ВСТРЯХИВАЮЩЕ-ПРЕССОВАЯ ФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК B22C15/30 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно, к формовочным машинам для изготовления разовых песчано-глинистых литейных форм.

Известна встряхивающе-прессовая формовочная машина, в состав которой входят станина с прессовым цилиндром, прессовый плунжер, ударник, установленный на пружинах в прессовом плунжере, и рабочий стол с направляющим хвостовиком, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника. Периодическое опорожнение и наполнение сжатым воздухом рабочей камеры, образованной в сопряжении хвостовика с ударником, вызывает возвратно-поступательные перемещения и соударения ударника со столом, в результате которых в формовочной смеси литейной формы, размещенной на рабочем столе, возбуждаются импульсные сжимающие напряжения, способствующие ее уплотнению.

Существенным недостатком указанной формовочной машины является низкая интенсивность динамических уплотняющих воздействий на формовочную смесь, что обуславливает снижение качества ее уплотнения в литейной форме и увеличение числа ударов, необходимых для уплотнения.

Недостаточная интенсивность динамических уплотняющих воздействий на формовочную смесь обуславливается торможением стола и ударника перед соударением, противодавлением воздуха в рабочей камере и ограниченными возможностями форсирования их движений, присущими пневмоприводу с общей рабочей камерой для стола и ударника.

Кроме того, использование в приводе ударника механических пружин, обладающих ограниченной выносливостью и стойкостью, существенно снижает надежность и долговечность машины.

Известна также встряхивающе-прессовая формовочная машина, в состав которой входят станина с прессовым цилиндром, прессовый плунжер, установленный на пружинах внутри цилиндра, рабочий стол, закрепленный на прессовом плунжере, и ударник, размещенный внутри прессового плунжера с образованием двух камер: рабочей (со стороны верхнего торца ударника) и камеры пневмопружины (со стороны нижнего его торца).

Использование двухкамерного пневмопривода ударника с регулируемым давлением в камере пневмопружины расширяет технологические возможности и повышает надежность и долговечность машины.

Однако ограниченные возможности форсирования движений стола и ударника, присущие пневмоприводу с общей для них рабочей камерой, не позволяют существенно повысить интенсивность динамических уплотняющих воздействий на формовочную смесь.

По совокупности существенных признаков наиболее близкой к изобретению является встряхивающе-прессовая формовочная машина, в состав которой входят станина с прессовым цилиндром, в котором размещен плунжер, образованный поршнем с направляющей гильзой, полый шток - ограничитель хода поршня, закрепленный в днище прессового цилиндра, ударник, установленный на пружине в направляющей гильзе, и рабочий стол с полым направляющим хвостовиком, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника.

Благодаря каналам, выполненным в направляющем хвостовике стола и ударнике, рабочая камера, образованная со стороны нижнего торца хвостовика, периодически опорожняется и наполняется сжатым воздухом, поступающим из центральной полости хвостовика, сообщенной с магистралью. Это вызывает возвратно-поступательные перемещения и соударения ударника со столом, в результате которых в формовочной смеси литейной формы, размещенной на рабочем столе, возбуждаются импульсные сжимающие напряжения, способствующие ее уплотнению.

Использование полости направляющего хвостовика в качестве внутреннего ресивера, расположенного в непосредственной близости от рабочей камеры, обеспечивает высокую скорость ее наполнения сжатым воздухом, что повышает КПД и быстродействие пневмопривода машины.

Выхлоп отработавшего воздуха из рабочей камеры в полость плунжера с последующим выходом воздуха в атмосферу через полость в штоке-ограничителе обеспечивает существенное снижение шума при работе машины.

Однако вследствие низкой интенсивности динамических уплотняющих воздействий на формовочную смесь интенсивность и качество уплотнения литейных форм (равномерность и плотность набивки) на данной машине недостаточно высоки.

Большое число ударов, необходимых для получения заданной плотности формовочной смеси в литейной форме, обусловливает быстрый износ машины и выход из строя механической пружины, обладающей ограниченными выносливостью и стойкостью.

