Устройство для формоизменения трубчатой оболочки магнитно-импульсной штамповкой
Владельцы патента RU 2760970:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)
Изобретение относится к обработке металлов давлением импульсным магнитным полем. Устройство содержит основание, опорную плиту с рамой, в которой установлен магнитно-импульсный блок с цилиндрическим индуктором и формообразующим инструментом, и пневмосистему с верхним и нижним пневмоцилиндрами. Формообразующий инструмент выполнен в виде верхней и нижней формообразующих оправок, закрепленных на штоках пневмоцилиндров. Нижний пневмоцилиндр размещен в центральном отверстии основания. Верхний пневмоцилиндр установлен сверху на раме соосно нижнему пневмоцилиндру. Верхняя оправка снабжена упорным выступом и выполнена с возможностью плотного прижатия к нижней оправке с получением формообразующего профиля. Опорная плита горизонтально закреплена на основании соосно его отверстию. В результате обеспечивается повышение точности диаметральных размеров полученных деталей. 1 ил.
Изобретение относится к технологическому оборудованию для обработки давлением импульсным магнитным полем металлических оболочек по схеме «обжим».
Для обжима металлических оболочек способом магнитно-импульсной штамповки используются устройства, приведенные в книгах: Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т.Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. Ред. С.С. Яковлева: ред. совет: Е.И. Семенов (председ.) и др. - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 2010, см. с. 356-357, рис. 6 и рис. 8; А.К. Талалаев «Индукторы и установки для магнитно-импульсной обработки металлов» НТЦ «ИНФОРМТЕХНИКА» 1992 г., см. с. 95, рис. 4.5. Устройства имеют токоподводы, межвитковую изоляцию, спираль индуктора, бандаж, крепежные элементы.
Недостатком известных устройств является невозможность выполнения операции «обжим» в том случае, когда заданы фиксированные размеры диаметров в месте обжима и на концах трубчатой заготовки, а также отсутствие механизации в процессе выполнения операции.
Для выполнения данной операции возможно использование концентраторов напряжения импульсного магнитного поля, описанных в литературе (например, Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. И.В. Белый, С.М. Фертик, Л.Т. Хименко. - Харьков: Вища школа, 1977, см. с. 101, рис. 54, с. 111, рис. 61; А.К. Талалаев «Индукторы и установки для магнитно-импульсной обработки металлов» НТЦ «ИНФОРМТЕХНИКА» 1992 г., см. с. 129, рис. 5.13; В.А. Глущенков «Индукторы для магнитно-импульсной обработки материалов»: учебное пособие/В.А. Глущенков. - Самара: Издательство «Учебная литература», 2013, см. с. 74, рис. 7.7).
Недостатком в применении концентраторов является сложность и высокая стоимость их изготовления, рассеивание магнитного поля при разряде, а как следствие, снижение КПД установки, что влечет за собой необходимость изготовления более дорогостоящего индуктора и повышает энергоемкость операции, что в конечном итоге увеличивает себестоимость изготовления выпускаемых изделий.
Известно устройство для магнитно-импульсной штамповки цилиндрических деталей, принятое за прототип (патент РФ №2660500 МПК8 B21D 26/14), устройство содержит также медные кольцевые электроды, нижнюю плиту из электроизоляционного материала, размещенный между опорными пластинами цилиндрический индуктор, соосно установленную с индуктором втулку из упругого материала и размещенный между ними метаемый элемент цилиндрической формы.
Недостатком данного устройства является малая зона деформирования, отсутствие оправки, по которой производится обжим, вследствие чего невозможно получить точные диаметральные размеры изделия. Кроме того, учитывая, что метаемые элементы имеют между собой зазор, при обжиме на внешней поверхности обрабатываемой заготовки может оставаться след от их удара, приводящий к браку.
Технической задачей является повышение точности получения диаметральных размеров деталей с применением магнитно-импульсной штамповки при выполнении операции обжима трубчатой оболочки из цветных сплавов с сохранением фиксированных размеров на концах трубчатой заготовки, а также применение средств механизации при ее базировании в условиях серийного производства.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для формоизменения трубчатой оболочки магнитно-импульсной штамповкой, содержащее основание, опорную плиту с центральным отверстием, на которой установлен магнитно-импульсный блок с цилиндрическим индуктором и формообразующим инструментом, выполненным с формообразующим профилем. Устройство снабжено пневмосистемой с верхним и нижним пневмоцилиндрами и жестко закрепленной на опорной плите рамой, в которой установлен магнитно-импульсный блок, формообразующий инструмент выполнен в виде верхней и нижней формообразующих оправок, закрепленных на штоках, соответственно, верхнего и нижнего пневмоцилиндров. Основание выполнено с центральным отверстием, в котором размещен нижний пневмоцилиндр, при этом верхний пневмоцилиндр установлен сверху на раме соосно нижнему пневмоцилиндр}, верхняя формообразующая оправка снабжена упорным выступом и выполнена с возможностью плотного прижатия к нижней формообразующей оправке с получением формообразующего профиля, в месте изгиба которого расположено место контакта упомянутых оправок, а опорная плита горизонтально закреплена на основании соосно его отверстию.
