Устройство для компенсации погрешностей кузнечно-прессового оборудования Советский патент 1991 года по МПК B30B15/00 

Фиг.1

Изобретение относится к области машиностроения, в часности к кузнечио-прес- совому оборудованию.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет использования устройства на прессах различного усилия и типа.

На фиг.1 показано устройство, общий вид: на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2 при установке сменных балочек различной жесткости; на фиг.4 - то же, при изменении жесткости балочек путем смещения опорных подкладок.

Устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 плит, установленных с зазором Z относительно друг друга. Величина зазора Z устанавливается из условия возможности смещения верхней плиты 1 относительно неподвижной нижней плиты 2 с учетом всех геометрических погрешностей пресса, увеличенного износа направляющих элементов и опорных подшипников, упругой деформации деталей пресса под нагрузкой. В верхней и нижней плитах выполнены кольцеообразные полости 3 и 4, расположенные строго напротив друг друга. Поперечные размеры и глубина полостей 3 и 4 в обеих плитах одинаковы. В полости 3 верхней плиты 1 свободно вставлен (например, по скользящей посадке) сменный опорный элемент 5, выполненный в виде кольца в плане (фиг.2). В полости 4 нижней плиты свободно помещен сменный опорный элемент 6, также имеющий вид кольца в плане, установленный на телах 7 качения, например на шариках. Опорные элементы 5 и б сопряжены между собой по сферической поверхности с возможностью смещения относительно друг друга. На сферической поверхности одного из опорных элементов выполнены смазочные канавки (не показаны), которые делят поверхность трения на несколько шаровых поясов, что обеспечива- ет накапливание запаса смазки в канавках и ее затягивание в зазор между сопряженными поверхностями при угловом повороте верхней плиты 1. Тела 7 качения помещены на термообработанной (закаленной) стальной прокладке 8, выполненной в виде кольца в плане. Крайние тела качения (шарики) находятся в контакте с двумя кольцами 9 и 10 из упругого материала, например из полиуретана, резины средней или высокой твердости и т.п.

Выступы 11 верхней плиты 1 имеют скос, угол а наклона которого к горизонтальной плоскости равен

а - arctg ,

где Дв - величина наибольшего смещения верхней плигы 1 в вертикальной плоскости при подстройке нижней половины штампа под верхнюю (штамп не показан); Д - величина наибольшего смещения верхней плиты 1 в горизонтальной плоскости.

Аналогичный скос с углом а выполнен на нижней поверхности консольной части прихвата 12. Таким образом, скос на заплечиках 11 верхней плиты 1 расположен эквидистантно скосу на прихватах 12. Четыре прихвата 12 расположены диагонально по углам нижней плиты 2, имеют продольные пазы и прикреплены к последней с помощью винтов 13. Угол между продольной осью каждого прихвата 12 и центральными осями, проходящими через центр давления устройства, составляет 45°.

В пазах верхней плиты 1 свободно установлены сменные балочки 14 различной жесткости с квадратным поперечным сечением, выполненные из упругого материала, например из стали, полиуретана, резины твердых сортов и т.п. Четыре балочки

14 помещены по краям верхней плиты 1 в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В центр каждой балочки упираются винты 15, установленные перпендикулярно друг другу и закрепленные в кронштейне 16.

Четыре кронштейна 16 имеют продольные пазы на своем основании и прикреплены винтами 17 (фиг.2) к нижней плите 2. Торцы каждой балочки 14 находятся в контакте с опорными прокладками 18, также имеющими продольные пазы для возможности их смещения вдоль продольной оси. Опорные прокладки 18 имеют различную толщину и могут поочередно устанавливаться под края сменных-упругих балочек 14 (фиг.З) для размещения их центра на одном уровне напротив горизонтальных упорных винтов 14. Опорные прокладки 18 крепятся к верхней плите 1 с помощью винтов 19. На упругих балочках 14 закреплены (например, приклеены)тензометрические датчики 20 для регистрации амплитуды их вибрации при резкой разгрузке системы пресс - штамп - устройство для компенсации погрешностей.

Для изменения жесткости упругой балочки 14 в процессе штамповки опорные прокладки 18 соединены штоками 21 с поршнями 22, установленными внутри цилиндров 23 (фиг.4). Опорные прокладки 18

установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно верхней плиты 1 и упругой балочки 14, изменяя длину пролета последней и, соответственно, ее жесткость. Цилиндры 23

прикреплены к оорхири плшк 1, например с помощью вингон (не показаны)

Устройство работает следующим обр зом.

