КОМПЛЕКС ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Российский патент 1998 года по МПК B22D18/02 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для штамповки жидкого металла, например на одностоечном гидравлическом прессе.

Известен комплекс для штамповки жидкого металла, содержащий пресс, матричный блок, пуансонный блок, емкость для расплава и заливочно-дозирующее устройство (Натанзон Е.И. и др. Автомат для жидкой штамповки поршней колесных тормозных цилиндров грузовых автомобилей. Автомобильная промышленность, 1971, N 12). В таких комплексах заливка расплава в матричный блок осуществляется в условиях неограниченного пространства над матричным блоком, так как матричный блок выполнен выдвижным по отношению к пуансонному блоку. Это увеличивает время от заливки расплава в матричный блок до приложения давления при штамповке, что отрицательно сказывается на качестве изделий, для которых это время должно быть минимально. Применение выдвижного матричного блока также усложняет конструкцию.

Известен комплекс для штамповки жидкого металла, содержащий пресс, матричный блок, пуансонный блок, емкость для расплава и заливочно-дозирующее устройство с мерным ковшом и механизмом перемещения и поворота ковша (см. Батышев А. И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. М., 1990, с. 58, рис. 27). В таком комплексе матричный блок выполнен стационарным. Это уменьшает время от заливки расплава в матричный блок до приложения давления при штамповке и упрощает конструкцию. Недостатком комплекса являются увеличенные размеры мерного ковша, соизмеримые с глубиной емкости для расплава, и сложность ковша, совмещенного с желобом для заливки расплава в матричный блок. Поскольку ковш является быстроизнашиваемым элементом оснастки, это приводит к увеличенным затратам на оснастку. Другим недостатком комплекса является пониженная точность дозирования расплава из-за наличия связанного с ковшом желоба. Это ухудшает качество изделий. Это особенно проявляется при штамповке изделий уменьшенной массы, что ограничивает технологические возможности. Недостатком комплекса также является компоновка заливочно-дозирующего устройства относительно пресса, заслоняющего с одной из сторон доступ к рабочему пространству пресса. Это усложняет обслуживание комплекса.

Задача изобретения - уменьшение затрат на оснастку за счет уменьшения габаритов и упрощения мерного ковша, повышение качества изделий за счет точности дозирования, расширение технологических возможностей за счет штамповки изделий уменьшенной массы и упрощение обслуживания комплекса за счет улучшения доступа к рабочему пространству пресса.

Задача решена тем, что в комплексе для штамповки жидкого металла, содержащем пресс, матричный блок, пуансонный блок, емкость для расплава и заливочно-дозирующее устройство с мерным ковшом и механизмом перемещения и поворота ковша, вышеназванный механизм выполнен в виде поворотного относительно вертикальной оси корпуса с вертикально перемещаемой стойкой, на которой установлены рычаг и приводной цилиндр его поворота относительно горизонтальной оси, при этом рычаг имеет колено, выполненное с возможностью охвата вертикальной стенки емкости в нижнем положении стойки, и плечо, жестко связанное с ковшом и выполненное с возможностью размещения рычага в штамповом пространстве пресса при верхнем положении стойки, при этом привод поворота рычага выполнен с возможностью поворота ковша из углового положения погружения в угловое положение опорожнения, при этом рычаг имеет кулачок, выполненный с возможностью взаимодействия в верхнем положении стойки с закрепленным на корпусе упором и частичного поворота ковша в направлении к угловому положению опорожнения, при этом ковш выполнен в виде стакана, кромка которого с открытой стороны имеет участки, разноудаленные в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости перемещения оси рычага, при этом емкость выполнена с возможностью размещения в ней плеча с ковшом в нижнем положении стойки.

В добавление к вышесказанному горизонтальная ось рычага совмещена с участком кромки наименее удаленном в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости перемещения оси рычага.

На фиг. 1 схематично показан общий вид комплекса в плане при заборе расплава из емкости; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 при нижнем положении стойки; на фиг. 3 -разрез Б-Б на фиг.2; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг.1 при верхнем положении стойки; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 2 (угловое положение погружения ковша, а также пунктиром: а - угловое положение ковша при выходе из расплава и б - угловое положение частичного поворота ковша); на фиг. 7 - общий вид комплекса в плане при заливке расплава в матричный блок; на фиг. 8 - вид Д на фиг.7; на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг.7 (пунктиром показано угловое положение опорожнения ковша).

