combustion chamber 16 is ignited. At the same time, a signal is given to open the exhaust valve 10. Due to the small volume of the additional combustion chamber 16, the fuel mixture quickly burns out and a flame is emitted from the combustion chamber through channel 18 into the combustion chamber 2. This ensures intensive combustion of the fuel mixture in the combustion chamber 2. Total duration the process of combustion of the fuel mixture in both combustion chambers is about 0.02 ... 0.03 s. During this time, the piston 4 does not have time to move significantly. As a result of combustion of the fuel mixture, the pressure in the combustion chamber rises sharply, and the pressure in the supra-piston cavity 14 drops due to the release of air from it through the exhaust valve 10. Under the action of the pressure of the combustion products, the piston 4 with the disk 15 accelerates upward. The elastic disk 15 in contact with the workpiece 22 deforms it. The stamping process is carried out thanks to the accumulated kinetic energy of the piston 4.

После окончания процесса обработки заготовки 22 открывается выпускной клапан 19, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2 и рабочего цилиндра 3. После этого поршень 4 с диском 15 под действием сил тяжести опускается в исходное положение. Затем, отвинтив гайки 7, шабот 5 отсоединяется от корпуса 1, и из матрицы 8 извлекается полученная деталь. После этого на поверхность кольцевого поршня 21 устанавливается новая заготовка, и шабот 5 присоединяется к корпусу 1. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.After the processing of the workpiece 22, the exhaust valve 19 opens, and the combustion products are discharged from the combustion chamber 2 and the working cylinder 3. After that, the piston 4 with the disk 15 is lowered by gravity to its original position. Then, unscrewing the nuts 7, the shabot 5 is disconnected from the housing 1, and the obtained part is extracted from the matrix 8. After that, a new workpiece is installed on the surface of the annular piston 21, and the step 5 is attached to the housing 1. Next, the working cycle of the device is repeated in the same sequence.

В предложенном устройстве давление на поверхности обрабатываемой заготовки, необходимое для ее деформирования, создается за счет кинетической энергии поршня и не ограничено давлением продуктов сгорания. Благодаря этому соответствующим подбором массы поршня, объемов камеры сгорания и рабочего цилиндра, давления топливной смеси можно обеспечить на поверхности заготовки значительно большее давление, чем в известном устройстве. Это дает возможность получать детали из листового материала толщиной до 8…10 мм, что существенно расширяет технологические возможности данного устройства.In the proposed device, the pressure on the surface of the workpiece, necessary for its deformation, is created due to the kinetic energy of the piston and is not limited by the pressure of the combustion products. Due to this, by appropriate selection of the mass of the piston, the volumes of the combustion chamber and the working cylinder, the pressure of the fuel mixture, it is possible to provide significantly greater pressure on the surface of the workpiece than in the known device. This makes it possible to obtain parts from sheet material up to 8 ... 10 mm thick, which significantly expands the technological capabilities of this device.

Claims

A device for processing sheet material by pressure, containing a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located and rigidly connected to the housing of the shabot on which the tool is mounted, and in the wall of the working cylinder there is a unit for supplying the fuel mixture to the over-piston cavity of the working cylinder, characterized in that it is provided with an additional combustion chamber connected to the combustion chamber by a channel with an ignition unit of the fuel mixture installed in the combustion chamber by a sleeve with windows, wherein the piston is made with an elastic disk mounted on the end face, mounted on the said sleeve and placed in the working cylinder with an annular gap with the possibility of displacement through the said windows and an annular gap of compressed air from the above-piston region into the combustion chamber and an additional combustion chamber.