По практическим данным при изготовлении на этих машинах сложных литейных форм (4-5 класса сложности) с высокими болванами и узкими карманами необходимые плотность и равномерность уплотнения формовочной смеси обычного состава и качества не всегда достигаются даже при увеличении числа ударов при свободном встряхивании до 120 и при встряхивании с одновременным прессованием до 75. Продолжительность работы новой машины до капитального ремонта составляет 3...6 мес, а полный ресурс встряхивающе-прессового узла 0,8...1,2 г.

Недостаточная интенсивность динамических уплотняющих воздействий на смесь объясняется, с одной стороны, торможением стола и ударника перед соударением противодавлением воздуха в рабочей камере и, с другой стороны, ограниченными возможностями форсирования их движений, присущими пневмоприводу данной конструкции, принципиальной особенностью которого является общая рабочая камера для стола и ударника.

Сжатый воздух в общей рабочей камере с одинаковыми усилием и продолжительностью воздействует на стол и ударник. Это обуславливает взаимозависимость возвратно-поступательных перемещений ударника и стола с полезной нагрузкой и ограничивает интенсивность и частоту их соударений в зависимости от соотношения их масс.

Заданному соотношению масс ударника и стола с полезной нагрузкой соответствует определенные частота и интенсивность ударов. Повышение интенсивности ударов сопровождается снижением их частоты, и наоборот, при повышении частоты снижается интенсивность ударов. Повышение интенсивности ударов с сохранением их высокой частоты данной конструкцией пневмопривода исключается.

Целью изобретения являются повышение интенсивности и качества уплотнения формовочной смеси в литейных формах путем интенсификации динамических уплотняющих воздействий на смесь, а также повышение надежности и долговечности машины.

Указанный технический результат достигается тем, что встряхивающе-прессовая формовочная машина, в состав которой входят станина с прессовым цилиндром, плунжер, образованный поршнем с направляющей гильзой, полый шток-ограничитель хода поршня, закрепленный в днище прессового цилиндра, ударник, размещенный в направляющей гильзе, и рабочий стол с направляющим хвостовиком, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника, снабжена закрепленной на верхнем торце направляющей гильзы втулкой с кольцевым углублением на внутренней поверхности, образующим в сопряжении с ударником воздухораспределительную камеру, полым подпружиненным клапаном выхлопа и закрепленным на поршне стаканом, взаимодействующим с клапаном, при этом в ударнике выполнены каналы для периодического сообщения внутренней полости плунжера с воздухораспределительной камерой и поочередного сообщения полости, образованной между нижним торцом втулки и ударником, с воздухораспределительной камерой и атмосферой.

Использование втулки с воздухораспределительной камерой и каналов, выполненных в ударнике, для периодического сообщения с этой камерой полости плунжера и поочередного сообщения полости, образованной между нижним торцом втулки и ударником, с воздухораспределительной камерой и атмосферой позволяет сформировать автономный двухкамерный пневмопривод ударника, что обеспечивает независимое форсирование возвратно-поступательных перемещений ударника, высокую интенсивность и частоту его соударений со столом.

Благодаря полому подпружиненному клапану выхлопа, взаимодействующему со стаканом, закрепленным на поршне, обеспечивается быстрое опорожнение рабочей камеры пневмопривода ударника, что существенно повышает эффективность его работы и обеспечивает высокую частоту возвратно-поступательных перемещений ударника.

Кроме того, благодаря постоянному сообщению с атмосферой через полость клапана полости, образованной в сопряжении направляющего хвостовика стола с ударником, исключается торможение стола и ударника перед соударением противодавлением воздуха в этой полости.

Таким образом, благодаря отмеченным признакам, предлагаемая формовочная машина обеспечивает интенсификацию динамических уплотняющих воздействий на смесь, что повышает равномерность и плотность набивки литейных форм и снижает продолжительность уплотнения.

Снижение числа ударов, необходимых для получения заданной плотности формовочной смеси в литейной форме, обеспечивает снижение износа и повышение долговечности машины.