Комплекс для штамповки жидкого металла содержит пресс 1, на столе 2 которого установлен матричный блок 3, а на ползуне 4 - пуансонный блок 5. Он также содержит емкость 6 для расплава и заливочно-дозирующее устройство 7 с мерным ковшом 8 и механизмом 9 перемещения и поворота ковша. Механизм 9 перемещения и поворота ковша содержит поворотный корпус 10, установленный, например, с помощью подшипников качения, в стакане 11, закрепленном на плите 12. Поворот корпуса 10 вокруг вертикальной оси 13 осуществляется приводным, например, пневматическим качающимся цилиндром 14 через жестко связанный с корпусом 10 элемент 15. В полости 16 корпуса 10, являющейся полостью приводного, например, пневматического цилиндра 17, установлена вертикально-перемещаемая стойка 18, являющаяся штоком приводного цилиндра 17. Стойка 18 связана с поршнем 19. Ось стойки совпадает с вертикальной осью 13 поворотного корпуса 10. Стойка 18 жестко связана с фланцем 20, в полости 21 которого установлен, например, с помощью подшипников качения, рычаг 22. Для синхронного поворота корпуса 10 стойки 18 и фланца 20 с рычагом 22 служат жестко закрепленные в корпусе 10 колонки 23, являющиеся направляющими для фланца 20 при его вертикальных перемещениях совместно со стойкой 18. Для поворота рычага 22 относительно горизонтальной оси 24 служит закрепленный через кронштейн 25 на фланце 20 качающийся приводной, например, пневматический цилиндр 26. Поворот рычага 22 осуществляется через жестко связанный с рычагом 22 элемент 27. Рычаг 22 имеет состоящее из звеньев 28, 29, 30 колено 31, выполненное с возможностью охвата вертикальной стенки 32 емкости 6 в нижнем положении стойки 18, и плечо 33, жестко связанное с ковшом 8 и выполненное с возможностью размещения рычага 22 штамповом пространстве пресса при верхнем положении стойки 18. Приводной цилиндр 26 выполнен с возможностью поворота ковша 8 из углового положения погружения в угловое положение опорожнения. Рычаг 22 имеет кулачок 34, выполненный с возможностью взаимодействия в верхнем положении стойки 18 с закрепленным с помощью кронштейна 35 колонок 23 на корпусе 10 упором 36 и частичного поворота ковша 8 в направлении к угловому положению опорожнения, при котором осуществляется частичное утапливание поршня приводного цилиндра 26. Ковш 28 выполнен в виде стакана, кромка 37 которого с открытой стороны имеет участки, разноудаленные в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости 38 перемещения оси рычага. Так, на фиг. 6 показаны участки 39 и 40 соответственно наименее и наиболее удаленные от плоскости 38 перемещения оси рычага (соответственно удаления L1 и L2). В рассматриваемом случае горизонтальная ось 24 рычага совмещена с участком 39, наименее удаленном в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости 38 перемещения оси рычага. Емкость 6 выполнена с возможностью размещения в ней плеча 33 с ковшом 8 в нижнем положении стойки.

Комплекс работает следующим образом. В исходном положении рычаг 22 находится в положении забора расплава из емкости 6. При этом стойка 18 находится в нижнем положении, а ковш 8 в угловом положении погружения (фиг.6). Далее начинается подъем стойки 18. По мере подъема ковш 8 выходит из расплава (а на фиг. 6), сохраняя угловое положение погружения. При этом избыточный расплав сливается из ковша, и уровень расплава в нем соответствует участку 40, наиболее удаленному от горизонтальной плоскости перемещения оси рычага. Указанный уровень определяет дозу забранного из емкости расплава. Далее за счет взаимодействия кулачка 34 и упора 36 начинается поворот ковша вокруг оси 24 в направлении к угловому положению опорожнения, и в конце подъема стойки 18 в верхнее положение ковш 8 занимает угловое положение частичного поворота (б на фиг.6). При этом уровень расплава в ковше оказывается ниже любого участка кромки 37, что защищает дозу расплава в ковше от выплескивания при дальнейшем перемещении рычага в горизонтальной плоскости. При этом возможно перемещение с повышенными скоростями. Отсутствие значительных сосредоточенных масс на конце рычага 22 в зоне ковша уменьшает динамические нагрузки при перемещении рычага и также позволяет производить перемещение рычага с повышенными скоростями. Повышенные скорости перемещения уменьшают подстуживание расплава в ковше. После перемещения в горизонтальной плоскости рычаг 22 устанавливается в положение заливки в матричный блок 3. При этом ковш 8 размещается в пространстве между матричным блоком 3 и пуансонным блоком 5. Этому способствует плечо 33, исключающее соприкосновение рычага 22 и пуансонного блока 5, несмотря на наличие колена 31 у рычага 22. При этом при заливке обеспечивается минимальный просвет между пуансонным и матричным блоками, соизмеримый с габаритами ковша, что уменьшает ход и время перемещения ползуна пресса при последующей штамповке. Далее ковш 8 поворачивается в положение опорожнения. При этом направление поворота ковша (в рассматриваемом случае по часовой стрелке в соответствии с фиг.9) также исключает соприкосновение колена 31 рычага и пуансонного блока 5. Так как горизонтальная ось 24 рычага в рассматриваемом случае совмещена с участком 39 кромки 37 ковша, положение заливаемой в матричный блок 3 струи расплава практически остается неизменным в процессе опорожнения ковша. Это облегчает заливку при уменьшенных массах изделия и уменьшенных полостях матричного блока, подлежащих заполнению расплавом перед штамповкой. Далее осуществляется перемещение рычага 22 по направлению к емкости 6 и одновременно штамповка совмещением пуансонного блока 5 и матричного блока 3. В процессе перемещения рычага 22 ковш 8 поворачивается в угловое положение погружения. После завершения кристаллизации изделия и возвращения пуансонного блока 5 в верхнее исходное положение, а также после остановки рычага 22 над емкостью 6 комплекс готов к повторению цикла.