Перед началом штамповки нижняя опорная плита 2 закрепляется на столе пресса (не показан). На устройстве располагается штамп, нижняя половина которого крепится к верхней плите 1, а верхняя половина - к ползуну пресса (не показан). При этом центры давления устройства для компенсации погрешностей и штампа совпадают с продольной осью ползуна. За счет регулировки упорных винтов 15, упирающихся в двух взаимно перпендикулярных направлениях в центр четырех упругих балочек 14, верхняя плита 1 находится в среднем (исходном) положении.

При рабочем ходе ползуна пресса вниз и его перекосе за счет геометрических погрешностей и упругой деформации деталей пресса происходит смещение в пространстве верхней половины штампа, жестко связанной с ползуном. Так как верхняя и нижняя половины штампа соединены направляющими элементами, на ту же величину смещается нижняя половина штампа, закрепленная на верхней плите 1. При этом верхняя плита 1 вместе с верхним опорным элементом 5 поворачивается в вертикальной плоскости на необходимый угол относительно нижнего опорного элемента б путем скольжения сферических поверхностей друг относительно друга и перемещается вместе с нижним опорным элементом 6 по телам 7 качения в горизонтальной плоскости относительно стола пресса. Эти смещения происходят на величину упругой деформации балочек 14 и определяются значением зазора между заплечиками 11 верхней плиты 1 и прихватами 12. Поэтому ось штампа в течение всего хода ползуна пресса вниз и выполнения технологической операции совпадает с продольной осью ползуна, что обуславливает строго симметричную нагрузку направляющих и рабочих элементов штампа. При любой неточности в направлении движения ползуна, обусловленной геометрическими погрешностями изготовления и сборки пресса, увеличенными за счет износа зазорами и упругой деформацией деталей пресса под нагрузкой, нижняя половина штампа соответственно поворачивается (путем скольжения сферической поверхности опорного элемента 5 относительно сферической поверхности опорного элемента 6) и линейно смещается (путем качения шариков 7 относительно прокладки 8) за счет нагружения изгибающим моментом направляющих элементов

штампа, оставаясь правильно сориентированной относительно верхней половины штампа. Величина изгибающею момента, возникающего только в момент подстройки

нижней половины штампа по верхней, определяется силами тррния в подвижных узлах устройства. Устройство имеет пять степеней свободы, что позволяет нижней полови0 не штампа совершать пять возможных перемещений в пространстве из шести: поворот относительно трех координатных осей X.Y.Z и поступательное перемещение вдоль двух координатных осей X и У в гори5 зонтальной плоскости. Это обеспечивает надежную компенсацию всех возможных геометрических погрешностей кузнечно- прессового оборудования, обусловленных неточностью изготовления и сборки, изно0 сом направляющих элементов и опорных подшипников, а также упругой деформацией станины под нагрузкой.

После завершения технологической операции (вырубки, пробивки, гибки, вытяж5 ки и т.п.) при подъеме ползуна верхняя плита 1 за счет упругих бзлочек 14, а тела 7 качения за счет упругих колец 9 и 10 возвращаются в исходное положение (среднее). Цикл повторяется.

0Для расширения тенологических возможностей устройства опорные элементы 5 и 6 выполнены быстросменными. При изменении типа или усилия пресса, на столе которого помещается устройство, в полости 3

5 и 4 устанавливаются опорные элементы с другим радиусом сферической поверхности R. Замена опорных элементов, имеющих одинаковые габаритные размеры, но разные радиусы сферической поверхности, по0 зволяет подобрать оптимальную величину радиуса для данного типоразмера пресса, особенностей выполняемой технологической операции, марки и толщины штампуемого материала и т.п. Кроме того, для