Кроме того, существенное по сравнению с прототипом повышение надежности и долговечности достигается еще и тем, что в пнемоприводе предложенной машины исключено использование мощных механических пружин, обладающих ограниченной выносливостью и стойкостью.

Выделенные признаки формовочной машины являются новыми, поскольку они отсутствуют в прототипе. Благодаря этим признакам в совокупности с другими существенными признаками устройства достигаются такие технические результаты, проявление которых не обнаружено у прототипа и других известных аналогов. Таким образом, предложенная встряхивающе-прессовая формовочная машина удовлетворяет критериям "Новизна" и "Изобретательский уровень".

На чертеже изображена встряхивающе-прессовая формовочная машина в разрезе.

Встряхивающе-прессовая формовочная машина содержит станину с прессовым цилиндром 1, закрытым снизу днищем 2, плунжер, образованный поршнем 3 и направляющей гильзой 4, полый шток 5 - ограничитель хода поршня, закрепленный в днище 2 прессового цилиндра, ударник, ударник 6 с прокладкой 7, размещенный на амортизаторах 8 в направляющей гильзе 4, и рабочий стол 9 с полым направляющим хвостовиком 10, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника. На верхнем торце направляющей гильзы 4 закреплена втулка 11 с кольцевым углублением на внутренней поверхности. В центральном отверстии, выполненном в нижней части ударника 6, размещен полый клапан выхлопа 12 с гайкой 13 и пружиной 14, принимающей клапан к закрепленному на поршне 3 стакану 15, в днище которого выполнено отверстие, перекрываемое клапаном.

Каналом 16 полость хвостовика, служащая ресивером 17, сообщена с источником сжатого воздуха. Воздухораспределительная камера 18, образованная кольцевым углублением на внутренней поверхности втулки 11, каналами 19, 20 и проточкой 21, постоянно сообщена с ресивером 17. Для периодического сообщения с камерой 18 рабочей камеры 22, образованной в полости плунжера между нижним торцом ударника 6 и поршнем 3, в ударнике выполнены каналы 23.

Для поочередного сообщения камеры 24, образованной между нижним торцом втулки 11 и уступом ударника 6, с воздухораспределительной камерой 18 и камерой 25 выполнены каналы 26, 27. Камера 25, образованная в сопряжении направляющего хвостовика 10 с ударником 6, посредством полостей клапана 12 и штока 5 постоянно сообщена с атмосферой. Позицией 28 на чертеже обозначена полость прессового цилиндра.

Машина работает следующим образом.

К рабочему столу 9 крепится модельная плита, на которую устанавливается и заполняется формовочной смесью опока (на чертеже не показано).

В режиме свободного встряхивания полость 28 сообщается с атмосферой. Сжатый воздух поступает по каналу 16 в ресивер 17, из него по каналам 19, 20 и проточке 21 в воздухораспределительную камеру 18, а затем по каналу 23 в рабочую камеру 22. По мере нарастания давления в камере 22 начинается ускоренное движение ударника 6 вверх. По ходу движения ударника канал 23 перекрывается и поступление воздуха в камеру 22 прекращается. Происходит расширение воздуха в камере 22, за которым следует выхлоп, обусловленный тем, что клапан 12 за гайку 13 отрывается ударником 6 от стакана 15, открывая выход воздуху из камеры 22 через отверстие в стакане и полость штока 5 в атмосферу.

В начале хода ударника вверх воздух из камеры 24 по каналу 27 выходит в атмосферу, не препятствуя разгону ударника. Затем по ходу ударника канал 27 перекрывается и открывается канал 26, сообщая камеру 24 с камерой 18. Перемещаясь по инерции вверх, ударник 6 через прокладку 7 наносит удар по столу 9. В результате соударения в формовочной смеси литейной формы, размещенной на столе, возбуждаются импульсные сжимающие напряжения, способствующие ее уплотнению. Стол, получив ударный импульс, движется вверх, ударник же изменяет направление движения на противоположное и начинает ускоренно перемещаться вниз под действием силы тяжести и воздействия сжатого воздуха в камере 24 на уступ ударника.

