Спосіб гідродинамічного штампування та пристрій для його втілення

1. Спосіб гідродинамічного штампування, при якому листову заготовку поміщають в матрицю штампового блока, заповнюють формуючу гідравлічну камеру, що утворилася, рідким передатним середовищем і створюють в ньому імпульс високо C2 2 (19) 1 3 го снаряд у стволі розганяється потоком рідини, що витісняється з камери через мультиплікатор швидкості, що заповнює надснарядну порожнину і супроводжує снаряд безвідривно протягом його руху. Крім того, у визначений момент прискореного руху снаряда в рідині, що його розганяє, створюється гідравлічний удар, що забезпечує додатковий імпульс прискорення. Відомий також пристрій для реалізації даного способу, вибраний як прототип пристрою, що заявляється, в якому енергетичний вузол складається із співвісно з'єднаних газової та рідинної камер. У газовій камері знаходиться стиснене повітря високого тиску. Рідинна камера відділена від газової проміжним поршнем і має знизу насадку. До неї пристиковується ствол зі східчастою проточкою. У проточці розміщений рухомий блок-снаряд, охоплюваний східчастою циліндричною обоймою. Обойма фіксується з певним зусиллям у проточці ствола, а снаряд, відповідно, в обоймі. Енергетичний вузол співвісно закріплений з технологічним вузлом, що містить матрицю з поміщеною в неї заготівкою і рідким передатним середовищем. Недолік відомих способів і пристроїв полягає в тому, що вони не забезпечують стійкої стабільності якості деталей, що штампуються, в умовах виробництва, вимагають великих технологічних енерговитрат і складні в обслуговуванні. Це пояснюється, по-перше, тим, що поршень у своєму переміщенні при генеруванні їм імпульсу тиску в об'ємі передатного середовища кінематично вільний як при розгоні, так і при гальмуванні. Тому при ударній його взаємодії з передатним середовищем, що ним навантажується, в останньому виникають пульсації тиску і, відповідно, можливість кавітації. По-друге, енергію свого руху, необхідну і достатню для операції формозміни заготівки в деталь, поршень одержує від зовнішнього джерела у вигляді розширення стиснутого газу, газів при згорянні паливно-повітряних чи порохових сумішей і т.п., що вимагають для забезпечення свого робочого циклу дуже складних конструктивних механічних енергоємних систем, які є досить дорогими. По-третє, даний спосіб і пристрій не дозволяють забезпечити високий імпульс тиску на кінцевій стадії процесу штампування. Це призводить до того, що виготовлення деталей складної форми, а особливо, деталей, що вимагають високого калібруючого тиску, необхідно проводити в декілька переходів. Тим самим збільшується трудомісткість виготовлення деталі. Технічна задача способу і пристрою, що заявляються - забезпечити бездефектне виготовлення листових деталей гідродинамічною штамповкою за допомогою нормалізації поля тиску усередині передавального середовища за рахунок додання імпульсу тиску квазістатичного характеру й усунення тим самим хвильових коливальних процесів та кавітації, а також розширення технологічних можливостей штампування за рахунок створення додаткового імпульсу тиску для калібрування деталі. 96191 4 Пристрій, що заявляється, призначений для реалізації способу, що заявляється, забезпечення потрібного тиску для калібрування деталі. Поставлена технічна задача вирішується тим, що в способі гідродинамічного штампування, при якому листову заготовку поміщають в матрицю штампового блока, заповнюють формуючу гідравлічну камеру, що утворилася, рідким передатним середовищем і створюють в ньому імпульс високого тиску, згідно з винаходом, імпульс високого тиску створюють просуванням навантажуючого поршня всередину перехідника формуючої камери при скиданні штампового блока з висоти, орієнтуючи його хвостовиком навантажуючого поршня вниз, на жорстку масивну плиту, при цьому у формуючій камері додатково створюють калібруючий тиск за допомогою калібруючого поршня, який проштовхують у формуючу камеру калібруючим вантажем, падаючим з висоти разом зі штамповим блоком. Поставлена технічна задача вирішується так само тим, що пристрій для гідродинамічного штампування складається з технологічного та енергетичного вузлів, які утворюють штамповий блок, причому технологічний вузол містить розміщену в обоймі матрицю із заготовкою, згідно з винаходом, матриця з обоймою скріплені верхньою і нижньою корпусними плитами, в яких зацентровані частини енергетичного вузла, що являють собою плунжерні пари і складаються з, відповідно, нижнього і верхнього ступінчастих перехідників формуючої камери, в яких розміщені, відповідно, навантажуючий та калібруючий поршні, при цьому пристрій оснащений встановлюваним на фіксатори калібруючим вантажем, який пов'язаний зі штамповим блоком. Таким чином, процес створення додаткового