Верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой Советский патент 1984 года по МПК B21D26/02 

00

ел

а ел

эо Изобретение относится к обработк металлов давлением и может быть использовано в гидравлических прессах для листовой штамповки эластичной средой. Наиболее близким к изобретению по Технической сущности и достигаемому результату является верхний узел гидравлического пресса для штамповки эластичной средой, содержащий охватываемый обмоткой, скрепл ющей с танину пресса, ригель с цилин дрической наружной поверхностью и ОТКЕ4ЛТОЙ полостью, ширина которой н превышает радиус наружной поверхнос ти, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющуютолщину менее глубины этой полости Cl. Благодаря размещению эластичной подушки в полости ригеля обеспечива ется благоприятное напряженное соетояние последнего.Однако в известном устройстве при работе с высоким давлениями затруднительно обеспечит достоточный запас прочности ригеля из-за возникающих в нем больших на пряжений. Уменьшить эти напряжения можно, увеличив толщину ригеля, что ведет к повышению металлоемкости конструкции. Целью изобретения является сниже ние металлоемкости и повышение надежности Путем уменьшения напряркения в опасном сечении. Цель достигается тем, что.в верхнем уйле гидравлического пресса для штамповки эластичной средой, содержащем охватываемый обмоткой, скрепляющей станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и открытой полостью, ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, радиус наружной поверхности ригбля установлен, равным 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,15-1,2. На фиг. 1 изображен гидравлический пресс, испол1ззунлдий описываемый верхний узел, поперечное сечение; на фиг. 2 - схема нагружения ригеля верхнего узла пресса; на фиг. 3 верхний ригель с изображением эпюры напряжений в нем, сечение; на фиг.4верхний ригель с наклеенными на нем датчиками, сечение. Гидравлический пресс для штамповки эластичной средой, содержащий описываемый верхний узел, состоит из стоек 1 и арок 2, скрепленных между собой обмоткой 3 из высокопроч ной ленты и образующих станину пресса, в нижней части которой находится нижний ригйль 4 с рабочим цилиндром 5 и плунжером б, несущим подвижную траверсу 7, помещенную в направляющие 8, а в верхней части станины находится верхний узел пресса, образованный ригелем 9, имеющим цилиндрическую наружную поверхность 10 и полость 11,- в которой помещена эластичная подушка 12. Стол 13 с формблоками 14 и заготовками 15 перемещают с позиции загрузки (не показана) в рабочую зону пресса и останавливают под подушкой 12. В рабочий цилиндр 5 от источника давления подают рабочую жидкость, плунжер 6 перемещает родвижную траверсу 7 со столом 13, несущим формблоки 14 и заготовки 15 до замыкания с эластичной подушкой 12. При дальнейшем ходе плунжера б происходит всестороннее сжатие эластичной среды и производится штамповка. Наиболее нагруженной частью пресса является ригель его верхнего узла, прочность которого определяет надежность всей конструкции в целом. На фиг. 2 показана схема нагруже- ния верхнего ригеля, определяющая его напряженное состояние и найденные соотношения между заданной величиной толщины Ъ эластичной подушки, наружным радиусом R верхнего ригеля, равным l,7-l,91i, глубиной полости Н , равной (1,15-16)Ъ . Это соотношение получено экспериментально на металлической модели пресса при различных соотношениях указанных выше параметров. На фиг. 3 показаны напряжений в ригеле при его на.гру|Жении. Кривая, обозначенная сплошной линией, получена с использованием соотношения наружного радиуса ригеля, равного l,7-l,9h , и глубиной полости, равной 1,15-1,211 , при B«iO,8R . При этом напряжения в опасном сечении I-I ригеля близки к нулевым, так как момент сил, действующий в этом сечении от воздействия обмотки и эластичной среды, близок к нулю. Это обусловлено определенными выше соотношениями размеров ригеля и подушки. Штрихами обозначена эпюра напряжений, возникающих в ригеле, при отличном от оптимального соотношения указанных параметров. В опасном сечении jl -1: ригеля возникают максимальныенапряжения. Таким образом используя определенные соотношения размеров наиболее нагруженного узла пресса - верхнего ригеля с эластичной подушкой, возможно создать мсяцные надежные прессы для штамповки эластичной средой высокопрочных материалов при давлении на заготовку 1000-1500 кгс/см. Расчеты и эксперименты, в :ходе которых выявлены оптимальные размеры

радиуса наружной поверхнорти верхнего ригеля и глубины его полости, прИ ведены на модулях из оптического стекла. Опасными являются сечения 1-1 внутри галтели и сечения « - б при вершине верхнего ригеля.