На Фиг. изображено устройство для формоизменения трубчатой оболочки магнитно-импульсной штамповкой с установленной заготовкой.
Устройство для формоизменения трубчатой оболочки магнитно-импульсной штамповкой содержит: основание 2, на которой установлена опорная плита 3 с рамой 9, установленный в них магнитно-импульсный блок 4, состоящий из цилиндрического индуктора с бандажом и внешней изоляцией. Токоподводы цилиндрического индуктора соединены с выводами магнитно-импульсной установки для магнитно-импульсной штамповки. В центральном отверстии основания 2 и опорной плите 3 установлен нижний пневмоцилиндр 6 со штоком 8, на котором закреплена нижняя оправка 10, сверху рамы 9 установлен верхний пневмоцилиндр 5 соосно нижнему, и на его штоке 7 закреплена верхняя оправка 11, плотно соединяющаяся торцом с нижней оправкой 10 в месте изгиба формообразующего профиля.
Устройство работает следующим образом: в начальный момент времени в нижнем пневмоцилиндре 6 шток 8 с нижней оправкой 10 находится в крайнем нижнем положении, а установленный в раме 9 верхний пневмоцилиндр 5 со штоком 7 с верхней оправкой 13 находится в крайнем верхнем положении, обеспечивая свободный доступ трубчатой оболочки 1 во внутреннюю полость магнитно-импульсного блока 4. Обрабатываемую трубчатую оболочку S надевают своей внутренней полостью на нижнюю оправку 10 до упора торцом в опорную плиту 3, а наружной поверхностью она размещена внутри полости магнитно-импульсного блока 4. Затем шток 7 верхнего пневмоцилиндра 5 опускает верхнюю оправку 11 во внутреннюю полость трубчатой оболочки 1 до плотного контакта с нижней оправкой 10. В этот момент кольцевой выступ на верхней оправке 11 упирается в верхний торец трубчатой оболочки 1 и фиксирует ее по высоте, прижимая ее нижним торцом к опорной плите 3.
Подается напряжение с пульта магнитно-импульсной установки на магнитно-импульсный блок 4 и выполняется операция «обжим», в результате чего трубчатая оболочка 1 обжимается по оправкам 10 и 11 относительно начального диаметра согласно требованиям чертежа на полученную трубчатую деталь.
Для извлечения трубчатой оболочки 1 шток 7 верхнего пневмоцилиндра 5 поднимает верхнюю оправку 11 в крайнее верхнее положение с выходом ее из внутренней полости трубчатой оболочки 1, а далее шток 8 нижнего пневмоцилиндра 6 поднимает нижнюю оправку 10 с обжатой оболочкой 1 в крайнее верхнее положение.
Обработанную трубчатую оболочку 1 беспрепятственно извлекают из магнитно-импульсного блока 4.
Изобретение позволяет повысить точность получения диаметральных размеров деталей с использованием магнитно-импульсной штамповки при выполнении операции обжима трубчатой оболочки из цветных сплавов с сохранением фиксированных размеров на концах трубчатой заготовки, а также применить средства механизации при ее базировании в условиях серийного производства.
Устройство для формоизменения трубчатой оболочки магнитно-импульсной штамповкой, содержащее основание, опорную плиту с центральным отверстием, на которой установлен магнитно-импульсный блок с цилиндрическим индуктором и формообразующим инструментом, выполненным с формообразующим профилем, отличающееся тем, что оно снабжено пневмосистемой с верхним и нижним пневмоцилиндрами и жестко закрепленной на опорной плите рамой, в которой установлен магнитно-импульсный блок, формообразующий инструмент выполнен в виде верхней и нижней формообразующих оправок, закрепленных на штоках соответственно верхнего и нижнего пневмоцилиндров, основание выполнено с центральным отверстием, в котором размещен нижний пневмоцилиндр, при этом верхний пневмоцилиндр установлен сверху на раме соосно нижнему пневмоцилиндру, верхняя формообразующая оправка снабжена упорным выступом и выполнена с возможностью плотного прижатия к нижней формообразующей оправке с получением формообразующего профиля, в месте изгиба которого расположено место контакта упомянутых оправок, а опорная плита горизонтально закреплена на основании соосно его отверстию.
