Устройство для непрерывной гидроэкструзии заготовок Советский патент 1983 года по МПК B21C23/08 B21J5/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для получения длинномерных изделий методом гидростатического нрессования.

Известно устройство, у которого для проталкивания заготовок в матрицу имеется два клиновых захвата, действующих попеременно, один из которых размешен на порш не гидроцилиндра 1.

Недостаток устройства - низкие технологические возможности применения его для непрерывной гидроэкструзии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывной гидроэкструзии заготовки, содержащее блок высокого давления с соосно расположенным внутри его канала вращающимся от приводного вала компакт блоком с входной матрицей и со смонтированной на его корпусе входной матрицей, а также заготовки. Выполненные в виде намоточного барабана 2.

Недостатками известного устройства являются невозможность использования его с положительным эффектом для гидропрессования прутковых заготовок диаметром более 3,0 мм, а также значительная металлоемкость.

Цель изобретения - расширение диапазона обрабатываемых заготовок.

Указанная цель достигается тем, что устройство для непрерывной гидроэкструзии заготовок, содержащее блок высокого давления с соосно размещенными внутри его канала вращающимся от приводного вала компакт-блоком с входной матрицей и со смонтированной на его корпусе выходной матрицей, а также механизм подачи заготовки с двумя клиновыми захватами, снабжено соосно установленной в канале блока высокого давления и кинематически связанной с приводным валом компакт-блока перфорированной втулкой с двумя копирными внутренними пазами и установленными внутри втулки одна против другой и жестко связанными с корпусом компакт-блока направляющими клиновых захватов, имеющих сегментное поперечное сечение, а каждый из клиновых захватов выполнен в виде полого корпуса с конической внутренней поверхностью и башмаком, закрепленным на его наружной поверхности и взаимодействующим с одним из упомянутых копирных пазов перфорированной втулки, установленных внутри корпуса один против другого секторных клиньев и размещенных между ними секторных направляющих для заготов ки, при этом на приводном валу выполнено центральное гнездо, в котором размещена подпружиненная в осевом направлении входная матрица.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - непрерывный копирный паз кулачка, профиль; на фиг. 6 - диаграмма скоростей и перемещений клиновых захватов.

Устройство для непрерывной гидроэкструзии состоит из блока 1 высокого давления, в канале которого по оси размещен компактблок, включающий корпус 2, с уплотнительными элементами 3 высокого давления, соосно расположенные в противоположных стоп ронах входную 4 и выходную 5 матрицы и механизм подачи заготовки, содержащий перфорированный цилиндр 6 с непрерывными копирными пазами 7 и 8 на внутренней поверхности, бащмаки 9 и 10, способные скользить по копирным пазам 7 и 8 цилиндра 6, клиновые захваты 11 и 12, скрепленные с бащмаками 9 и 10 и способные к возвратно-поступательному движению по внещним 13 и внутренним 14 направляю щим, а также,приводной вал 15 с уплотнительным элементом 16, установленный в опор ном узле 17 с уплотнениями 18 и соединенный с перфорированнылг цилиндром 6 компакт-блока быстроразъемным соединением 19. Приводной вал 15 выполнен полым, позволяющим через внутреннюю полость 20 прохождение заготовки 21, и с гнездом 22 для размещения входной матрицы 4. Матрица 4 прижата к дну гнезда 22 пружинным элементом 23.

Вращающийся цилиндр 6 установлен на подшипниках 24 и 25 качения. Приводной вал 15 установлен в опорном узле 17 на подщипниках 26-28, который зафиксирован затвором 29. Устройство снабжено механизмом 30 запирания компакт-блока, тянущим механизмом 31, механизмом отвода и ввода компакт-блока, электроприводом приводного вала, генератором высокого давления (не показаны). Цилиндр б имеет радиальные отверстия 32, т.е. выполнен в виде перфорированной гильзы.

Быстроразъемное соединение 19, связывающее приводной вал 15 с цилиндром 6, может быть выполнено, например, в виде зубчатой муфты. Внутренние 14 и внешние 13 направляющие размещены между входной 4 и выходной 5 матрицами компактблока.