С целью экспериментального определения оптимального соотношения параметров R и Ь , критерием которого является напряжённое состояние верхнего ригеля, изготовлено 6 моделей ригелей с различным соотнесением R и ti.Г

Исследование проводится методом тензометрирования с помощью тензо- . резисторов сопротийлением /70 Ом и базой 1 мм.

Наиболее опасными сечениями являются те, где наклеены датчики

9 , 1 , ж, по их показаниям и определяются растягивающие напряжения в опасных сечениях. С целью расшире.ния сведений о напряженном состоя НИИ верхнего ригеля наклеены датчики на его стенки JM, , 3 , е .

Тензометрирование проводится при давлении в подушке 100 МПа. При этом тензометрируются ригели одинако- вого радиуса R с различной глубиной 0 полости. Высота подушки при этом . всегда равняется глубине полости, /т.е.11 Hutl,6 ,2.

Исследование проводится в два этапа: на первом этапе выбирается 5 /оптимальное соотношение R и h , в этом случае/и 11.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица

ВЕРХНИЙ УЗЕЛ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДОЙ, содержащий охватываемый обмоткой, скрепляющей .станину пресса, ригель с цилиндрической наружной поверхностью и отк хлтой полостью, :ширина которой не превышает радиус наружной поверхности, а также эластичную подушку, установленную в полости ригеля и имеющую толщину менее глубины этой полости, отличающийся тем, что, с целью снижения метёшлоемкости и повышения нгщежности путем уменьшения напряжения в опасном сечении, радиус наружной поверхности ригеля установлен равным i 1,7-1,9 толщины подушки, а соотношение между глубиной полости ригеля и толщиной подушки - равным 1,151,2.Г

- 32- 35- 41

+12+30-f

+ 155, + 165+ 110

+ 132+ 140+ 9

+35+48,

- 1О+4

+ 165+ 156+100

Из табл. 1 следует, что с увеличением глубины полости (от ,2h до 2,0 1) при приложении нагрузки напряжение по ггштели возрастает от 132-155 до 140-165 МПа, а при вершине (см. датчик ж) уменьшается от 165 др 156 МПа. При дальнейшем увеличении глубины (,94i, R 1,8h , R 1,7 Ъ) происходит резкое падение напряжений в галтели и при вершине (см. датчики в,г,ж)до 76-112 МПа.

При дальнейшем увеличении глубины полости общая жесткость несколько /уменьшается R 1,6 Ь .и напряжения на галтели при вершине (датчики в,г,ж) снова возрастают.

Таким образом, при фиксированнвос значениях радиуса ригеля R и глубины Н оптимсшьным является соотноше45 ие Ъ(Р 1,7-1,9

На втором этапе исследования определено оптимальное заполнение полос ти подушкой для ригеля данного радиуса и данной глубины полости. Для 50 этого в ригеле с о6о нсшением tifR 1,8 (при 11 Н ) постепенна уменьшена высота подушки до Н 1,25 1i .

Нагрузка и Тензометрирование Проводятся при давлении в псдушксцс (5 100 МПа.

Результаты тензометрирования приведены в та0л. 2.

. Из табл. 2 видно, что с уменьшением высоты псчдушки напряжения в галтели (сечение I -I , датчики в и г) уменьшаются от 71-96 До 62-85 МПа а при вершине (сечение | - /fi , датчик ж) увеличиваются от 76 до 100 МПа.

Такое перераспределение напряжений, а именно снижение напряжений в сечение I -t и увеличение напряжений в сечение.-§ при сохранении равновесия внаиних .и внутренних сил, приложенных к ригелю, делает его равнопрочным.

Таблица2

Таким образом, при фиксировании радиуса наружной поверхности ригеля R и глубине его полости Н соотношение Н/1 г 1,,2 является оптимальным, так как в этом случае напряжения в опасных сечениях близки по величине.

Применение данных соотношений радиуса наружной поверхности верхнего ригеля и глубины его полости позволит значительно повысить его надежность и прочность без увеличения металлоемкости конструкции ..