Устройство для деформирования цилиндрического тела из листа

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для рельефного деформирования тонкостенных цилиндрических тел, выполненных из листа. Устройство содержит приспособление для удерживания тела с исключением его вращения и инструмент для деформирования тела в заданной зоне его боковой поверхности. Последний выполнен в виде набора образующих опорную поверхность цилиндрической формы сегментов. Каждый сегмент представляет собой 1/12 часть цилиндра, диаметрально рассеченного вдоль своей оси. Сегменты имеют возможность вертикального осевого и горизонтального в радиальном направлении перемещений посредством механизма перемещения инструмента. Упомянутый механизм выполнен в виде соединенных между собой штоком верхнего и нижнего конусов. Верхний конус неподвижно соединен со штоком, а нижний - установлен стационарно. Набор сегментов установлен на штоке с опорой на верхний и нижний конусы. При этом сегменты связаны между собой упругими элементами для обеспечения их синхронного перемещения. В результате обеспечивается упрощение конструкции устройства и технологии деформирования. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для рельефного деформирования тонкостенных цилиндрических тел, выполненных из листа.

Известна головка для деформирования заготовок, имеющих форму тел вращения, содержащая корпус, в котором установлены давильные элементы, выполненные в виде профилированных роликов и помещенные между опорными конусами, связанными с возможностью взаимного осевого перемещения (см. авт.св. СССР №398313 на изобретение «Головка для деформирования заготовок, имеющих форму тел вращения». МПК В21D 31/00. Заявлено 13.09.1971).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет наносить на поверхность заготовки любой рельефный контур.

Анализ отобранной в процессе поиска информации позволил выявить наиболее близкое к заявляемому устройство для деформирования цилиндрического тела из листа, содержащее приспособление для удерживания тела с исключением его вращения, размещенный внутри тела инструмент для деформирования тела в заранее заданной зоне на его боковой поверхности, выполненный в виде составных секционных пуансонов, образующих опорную поверхность с заранее заданным рельефом, обеспечивающим получение заданного профиля на боковой стенке деформируемого тела, и механизм перемещения инструмента вертикально в осевом направлении и горизонтально в радиальном направлении в выдвинутое положение для осуществления деформирования и во втянутое положение перед деформированием и после него, выполненный в виде соединенных между собой цилиндрическим стержнем, выполненным в виде подпружиненного винта, верхнего и нижнего клиньев, соединенных с винтом неподвижно с возможностью совместного одновременного перемещения, упругие элементы (см. авт.св. СССР №1038017 на изобретение «Штамп для раздачи полых изделий», МПК B21D 41/02, дата подачи заявки 01.04.1982, опубл. 30.08.1983 - прототип).

Недостатком данного устройства является его конструктивная сложность в виду сложности как инструмента для деформирования (составные пуансоны), так и сложности механизма перемещения (наличие пружин для приведения в действие клиньев) и, как следствие, сложность технологии нанесении профильной конфигурации.

Таким образом, известные устройства в данной области характеризуются достаточной конструктивной сложностью и сложностью нанесения соответствующего рельефа либо невозможностью нанесения любой профильной конфигурации.

Заявляемое в качестве изобретения устройство позволяет достичь нового технического результата - упрощение конструкции и технологии деформирования цилиндрического тела из листа.

Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предлагаемого изобретения и способствует достижению нового технического результата.

Устройство для деформирования цилиндрического тела из листа, содержащее приспособление для удерживания тела с исключением его вращения, размещенный внутри тела инструмент для деформирования тела в заранее заданной зоне его боковой поверхности, выполненный с опорной поверхностью с заданным рельефом для получения заданного профиля на боковой стенке деформируемого тела, и механизм перемещения инструмента, отличающееся тем, что инструмент для деформирования тела выполнен в виде набора образующих опорную поверхность цилиндрической формы сегментов, каждый из которых представляет собой 1/12 часть цилиндра, диаметрально рассеченного вдоль своей оси, сегменты установлены с возможностью вертикального осевого и горизонтального в радиальном направлении перемещений в выдвинутое положение при деформировании и во втянутое положение перед деформированием и после него посредством механизма перемещения инструмента, который выполнен в виде соединенных между собой штоком верхнего и нижнего конусов, верхний их которых неподвижно соединен со штоком, а нижний установлен стационарно, набор сегментов установлен на штоке с опорой на верхний и нижний конусы, а сегменты связаны между собой упругими элементами для обеспечения синхронного перемещения.

Результат достигается и тем, что упругие элементы выполнены в виде кольцевых пружин.