Внещние направляющие 13 (фиг. 2) жестко скреплены с корпусом 2 компакт-блока и вьшолнены в виде сегментов, плоскости скольжения которых параллельны боковым плоскостям внутренних направляющих (фиг. 3). Внутренние направляющие 14 вылолняют функции направления заготовки 21 и выполнены в виде диаметрально расположенных кольцевых секторных планок, внутренние радиусные поверхности которых образуют в определенном секторе канал для перемещения заготовки размером в пределах максимального допуска на ее диаметр. Клиновые захваты 11 и 12 снабжены продольными каналами 33, расположенными на боковой поверхности корпуса 34. Клиновой захват 12 (фиг. 4) состоит из корпуса 34 захвата, выполненного в биде конусной обоймы и сопряженных с ней клиновидных зажимных губок 35, контактирующих в свою очередь через упругий элемент 36 с направляющими элементами 14 поджатУх пружинами 37. Зазор 38 между наклонными поверхностями направляющих 14 и клиновидных зажимных губок 35 составляет 0,01-0,05 d, где d - диаметр заготовки. На фиг. 5 показан характер профиля непрерывных копирных пазов 7 и 8, выполненных на внутренней поверхности цилиндрического кулачка 6. На фиг. 6 показана диаграмма перемещений и скоростей клиновых захватов 11 и 12 во времени, причем кривые, расположенные выще оси абсцисс характеризуют движение захватов в направлении прессования, а расположенные ниже в обратном направлении. Скорости возврата по величине больще скорости рабочего хода (подачи). Скорости в промежуток совмещенного перемещения обоих захватов в направлении подачи равны. Устройство работает следующим обраПодготовленный компакт-блок с разведенными клиновыми захватами 11 и 12 согласно характеру профиля копирного паза (фиг. 1, 5 и 6, начальное положение) вводят в канал блока 1 высокого давления. Компакт-блок перемещают положения, когда цилиндрический кулачок 6 входит в сцепление с приводным валом 15, а входная матрица 4 scfynaer в контакт с дном гнезда 22 приводного вала, затем фиксируют и удерживают его в процессе работы в канале блока 1 механизмом 30 запирания. Сцепление цилиндрического кулачка с приводным валом происходит с помощью быстроразъемного соединения, выполненного. Например, в виде зубчатого зацепления. В исходном положении давление в контейнере отсутствует, клиновидные зажимные губки 35 разжаты и вместе с упругими элементами 36, не позволяющими опускать ся губкам, обеспечивают проход заготовки 21. Подготовленная заготовка 21 вводится со стороны приводного вала 15 через его внутреннюю полость 20, через входную матрицу 4, выполняющую роль уплотнения заготовки, между направляющими элементами 14, клиновидными зажимными губками 35, одного 12 и второго 11 захватов и далее через деформирующую матрицу 5 выводится из контейнера и закрепляется йа тянущем механизме 31. Затем включается тянущий механизм 31, при этом происходит подтяжка заготовки 21, что устраняет возможность утечки жидкости при наборе давления через входную уплотнительную матрицу 4 и выходную деформирующую матрицу 5. Устройство готово к осуществлению процесса гидроэкструзии. При создании требуемого давления в канале блока 1 высокого давления генератором высокого давления (не показан) включается электропривод (не показан) приводного вала 15, передающий вращение цилиндру 6, при этом генератор высокого давле„ия отключается. При вращении цилиндра 6 с непрерывными копирными пазами клиновые захваты 11 и 12. зафиксированные от поворота направляющими 13 и 14 посредством башмаков 9 и 10, скользящих в непрерывных копирных пазах 7 и 8, получают возможность перемещения в осевом направлении и соверщают в процессе работы синхронные возвратно-поступательные движет В начальный период работы при враЩении цилиндров 6 оба клиновых захвата 1 и 12 начинают перемещаться в направлении прессования. За счет воздействия на зажимные клиновидные губки 35 движущейся конусной обоймы 34, которая прижимает губки к заготовке 21 с расчетным удельным давлением, определяемым такими параметрами, как материал заготовки, угол наклона клиновых губок, длина губок, мощность привода, за счет фрикционной связи зажимных губок с заготовкой. Захваты увлекают заготовку, непрерывно втягивая ее че рез вращающуюся уплотнительную матрицу 4 со степенью деформации не более 3% и затем проталкивают ее в направлении деформирующей матрицы 5, где она под совместным воздействием радиального давле жидкости и усилия волочения, приложенного со стороны тянущего механизма, деформируется со степенью деформации 50%. Направляющие элементы 13 и 14 обеспечивают прямолинейность перемещения клиновых захватов, кроме того предупреждают скручивание заготовки. Внутренние направляющие