імпульсу тиску в формуючій камері (для калібрування деталі), відбувається за рахунок дії сили гравітації, спільно з основним етапом штампування і не вимагає використання спеціальних енергоносіїв (підйом вантажу здійснюється спільно зі штамповим блоком). За рахунок цього знижується трудомісткість і енерговитрати на виробництво деталей. Необхідні параметри формуючої рідини задаються комбінацією маси штампового блока і вантажу, відповідною висотою їх падіння, діаметрами поршнів і довжинами їх ходів. На кресленні представлена принципова кінематична схема реалізації способу штампування з калібруванням з використанням сили гравітації: а - початковий стан системи; b - положення системи на стадії штампування; с - положення системи на стадії калібрування. Принциповий пристрій складається з технологічного вузла - матриці 2, розміщеної в ній заготовки 4 і охопленої товстостінним високоміцним бандажем 14; разом їх скріпляють верхньою 12 і нижньою 13 корпусними плитами, жорстко зв'язаними між собою кріпильними елементами. Зверху і знизу до технологічного вузла співвісно з ним кріплять частини енергетичного вузла, що складаються з нижнього 10 і верхнього 11 ступінчастих перехідників, в які поміщені відповідно навантажуючий 5 та калібруючий 6 поршні. Технологічний і енерге 5 тичний вузли в сукупності складають штамповий блок. Навантажуючий поршень 5 і нижній ступінчастий перехідник 10 центруються в нижній корпусній плиті 13 верхнім посадковим поясом нижнього ступінчастого перехідника 10 і кріпиться до плити болтами через кільце. Калібруючий поршень 6 і верхній ступінчастий перехідник 11 центруються у верхній корпусній плиті 12 верхнім посадковим поясом верхнього ступінчастого перехідника 11. Навантажуючий поршень 5 і калібруючий поршень 6 входять в канали відповідних ступінчастих перехідников 10 і 11 з діаметральним зазором 0,05…0,01 мм. Штамповий блок підвішують на ланцюгах 15 до калібрувального вантажу 9. Порожнина заготівки і верхня частина нижнього ступінчастого перехідника 10, від поршня до обріза перехідника, складають формуючу камеру (поз. F, фіг. 1), яку заповнюють рідким передатним середовищем. Всі рухомі і нерухомі зчленовування пристрою оснащуються ущільнювачами в міру необхідності в процесі експлуатації. Пристрій в зборі має масу m=m1+m2 m1 - маса штампового блока; m2 - маса калібруючого вантажу. Спосіб реалізується наступним чином. Перед початком роботи нижня частина пристрою із знятою верхньою корпусною плитою 12 встановлюють на монтажному столі так, щоб виступаючий хвостовик навантажуючого поршня 5 вільно провисав, не спираючись на елементи основи столу і інші випадкові перешкоди. На верхній площині нижньої корпусної плити 13 встановлюють зібраний комплект бандаж-матриця-заготовка. У формуючу камеру F заливають формуючу рідину 1, на поверхню бандажа 14 встановлюють верхню корпусну плиту 12 з калібруючим поршнем 6 і зв'язують з нижньою плитою кріпильними елементами. Потім з певним зусиллям затягують гайки на кріпильних елементах. Після цього на підйомний пристрій встановлюють калібруючий вантаж 9 і до нього на ланцюгах 15 підвішують штамповий блок. 96191 6 Пристрій в зібраному вигляді підіймають на висоту Н0 будь-яким підйомним засобом і встановлюють на фіксатори. При його скиданні на жорстку опору 8 з висоти Но до моменту торкання навантажуючого поршня 5 поверхні жорсткої опори 8 блок накопичує кінетичну енергію m1V 2 2 m1 - маса штампового блока за вирахуванням маси навантажуючого поршня 5; V - швидкість, з якою навантажуючий поршень всовується в канал формуючої камери. Навантажуючий поршень 5 всовується в канал формуючої камери з початковою швидкістю V, створюючи в ній тиск, який, діючи на заготівку, заштовхує її в порожнину штампування 3. Тиск розраховується по відомій формулі Тета, яка для інженерних розрахунків може застосовуватися в спрощеному вигляді: Ek  2 pmax W0 2K pmах - максимальний тиск; W0 - первинний об'єм рідини; K - модуль об'ємного стиснення рідини, рівний для прісної води 22000 кгс/см2; Аж - робота стиснення адіабати рідини. Потім калібруючий вантаж 9 досягає хвостовика калібруючого поршня 6. Висота падіння калібруючого вантажу: Н=Н0+Sн+Н1 Н0 - початкова висота підвішування навантажуючого поршня; Sн - хід навантажуючого поршня; Н1 - відстань між хвостовиком калібруючого поршня 6 і калібруючим вантажем 9. Значення калібруючого тиску розраховується аналогічно по формулі Тета. Таким чином, зовнішнє навантаження для реалізації процесу ГДТТТ створюється самим пристроєм від використання сили гравітації. Одночасно, за рахунок застосування калібруючого вантажу, у формуючій камері виникає додатковий тиск для калібрування деталі. Aæ  7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 96191 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601