Пример. Комплекс осуществляет штамповку из жидкого алюминиевого сплава АК12М2 изделий типа полого стержня с фланцем. Техническая характеристика комплекса приводится ниже.

Усилие гидравлического пресса, кН - 2500
Масса штампуемого изделия, кг - 0,4
Диаметр полости матричного блока, подлежащий заполнению расплавом, мм - 37
Наружный диаметр ковша, мм - 64
Высота ковша наибольшая, мм - 95
Материал ковша - Листовой металл толщиной 1-1,5 мм
Расстояние от вертикальной оси стойки до оси ковша (вылет рычага), мм - 1300
Внутренний диаметр емкости на глубине погружения ковша, мм - 350
Глубина погружения ковша в емкость, мм - 360
Суммарная толщина стенки емкости на глубине погружения ковша, мм - 380
Точность дозирования, % - +1,5
Время переноса дозы расплава из емкости в матричный блок, с - 3-4
Время от заливки расплава в матричный блок до приложения давления, с - 2-3
Темп работы комплекса, с - 25
Преимуществами комплекса по сравнению с прототипом являются уменьшенные размеры мерного ковша, определяемые только дозой расплава, а также упрощение ковша ввиду отсутствия совмещенного с ним желоба. Это облегчает изготовление ковша, являющегося быстроизнашиваемым элементом оснастки, и снижает затраты на оснастку при одновременном расширении вариантов технологии изготовления и выбора материала ковша.

Другим преимуществом комплекса является повышенная точность дозирования, связанная с отсутствием желоба. Это повышает точность и качество изделий. Благодаря тому, что это особенно проявляется при штамповке изделий уменьшенной массы, расширяются технологические возможности.

Преимуществом комплекса по сравнению с прототипом также является его компоновка, при которой заливочно-дозирующее устройство обеспечивает доступ к рабочему пространству пресса со всех сторон. Это упрощает обслуживание комплекса.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для штамповки жидкого металла. Комплекс включает пресс с матричным блоком и пуансонным блоком, емкость для расплава 6 и заливочно-дозирующее устройство 7 с мерным ковшом 8 и механизмом 9 перемещения и поворота ковша. Механизм 9 содержит поворотный вокруг вертикальной оси корпус 10, в полости 16 которого установлена вертикально перемещаемая стойка 18, ось которой совпадает с вертикальной осью корпуса 10. Стойка 18 жестко связана с фланцем 20, в полости которого установлен поворачивающийся относительно горизонтальной оси рычаг 22, выполненный в виде колена 31, охватывающего вертикальную стенку 32 емкости 6 в нижнем положении стойки 18, и плеча 33, жестко связанного с ковшом 8. Емкость 6 выполнена с возможностью размещения в ней плеча 33 с ковшом 8 в нижнем положении стойки 18. Заливочно-дозирующее устройство комплекса обеспечивает доступ к рабочему пространству пресса со всех сторон. Упрощается обслуживание комплекса. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Комплекс для штамповки жидкого металла, содержащий пресс, матричный блок, пуансонный блок, емкость для расплава и заливочно-дозирующее устройство с мерным ковшом и механизмом перемещения и поворота ковша, отличающийся тем, что механизм перемещения и поворота ковша выполнен в виде поворотного относительно вертикальной оси корпуса с вертикально перемещаемой стойкой, на которой установлены рычаг и приводной цилиндр поворота рычага относительно горизонтальной оси, при этом рычаг имеет колено, выполненное с возможностью охвата вертикальной стенки емкости в нижнем положении стойки, плечо, жестко связанное с ковшом и выполненное с возможностью размещения рычага в штамповом пространстве пресса при верхнем положении стойки, при этом привод поворота рычага выполнен с возможностью поворота ковша из углового положения погружения в угловое положение опорожнения, при этом рычаг имеет кулачок, выполненный с возможностью взаимодействия в верхнем положении стойки с закрепленным на корпусе упором и частичного поворота ковша в направлении к угловому положению опорожнения, ковш выполнен в виде стакана, кромка которого с открытой стороны имеет участки, разноудаленные в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости перемещения оси рычага, при этом емкость выполнена с возможностью размещения в ней плеча с ковшом в нижнем положении стойки. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что горизонтальная ось рычага совмещена с участком кромки, наименее удаленным в угловом положении погружения ковша от горизонтальной плоскости перемещения оси рычага.