По ходу ударника вниз перекрывается канал 26 и открывается канал 27, сообщающий камеру 24 с атмосферой. В это же время перемещающийся вниз вместе с ударником клапан 12 перекрывает отверстие в стакане 15 и изолирует камеру 22 от атмосферы. Открывается канал 23 и сжатый воздух из камеры 18 вновь поступает в рабочую камеру 22. Под действием сжатого воздуха в камере 22 падение ударника замедляется, он останавливается, не доходя до амортизаторов 8, и начинает ускоренное движение вверх до соударения с падающим столом. Далее цикл повторяется. В силу того, что точка соударения ударника с падающим столом располагается выше статического положения стола, соударений стола с неподвижными частями машины не происходит, что исключает воздействие ударных нагрузок на фундамент. При отключении сжатого воздуха встряхивание прекращается, ударник 6, возвращаясь в исходное положение, располагается на амортизаторах 8, а рабочий стол 9 опирается на торец втулки 11.

В режиме прессования с наложенным виброударным нагружением над опокой устанавливается траверса с прессовой колодкой (на чертеже не показаны), а в полость 28 прессового цилиндра подается сжатый воздух. Под действием сжатого воздуха поршень 3 с гильзой 4 идет вверх, поднимая ударник и стол и сжимая формовочную смесь между модельной плитой и прессовой колодкой.

Подачей сжатого воздуха в ресивер 17 включается виброударное нагружение. Периодическое опорожнение и наполнение сжатым воздухом рабочих камер 22, 24 вызывает возвратно-поступательные перемещения и соударения ударника с неподвижным столом, в результате которых в формовочной смеси возбуждаются в дополнение к статическим импульсные сжимающие напряжения, способствующие равномерной и плотной набивке литейной формы. При этом работа системы воздухораспределения и клапана выхлопа не отличается от работы в режиме свободного встряхивания.

Использование: в области литейного производства, а именно, в формовочных машинах для изготовления разовых песчано-глинистых линейных форм. Сущность изобретения: выполненная согласно изобретению встряхивающе-прессовая формовочная машина содержит станину с прессовым цилиндром 1, плунжер, образованный поршнем 3 с направляющей гильзой 4, полый шток 5 - ограничитель хода поршня, закрепленный в днище прессового цилиндра, ударник 6, размещенный в направляющей гильзе, и рабочий стол 9 с направляющим хвостовиком 10, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника. Новым в машине является то, что она снабжена закрепленной на верхнем торце направляющей гильзы втулкой 11 с кольцевым углублением на внутренней поверхности, образующим в сопряжении с ударником воздухораспределительную камеру 18, полым подпружиненным клапаном выхлопа 12 и закрепленным на поршне стаканом 15, взаимодействующим с клапаном, при этом в ударнике выполнены каналы 23 для периодического сообщения внутренней камеры 22 плунжера с воздухораспределительной камерой 18 и каналы 26, 27 для поочередного сообщения камеры 24, образованной между нижним торцем втулки и ударником, с воздухораспределительной камерой 18 и атмосферой. 1 ил.

ВСТРЯХИВАЮЩЕ-ПРЕССОВАЯ ФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА, содержащая станину с прессовым цилиндром, в котором размещен плунжер, образованный поршнем с направляющей гильзой, полый шток-ограничитель хода поршня, закрепленный в днище прессового цилиндра, ударник, размещенный в направляющей гильзе, и рабочий стол с направляющим хвостовиком, размещенным в верхней цилиндрической полости ударника, отличающаяся тем, что она снабжена закрепленной на верхнем торце направляющей гильзы втулкой с кольцевым углублением на внутренней поверхности, образующим в сопряжении с ударником воздухораспределительную камеру, полым подпружиненным клапаном выхлопа и закрепленным на поршне стаканом, взаимодействующим с клапаном, при этом в ударнике выполнены каналы для периодического сообщения внутренней полости плунжера с воздухораспределительной камерой и поочередного сообщения полости, образованной между нижним торцом втулки и ударником, с воздухораспределительной камерой и атмосферой.