Взрывное формообразование трубчатых деталей

Такое техническое решение позволяет значительно уменьшить величину массы, воздействующей на заготовку при ее деформировании, и сообщать ударному телу посредством сравнительно легкого бойка заданные скорость и энергию удара. При этом подбором соответствующего количества взрывчатого вещества и величины давления, под которым его подают во взрывную камеру, можно ударному телу сообщать заданную энергию удара при заданной скорости удара. Тем самым обеспечивается возможность обработки на предлагаемом молоте деталей различных типоразмеров, а, следовательно, значительно расширяются его технологические возможности.

Возможность осуществления осевых установочных перемещений корпуса основного силового цилиндра позволяет подводить верхний инструмент к заготовке, размещенной на нижнем инструменте, на расстояние, меньшее величины хода поршня дополнительного силового цилиндра.

Кроме того, такое техническое решение возврата ударного тела в исходное положение позволяет исключить из конструкции молота гидроцилиндры, смонтированные в нижней части силовой рамы, и освободить тем самым зону деформирования заготовки.

Целесообразно, чтобы в надпоршневой полости дополнительного силового цилиндра было размещено упругое тело для воздействия через него бойка на поршень этого силового цилиндра.

Это дает возможность применять поршни дополнительного силового цилиндра с площадью поперечного сечения равной или существенно отличной от площади поперечного сечения бойка для обеспечения возможности варьирования величиной энергии удара постоянной скорости удара.

Кроме того, наличие упругого тела между бойком и поршнем дополнительного силового цилиндра обеспечивает уменьшение напряжений в бойке и упомянутом поршне при их соударении, что снижает износ бойка и поршня и повышает надежность молота.

Целесообразно в качестве упругого тела взять жидкость. В данном техническом решении заключается простота обеспечения заданной формы упругого тела, удобнее заполнение полости с переменным сечением, а также незначительный коэффициент трения.

Отношение массы поршня дополнительного силового цилиндра с верхним инструментом к массе бойка равно отношению квадратов площадей поперечных сечений поршня и бойка.

При этом целесообразно, чтобы площадь поперечного сечения поршня дополнительного силового цилиндра была равна площади поперечного сечения бойка, а также существенно больше или меньше ее.

Такие технические решения дают возможность сообщать поршню дополнительного силового цилиндра энергию удара, величину которой можно менять в широких пределах при неизменной скорости удара верхнего инструмента по заготовке путем изменения кинетической энергии и скорости перемещения бойка. В результате этого, применяя поршни с различной площадью поперечного сечения, на одном и том же молоте можно обрабатывать заготовки различных типоразмеров, что значительно расширяет технологические возможности молота.

Согласно поставленной задаче необходимо чтобы отношение массы поршня дополнительного силового цилиндра с верхним инструментом к массе бойка было меньше отношения квадратов площадей поперечных сечений поршня и бойка, имеющего в результате этого возможность сообщения верхнему инструменту дополнительного импульса давления.

Это позволяет обрабатывать детали и сдвоенным ударом с малой паузой между ударами. Возможность изменения отношения величин энергии этих ударов также расширяет технологические возможности молота.

Целесообразно также, чтобы отношение массы поршня дополнительного силового цилиндра с верхним инструментом к массе бойка было больше отношения квадратов площадей поперечных сечений поршня и бойка, при этом полость штока основного силового цилиндра сообщена с атмосферой каналом, выполненным в стенке указанного штока на расстоянии от его торца, несколько большем длины бойка.

При таком техническом решении боек получает возможность вернуться в исходное положение под действием упругих сил, возникающих в упругом теле при взаимодействии бойка с поршнем дополнительного силового цилиндра через означенное круглое тело. Боек, опускаясь ниже указанного канала, дает возможность сообщения полости штока с атмосферой, в результате чего газы из взрывной камеры и полости штока выбрасываются через этот канал в атмосферу, давление над бойком падает и не препятствует возврату бойка в исходное положение. Это ведет, кроме того, к повышению производительности молота.

Боек и полый шток с закрепленным на нем дополнительным силовым цилиндром установлены с возможностью совместного перемещения в основном силовом цилиндре, подпоршневая полость которого сообщена с пневмомагистралью, где вмонтировано известное устройство для снижения давления в этой подпоршневой полости, и в результате такого совместного перемещения осуществляется предварительный подвод верхнего инструмента к заготовке и высокоскоростное ее деформирование при воздействии бойка на поршень дополнительного силового цилиндра через упругое тело. Это позволяет осуществить высокоскоростное деформирование заготовки со скоростью, возрастающей от нуля до заданной.

Такое техническое решение дает возможность осуществлять на предлагаемом молоте обработку трубчатых, листовых заготовок, а также другие виды обработки.

Коллективом совместно с автором разработан и создан многоцелевой высокоскоростной молот взрывного действия, который запатентован за рубежом в шести странах [155?160].

Высокоскоростной молот взрывного действия включает в себя (рис. 20) жестко закрепленную на фундаменте станину 2 с двумя стойками-кронштейнами и основанием.

В направляющих станины 2 на гидрогазовых амортизаторах 4 подвижно с возможностью вертикальных перемещений установлена силовая рама 3. Последняя имеет основание 5 с коническим гнездом А и переходными конусами 6, предназначенными для установки и запирания сменных матриц 7 различных габаритов.