Итак, анализ выявленной информации о существующем уровне техники в данной области техники и сущность предложенного изобретения показал, что последнее отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Выполнение цилиндрического стержня механизма перемещения в виде штока, а верхнего и нижнего элементов механизма выполнены виде конусов обеспечивает простоту конструкции механизма.

Соединение верхнего конуса со штоком неподвижно с возможностью одновременного перемещения с ним, а установка нижнего конуса стационарно обеспечивают перемещение верхнего конуса вместе со штоком вверх и вниз относительно нижнего конуса, что обеспечивает как простоту механизма перемещения, так и принцип его работы.

Выполнение опорной поверхности инструмента в виде набора сегментов, представляющих собой 1/12 часть цилиндра, рассеченного диаметрально вдоль своей оси, опорная поверхность которых выполнена цилиндрической формы, надетых на шток с возможностью опоры на нижний и верхний конуса, сообщенных между собой упругими элементами в виде кольцевых пружин с возможностью синхронного перемещения каждого сегмента, обеспечивает не только достаточно простую и надежную конструкцию инструмента в исходном втянутом положении, но и под воздействием верхнего конуса со штоком сегменты смещаются вертикально в осевом направлении и горизонтально в радиальном направлении, скользя по конусам и давя при этом на внутреннюю боковую стенку тонкостенного тела. При этом сегменты инструмента растягивают тело и придают боковой стенке тела соответствующий рельеф.

При движении штока вверх упругие элементы возвращают сегменты из вытянутого положения во втянутое исходное, освобождая при этом тело с нанесенным на его боковую стенку рельефом.

Выполнение опорной поверхности в виде набора сегментов, представляющих собой 1/12 часть цилиндра, рассеченного диаметрально вдоль своей оси, опорная поверхность которых выполнена цилиндрической формы, позволяет достаточно просто повторить форму деформируемого цилиндрического тела. Это обеспечивает также достаточную простоту нанесения профиля и его замену в случае нанесения на тонкостенное тело нового рельефа, а в случае выхода из строя какого-либо сегмента - его достаточно простую замену.

Расположение сегментов с образованием цилиндрической опорной поверхности позволяет повторить форму тонкостенного тела, что и обеспечивает простоту конструкции устройства в целом, а следовательно, и простоту технологии нанесения профиля на внутреннюю боковую стенку тонкостенного тела каждым сегментом, на котором заранее задан соответствующий рельеф.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает получение нового технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В ходе проведенного заявителем поиска информации о существующем уровне техники обнаружены отдельные отличительные признаки (опорный конус, давильные элементы и другие, см. авт.св. СССР №№1038017, 1319966, 1357107, 326011), однако не обнаружены следующие отличительные признаки заявляемого изобретения - нижний конус механизма перемещения инструмента установлен стационарно, сегменты инструмента представлены в виде 1/12 части цилиндра, рассеченного диаметрально вдоль своей оси, а также совокупность существенных признаков заявленного изобретения среди объектов того же назначения не выявлена.

Таким образом, заявляемое изобретение не вытекает явным образом из существующего уровня техники. Следовательно, предлагаемое изобретение обладает таким критерием патентоспособности, как «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 изображено устройство в разрезе, втянутое, нерабочее положение;

фиг.2 - то же, вытянутое, рабочее положение;

фиг.3 - устройство в сборе, втянутое, нерабочее положение, часть сегментов снята;

фиг.4 - схема движения сегментов при нанесении рельефа.

Устройство для деформирования заготовки 1 (см. фиг.1, 2), выполненной в виде тонкостенного цилиндрического тела, со сварным швом содержит приспособление 2 для удерживания заготовки 1, захваченной без ее вращения, инструмент для деформирования заготовки 1, опорная поверхность которого выполнена в виде набора сегментов 3, механизм 4 перемещения инструмента вертикально в осевом направлении и горизонтально в радиальном направлении.

Для заготовки 1 используют листы белой жести марки ЭЖК (электролитического лужения консервная) степени твердости Лг1 класса оловянного покрытия по ГОСТ 13345-85. С наружной стороны заготовка 1 имеет красочный рисунок, соответствующий заданному дизайну, нанесенный литографическим способом.

Механизм 4 перемещения инструмента вертикально в осевом направлении и горизонтально в радиальном направлении в выдвинутое положение для осуществления деформирования и во втянутое положение перед деформированием и после него выполнен в виде соединенных между собой штоком 5 верхнего 6 и нижнего 7 конусов. Верхний конус 6 соединен со штоком 5 неподвижно с возможностью одновременного перемещения с ним. Нижний конус 7 механизма 4 перемещения инструмента установлен стационарно на столе 8 устройства, так что перемещение относительно него совершает шток 5 вместе с верхним конусом 6.

