Устройство для штамповки обкатыванием

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для штамповки заготовок инструментом, совершающим сложное колебательное движение. Устройство содержит верхний инструментодержатель и механизм его колебания, выполненный в виде двух приводных втулок, расположенных одна в другой. Внутренняя втулка связана с валом первого двигателя промежуточным звеном, а внешняя втулка выполнена с зубчатым венцом, связанным шестерней с валом второго двигателя. Внутренняя втулка снабжена зубчатым венцом, а ее ось расположена на биссектрисе угла наклона оси инструментодержателя, промежуточное звено выполнено в виде шестерни с внутренним и наружным и зубчатым венцом, при этом внутренний венец связан с зубчатым венцом внутренней втулки, а наружный венец промежуточных шестерен - с зубчатым венцом наружной втулки. Механизм передачи осевого усилия выполнен в виде сферической шайбы, размещенной на хвостовике инструментодержателя и контактирующей с ответной сферической поверхностью верхней опоры, размещенной в кольцевой расточке гильзы, охватывающей нижнюю опору, причем центры радиусов сферы верхней и нижней опор совпадают. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для штамповки заготовок инструментом, совершающим сложное колебательное движение.

Известно устройство для штамповки обкатыванием, содержащее станину, выполненную в виде стянутых колоннами верхней и нижней траверс, нижний инструментодержатель и размещенный на верхней траверсе сферодвижный механизм, выполненный в виде верхнего инструментодержателя со сферической опорной поверхностью и хвостовиком, установленным во втулке и связанным посредством промежуточных звеньев с валами двигателей (авт.св. СССР N 517514, кл. B 30 B 15/00, 1974).

Недостатком известного устройства является его ограниченные технологические возможности, поскольку конструкция устройства позволяет реализовать только один вид движения инструмента, а именно по сфере. Кроме того, в известном устройстве нельзя изменять угол наклона оси верхнего инструментодержателя.

Это обстоятельство существенно сужает номенклатуру штампуемых деталей ложного рельефа, например, шестерен, звездочек и других деталей произвольной формы в плане.

Другим недостатком является недостаточная надежность в эксплуатации, обусловленная тем, что оно не снабжено устройством разгрузки от осевых усилий верхнего инструментодержателя в начальный перед деформированием момент времени, когда давление масла, нагнетаемого в нижнюю сферическую опору, вызывает осевые усилия, действующие на упорные подшипники. Кроме того, при такой конструкции практически невозможно обеспечить запирание масла в нижней опоре качения, вследствие чего происходит ее интенсивный износ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее станину, верхний инструментодержатель и механизм его колебания, выполненный в виде двух приводных втулок, расположенных одна внутри другой и связанных промежуточными звеньями валами соответственно первого и второго двигателей [1] Недостатком этого устройства является то, что его нельзя использовать на универсальном оборудовании, что приводит к увеличению капитальных затрат при его реализации.

Кроме того, поскольку в известном устройстве передача крутящего момента на внутреннюю втулку осуществляется посредством шпоночного соединения, ограничивается мощность и уменьшается надежность устройства в эксплуатации, что в свою очередь сужает номенклатуру штампуемых деталей до диаметра 200-250 мм.

Задача изобретения расширение технических возможностей, повышение надежности.

Поставленная задача достигается тем, внутренняя втулка снабжена зубчатым венцом, а ее ось расположена на биссектрисе угла наклона оси инструментодержателя, промежуточное звено выполнено в виде шестерни с внутренним и наружным и зубчатым венцом, при этом внутренний венец связан с зубчатым венцом внутренней втулки, а наружный венец посредством промежуточных шестерен -с зубчатым венцом наружной втулки; механизм передачи осевого усилия выполнен в виде сферической шайбы, размещенной на хвостовике инструментодержателя и контактирующей с ответной сферической поверхностью верхней опоры, размещенной в кольцевой расточке гильзы, охватывающей нижнюю опору, причем центры радиусов сферы верхней и нежней опор совпадают.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предложенного устройства; на фиг.2 конструкция механизма колебания верхнего инструментодержателя; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 1.

Устройство для штамповки обкатыванием состоит из корпуса 1, в котором расположены на подшипниках 2 5 одна внутри другой втулки 6, 7. Втулка 6 снабжена зубчатым венцом 8 и связана с шестерней 9. Ось втулки 6 смещена (см. фиг. 2) относительно вертикальной оси в точке "O" на расстоянии "e" и расположена на биссектрисе угла наклона оси инструментодержателя 10, расположенного в эксцентричной расточки втулки 6. Шестерня 9 связана с осью 11, расположенной на подшипниках 12, 13, через электромагнитную муфту 14 с валом 15 первого двигателя 16.

Наружным зубчатым венцом основная шестерня 9 соединена с шестерней 17, размещенной на оси 18, связанной через электромагнитную муфту 19 и шестерню 20 с зубчатым венцом втулки 7.