В верхней части силовой рамы 3 резьбовой гайкой 11 и гидромеханическим замком 12 фиксируется направляющий ствол с полым рабочим штоком 9 и снаряд-бойком 10. Он может перемещаться гидроцилиндрами 13 и включает взрывную камеру 14 с зазором 15, предназначенными для установки и подрыва заряда пороха 1.

Перед выстрелом снаряд-боек 10 фиксируется во взрывной камере в исходном положении пружинными стопорами.

В нижней части штока на буксе крепится уплотнительный элемент рабочей штамповой оснастки 16.

Путем простых наладок штамповой оснастки 7 и 16, выбора необходимой дозы заряда пороха 1 и массы снаряда-бойка 10 молот настраивается на выполнение технологических процессов обработки трубчатых деталей.

При штамповке трубчатых деталей (рис. 23) заготовку 19 устанавливают в матрицу 7 с уплотняющей оснасткой 16.

Рис. 23. Схема штамповки трубчатых деталей:7 - сменная матрица; 8 - ствол; 16 - уплотняющая штамповая оснастка; 18 - букса; 19 - заготовка детали.

Ствол 8 гидроцилиндром 13 опускается до упора в матрицу 7 и фиксируется в этом положении гайкой 11 и гидромеханическим замком 12.

При этом штоки 17 гидроцилиндров 13 внедряются в гидравлические полости В амортизаторов 4, вследствие чего силовая рама 3 поднимается над станиной 2 на расстояние, обеспечивающее гашение ударных нагрузок на фундамент и плавную остановку подвижных элементов молота после удара.

Внутренняя полость заготовки заполняется водой до сливных отверстий в буксе 18, одновременно во взрывную камеру 14 устанавливают заряд пороха 1 и запирают затвор 15. После этого производится подрыв заряда пороха и под действием давления пороховых газов снаряд-боек 10 разгоняется по стволу до требуемой скорости и в конце хода ударяет по зеркалу воды, создавая в ней высокое давление, которое, воздействуя на заготовку, деформирует ее по внутренней полости матрицы, образуя, таким образом, нужную деталь.

После этого стравливают оставшееся давление пороховых газов из камеры сгорания, открывают затвор 15 и возвращают снаряд-боек 10 в исходное положение, открывая гидромеханический замок 12, поднимают ствол 8 вверх. Вытолкнув штамп 7 из конического гнезда технологического блока, раскрывают его и извлекают готовую деталь.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОЛОТА

Максимальная энергия удара, кгс•м 25000

Скорость соударения, м/с до 300

Максимальный вес заряда, кг 0,25

Диаметр снаряд-бойка, мм 84

Масса снаряд-бойка, кг от 1 до 22

Усилие затяжки матриц, кг 50000

Энергоноситель порох «Сокол»

Продолжительность цикла, мин 1-3

Габаритные размеры в плане, мм 2200х1500

Высота молота над уровнем пола, мм 4500

Масса молота, кг 10500

Создана также пороховая установка для формообразования концов трубопроводов - УФКТП-16/60, которая имеет следующие технические характеристики:

1. Наибольшее давление пороховых газов

полости камеры сгорания, н/см² 40000

2. Наибольшая масса порохового заряда, г 5

3. Размеры формуемых труб, мм

наружный диаметр 16?60

толщина стенки 0,5?2,5

4. Наибольшее усилие на штоке гидроцилиндра

герметизации внутренней полости заготовки, н 40000

5. Усилие на штоке гидроцилиндра зажима

матриц, н 11500

6. Объем камеры сгорания, см³ 20?80

7. Габаритные размеры установки без

пульта управления, мм

длина 1130

ширина 720

высота 2000

8. Масса установки, кг 1180

На установке УФКТП-16/60 (рис. 24) заготовка трубы 1 монтируется на конец оправки 17 с эластичной втулкой 19 до упора в опорную шайбу 6 и зажимается с помощью цилиндра зажима полуматриц 18, клина 5, рамки 4 в полуматрицах 3 и 2. Эластичная втулка 19 предварительно затягивается цилиндром предварительного зажима уплотнения 14.

Порох из бункера 13, установленного на корпусе 23, заполняет полость мерной шайбы 20 и при открывании затвора 10 с помощью цилиндра поворота и открывания затвора 16 путем вращения зубчатого сектора 7, перемещения до упора рейки 8, поворачивающей сам затвор 10, а при дальнейшем движении штока цилиндра 16 и поворота рычага затвора 9 производится передвижение ползуна до затвора дозы пороха из мерной шайбы 20 через питатель21 в камеру сгорания 22. затем затвор 10 запирает через уплотнительное кольцо 11 камеру сгорания 22, производится поджиг пороха зональной свечой 15 и выделяющиеся при сгорании пороха газы по каналу оправки 17 через эластичное уплотнение 19 деформирующий заготовку 1.

После выполнения операции раскрывают полуматрицы 3 и извлекают деталь.

Рис. 24. Схема установки УФКТП-16/60:

1 - заготовка трубы;

2, 3 - полуматрицы;

4 - рамка;

5 - клин;

6 - опорная шайба;

7 - зубчатый сектор;

8 - рейка;

9 - рычаг затвора;

10 - затвор;

11 - уплотнительное кольцо;

12 - ползун дозатора пороха;

13 - бункер;

14 - цилиндр предварительного зажима уплотнения;

15 - запальная свеча;

16 - цилиндр поворота и открывания затвора;

17 - оправка;

18 - цилиндр поворота и открывания затвора;

19 - эластичная втулка;

20 - мерная шайба;

21 - питатель;

22 - камера сгорания;

23 - корпус.

Размещено на Allbest.ru