элементы 14 обеспечивают устойчивость заготовки, охватывая заготовку своими внутренними радиусными поверхностями на участке от входной до выходной матрицы, устраняют возможность резкой потери устойчивости заготовки при рабочем ходе и образование при этом резких перегибов, приводящих к оста1новке процесса и сни жению выхода годного. Радиальные отверстия 32, выполненные цилиндрическом кулачке 6, и продольные каналы 33,расположенные на боковых поверхностях корпуса 34, обеспечивают возможность выравнивания давления во всем объеме полости высокого давления. Уплотнение входной 4 и выходной 5 матриц осужествляется контактном способом, который достигается воздействием на матрицу жидкости высокого давления и силового контакта двух подогнанных поверхностей - матрицы и опорного гнезда.,В процесса работы входная матрица 4, располагаясь в гнезде 22 полого приводного вала 15 и прижимаясь к его дну жидкостью высокого давления, вращается вместе с ним относительно втягиваемой, заготовки, что приводит к снижений необходимого усилия втягивания. Предварительное поджатне матрицы в процессе сцепления компакт-блока с приводным валом осуществляется пружинным элементом 23. В определенный период времени вращения цилиндра 6 на участке копирного паза, когда меняется его направление, происходит изменение направления движения захвата, при .этом приводная конусная обойма 34 отходит от зажимных губок 35, последние освобождают заготовку. Таким образом, осуществляется возврат захвата в исходное положение относительно деформируемой заготовки. Непрерывность подачи заготовки и ее втягивания в камеру высокого давления достигается устранением пауз на изменение направления движения захватов 11 и 12 возможного в силу создания копирных паВиЛш.о/Лт.ГИЛ J Х5 у .,JO/J,ClIiri л 1. j-ii.LJv./i. 4.1J. ЗОВ 7 И 8 на цилиндре 6, позволяющих ускоренный возврат клиновых захватов в направлении, противоположном направлению прессования, а также совмещение в определенный промежуток времени движения обоих захватов в направлении прессования с одинаковой скоростью. Это условие подтверждается характером копирных пазов и диаграммой скоростей и перемещении захватов, приведенных на фиг. 5 и Ь. В процессе гидроэкструзии предлагаемое устройство предусматривает синхронизацию скорости втягивания заготовки со скоростью тянущего механизма (скорости волочения). Процесс протекает при постоянной величине давления жидкости, ограниченной пределом прочности На разрыв прессуемой за.-- ,. .. . готовки. Поскольку объем, занимаемый заготовкой в канале высокого давления, в процессе работы остается постоянным, падение давления происходит медленно и его величина поддерживается автоматически на нужном уровне включением генератора дав ления. По окончании процесса гидроэкструзии давление сбрасывается, выключается электропривод приводного вала 15 и тянущего механизма 31, срабатывает механизм 30 за пирания компакт-блока, освобождая его, а механизм отвода выводит его из канала блока I высокого давления. Процесс гидроэкструзии характеризуется продолжительностью и непрерывностью. В. качестве рабочей жид-- Г I/ ««стч может применяться, например, касторовое масло или смеси на его основе. Затем цикл повторяют.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ГИДРОЭКСТРУЗЙИ ЗАГОТОВОК, со держащее блок высокого давления с размещенным внутри его канала вращающимся от приводного вала компакт-блоком с входной матрицей и со смонтированной на его корпусе выходной матрицей, а также механизм подачи заготовки с двумя клиновыми захватами, отличающееся тем , что, с целью расщирения диапазона обрабатываемых заготовок, оно снабжено соосно установленной в канале блока высокого давления и кинематически связанной с привоДным валом компакт-блока перфорированной втулкой с двумя копирными внутренними пазами и установленными внутри втул ки одна против другой и жестко связанными с корпусом компакт-блока направляющими клиновых захватов, имеющих сегментное поперечное сечение, а каждый из клиновых захватов выполнен в виде полого корпуса с конической внутренней поверхностью и бащмаком, закрепленным на его наружной поверхности и взаимодействующим с одним из упомянутых копирных. пазов перфорированной втулки, установленных внутри корпуса один против другого секторных клиньев и размещенных между ними Секторных направляющих для заготовки, при (Л этом на приводном валу выполнено центральное гнездо, в котором размещена подпружиненная в осевом направлении входная матрица. В /3 2. 5 Ю S 2д / / /Г //// Фиг. 22 5 S ///

Фиг. г

Ва А /4

т ы///т////ж

Фиг.5

B-S

52

i

фиг.

/./

27О

500°

„ 5 /,

/

о 50 во 90 f2Q 150 fBOZiO 2 270X0550ЪбО Jb° Фиг. 5

7ГД