Втулка 7 в свою очередь соединена с шестернями 21, связанными посредством осей 22 и шкивов 23 с валами электродвигателей 24. На верхнем инструментодержателе 10 размещена сферическая шайба 25, поджимаемая к верхней опоре 26 гайками 27. Верхняя опора 26 выполнена с радиусом сферы R, совпадающим с центром "O" сферы радиуса r нижней опоры 28. В полости станины 29 размещена составная гильза 30, охватывающая нижнюю опору 28. В опоре 28 выполнена кольцевая полость 31 для подачи масла под давлением. Полость 31 герметизируется посредством плиты 32 и уплотнений 33, 34, 34. Для регулирования положения верхней опоры 26, определяемого радиусом R между верхней опорой 26 и гильзой 30, размещены дистанционные кольца 36, 37.

К верхнему инструментодержателю 10 крепится пуансон 38. К подвижной траверсе 39 устройства крепится матрица 40, в полости которой размещены заготовка 41 и выталкиватель 42. Между гильзой 30 и подвижной траверсой 39 размещены направляющие скалки 43.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 41 устанавливают в полость матрицы 40. Включают привод вращения электродвигателя 16. При нажатой кнопке вращения шестерни 9 посредством кинематически связанного с ней зубчатого венца 8 втулку 6 поворачивают относительно втулки 7, обеспечивая заданный угол наклона "гамма" оси инструментодержателя 10. После этого включают привод электродвигателями 24 и одновременно подают сигнал на электромагнитную муфту 19. Одновременно включают насосы подачи масла в полость 31 нижней опоры 28.

Вращение от электродвигателей 24 постоянного тока передается через шкивы 23 клиноременной передачи на вал 22 и расположенную на ней шестерню 21. Поскольку шестерня 21 кинематически связана с зубчатым венцом 7, осуществляется вращение последней с заданной скоростью. Одновременно с двигателем 16 через ось 15 обеспечивается вращение шестерни 9 и связанной с ней через венец 8 втулки 6. В этом случае при отключенной электромагнитной муфте 19 шестерни 17 и 20, связанные со втулками 6,7, осуществляют пассивное вращение.

При вращение втулок с разной угловой скоростью обеспечивается заданный вид колебания инструментодержателя 10 и закрепленного на нем пуансона 38.

Под действием давления масла, подаваемого в полость 31 опоры 28, возникают осевые усилия, действующие на инструментодержатель 10 в направлении к матрице 40.

Под действием осевой силы сферическая шайба 25 прижимается к верхней опоре 26, обеспечивая сжатие масла в полости 31 и гидростатический режим работы системы "опора 28 инструментодержатель 10".

Благодаря тому, что радиус R сферы опоры 26 выполнен с центром "O", совпадающим с центром сферы радиуса r нижней опоры 28, предотвращается преждевременное вытекание масла, находящегося в пространстве над нижней опорой 28 и обеспечивается его сжатие в процессе обкатывания. Это позволяет разгрузить подшипники 3, 4 и тем самым повысить надежность и работоспособность устройства.

При перемещении в направлении к пуансону 38 подвижной траверсы 39 осуществляют формообразование заготовки 41. Благодаря тому, что траверса 39 перемещается по направляющим скалкам 43 деформирование осуществляется без перекосов и смещения инструмента в радиальном направлении. По окончании деформирования траверсу 39 отводят в нижнее положение; выталкивателем 42 заготовку 41 впрессовывают из матрицы 40.

На этом цикл заканчивается.

При штамповке однотипных деталей, например фланцев, для которых требуется один вид колебания инструмента, устройство может работать по упрощенной схеме. В этом случае после вывода оси инструментодержателя на заданный угол "гамма" двигатель 16 отключают. Двигатели 24 обеспечивают синхронное вращение в одном направлении втулок 6 и 7. Шестерни 9, 17, 20 при этом осуществляют пассивное вращение. При таком характере вращения втулок 6, 7 обеспечивается простейший вид колебания инструментодержателя 10 по сфере.

Изменяя скорость вращения электродвигателей 25, можно обеспечить при разных углах наклона инструмента различные скорости колебания инструментодержателя, что позволяет расширить технологические возможности устройства при формообразовании деталей разных размеров.

Предлагаемое устройство можно устанавливать на серийно выпускаемых гидравлических прессах, обладающих достаточной жесткостью станины и размерами рабочего пространства, например прессах для выдавливания рельефа штампов.

По сравнению с известными устройствами это позволяет существенно уменьшить капитальные затраты и сократить сроки изготовления.

Формула изобретения

1. Устройство для штамповки обкатыванием, содержащее верхний инструментодержатель и механизм его колебания, выполненный в виде двух приводных втулок, расположенных одна внутри другой, при этом внутренняя втулка связана с валом первого двигателя промежуточным звеном, а внешняя втулка выполнена с зубчатым венцом, связанным шестерней с валом второго двигателя, и механизм передачи осевого усилия, отличающееся тем, что внутренняя втулка снабжена зубчатым венцом, а ее ось расположена на биссектрисе угла наклона оси инструментодержателя, промежуточное звено выполнено в виде шестерни с внутренним и наружным зубчатым венцом, при этом внутренний венец связан с зубчатым венцом внутренней втулки, а наружный посредством промежуточных шестерен с зубчатым венцом наружной втулки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм передачи осевого усилия выполнен в виде сферической шайбы, размещенной на хвостовике инструментодержателя и контактирующей с ответной сферической поверхностью верхней опоры, размещенной в кольцевой расточке гильзы, охватывающей нижнюю опору.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центры радиусов сферы верхней и нижней опор совпадают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3