Инструмент размещен внутри заготовки 1 и выполнен в виде набора секций, образующих цилиндрическую опорную поверхность с заранее заданным рельефом, обеспечивающим получение заданного профиля на боковой стенке деформируемого тела, заготовки 1.

Сегменты 3 (см. фиг.1, 2, 3) изготовлены из закаленной стали и представляют собой 1/12 часть цилиндра, рассеченного диаметрально вдоль своей оси. Сегменты 3 в сборе стянуты сверху и снизу кольцевыми пружинами растяжения 9 и надеты на шток 5, опираясь на нижний 7 и верхний конус 6.

Все сегменты 3 выполнены с заранее заданным рельефом для придания зоне боковой стенки заготовки 1 заранее заданной профильной конфигурации. При этом для каждого вида заготовки 1 сегменты 3 выполнены со своим профилем.

Кольцевые пружины 9 необходимы для обеспечения надежной фиксации сегментов 3 инструмента во втянутом исходном положении и равномерного перемещения сегментов 3 в вытянутое положение для нанесения соответствующего рельефа на боковую поверхность заготовки 1 и при перемещении в исходное положение.

Приспособление 2 для удержания заготовки 1, захваченной без ее вращения, представляет собой подпружиненный стол.

Для приведения в действие штока 5 механизма 4 перемещения инструмента в выдвинутое положение для нанесения рельефа на стенку заготовки 1 и во втянутое положение после деформирования предназначен редуктор 10, например червячный с электроприводом.

Устройство работает следующим образом.

Для изготовления жестяной банки оригинальной формы используют свойство пластической деформации белой жести при нагрузках, близких к пределу текучести металла.

Приготовленные цилиндрические заготовки 1 со сварным швом вручную помещают на инструмент. Заготовку 1 фиксируют в устройстве, размещая на приспособлении 2.

С помощью редуктора 10 приводят в движение шток 5 вместе с верхним конусом 6, которые перемещаются вниз, совершая рабочий ход, обеспечивающий вытянутое положение инструмента. Сегменты 3 под воздействием конуса 6 перемещаются вертикально в осевом направлении и горизонтально в радиальном направлении, скользя по конусам 6 и 7, переходя из втянутого исходного в вытянутое рабочее положение. Сегменты 3 (см. фиг.4) давят при этом на внутреннюю боковую стенку цилиндрической заготовки 1, растягивая ее, тем самым придают ей необходимый рельеф. На внутренней поверхности заготовки 1, где нет давления со стороны расходящихся сегментов 3, остаются технологические вертикальные отпечатки.

При холостом ходе шток 5 вместе с конусом 6 перемещается вверх. За счет кольцевых пружин 9 сегменты 3 возвращаются в исходное втянутое положение. Готовую заготовку 1 с нанесенным на ее боковую поверхность рельефом вручную снимают с инструмента.

Нанесение рельефа производят не по всей длине корпуса, оно ограничено по высоте верхним и нижним заданным диаметром цилиндрической заготовки 1, необходимым для прикатывания дна и посадки крышки на готовую банку.

Таким образом, в результате применения данного изобретения обеспечивается упрощение конструкции и технологии деформирования тонкостенного цилиндрического тела.

Следовательно, данное изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящее время создан экспериментальный образец данного устройства, которое успешно прошло эксплуатационные испытания. Выпущена первая партия фигурных банок, которые характеризуются высоким качеством и оригинальность формы.

1. Устройство для деформирования цилиндрического тела из листа, содержащее приспособление для удерживания тела с исключением его вращения, размещенный внутри тела инструмент для деформирования тела в заданной зоне его боковой поверхности, выполненный с опорной поверхностью с заданным рельефом для получения заданного профиля на боковой стенке деформируемого тела, и механизм перемещения инструмента, отличающееся тем, что инструмент для деформирования тела выполнен в виде набора образующих опорную поверхность цилиндрической формы сегментов, каждый из которых представляет собой 1/12 часть цилиндра, диаметрально рассеченного вдоль своей оси, сегменты установлены с возможностью вертикального осевого и горизонтального в радиальном направлении перемещений в выдвинутое положение при деформировании и во втянутое положение перед деформированием и после него посредством механизма перемещения инструмента, который выполнен в виде соединенных между собой штоком верхнего и нижнего конусов, верхний из которых неподвижно соединен со штоком, а нижний установлен стационарно, набор сегментов установлен на штоке с опорой на верхний и нижний конусы, а сегменты связаны между собой упругими элементами для обеспечения их синхронного перемещения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругие элементы выполнены в виде кольцевых пружин.