5 определения наилучших условий подстройки нижней половины штампа под верхнюю опорные элементы могут меняться местами: опорный элемент 5 вставляется в полость 4 нижней плиты,а опорный элемент 6 - в по0 лость 3 верхней плиты, т.е. они располагаются выпуклой частью сферической поверхности вверх. В случае чрезмерной подвижности и вибрации верхней плиты 1 в горизонтальной плоскости вместо тел 7 ка5 чения и упругих колец 9 и 10 полости нижней плиты помещается подкладка (не показана), толщина которой равна диаметру тел 7 качения. Замена трения качения трением скольжения позволяет стабилизировать верхнюю плиту 1 в горизонтальной плоскости. Для изменения величины коэффициента трения скольжения данная подкладка может быть выполнена из стали, бронзы, текстолита, гетинакса, полиуретана и т.п. Вставив в полости 3 и А вместо сменных элементов 5 и 6, тел 7 качения, упругих элементов 9 и 10 одно стальное кольцо (не показано) и установив прихваты 12 без зазора относительно заплечиков 11 верхней плиты 1, получают жесткую подштамповую плиту без компенсации погрешностей куз- нечно-прессового оборудования, что расширяет технологические возможности устройства.

Прихваты 12 имеют скос с углом наклона а и продольные пазы, что позволяет смещать их в направлении диагонали нижней плиты 2 для регулировки степени подвижности верхней плиты 1 как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. После отладки необходимой величины зазора между скосом на заплечиках 11 верхней плиты и скосом на прихватах 12 последние жестко фиксируются винтами 13.

Четыре сменные упругие балочки 14 свободно установлены на полочках верхней плиты 1, имеющих небольшую ширину, и упруго прогибаются в вертикальной и горизонтальной плоскостях (фиг.З). При выполнении разделительных операций (резка, вырубка, пробивка и др.) при резком падении нагрузки возникают упругие колебания (вибрация) ползуна пресса, штампа и верхней плиты 1. Балочки 14 позволяют эффективно гасить (демпфировать) эти упругие колебания, Для регистрации амплитуды упругих колебаний на балочках 14 помещены тензометрические датчики 20. При изменении частоты вредной вибрации элементов пресса и штамповой оснастки изменяют жесткость упругих балочек 14 путем регулировки силы прижатия упорных винтов 15, установки других балочек 14 меньшего поперечного сечения или из другого материала (сталь, полиуретан, резина), а также за счет изменения длины свободной (находящейся вне опор) части каждой балочки. В последнем случае (фиг.4) в зависимости от амплитуды вибрации балочки 14, регистрируемой тензодатчиками 20, поршня 22 через штоки 21 перемещают опорные прокладки 18, изменяя длину свободной части балочки. При чрезмерной амплитуде вибрации сигнал от тензодатчиков поступает в сравнивающее и управляющее устройства (не показаны), которые обеспечивают подачу энергоносителя (сжатого воздуха, жидкости

высокого давления и т.п.) в поршневые полости цилиндров 23 и перемещение опорных прокладок 18 навстречу друг другу. Длина свободной части балочки 14 уменьшается, а жесткость повышается, что эффективно снижает амплитуду вибрации. При незначительной амплитуде вибрации энергоноситель подается в штоковые полости цилиндра 23 и опорные прокладки 18 перемещаются в разные стороны друг от друга, увеличивая длину свободной части и уменьшая жесткость балочек 14. Такое автоматическое регулирование жесткости упругих балочек 14 обеспечивает эффективное демпфирование упругих колебаний (вибрации) ползуна, штампа и верхней плиты 1 устройства при резком падении нагрузки на них.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения по

сравнению с известным обеспечивается за счет упрощения конструкции и расширения технологических возможностей устройства, которое может быть применено для прессов разных типов и усилий при штамповке материалов с различными механическими свойствами.

Формула изобретения Устройство для компенсации погрешностей кузнечно-прессового оборудования,

содержащее нижнюю и верхнюю плиты, сопряженные сферическими поверхностями с возможностью перемещения друг относительно друга опорные элементы, установленную на нижней плите прокладку,

размещенные между последней и соответствующим опорным элементом тела качения, а также упругий элемент, отлмчающее- с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем использования устройства на прессах различного усилия и типа, оно снабжено балочками переменной жесткости из упругого материала, закрепленными на нижней плите кронштейнами с упорными регулировочными винтами, смонтированными в кронштейнах в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также прихватами с заплечиками со скосами со стороны верхней плиты, установленными диагонально на нижней плите, в последней

выполнены выступы со скосами со стороны прихватов эквидистантно скосам в последних, опорные элементы выполнены кольцеобразными, при этом в плитах выполнены кольцевые полости для размещения опорных элементов, а балочки установлены с возможностью взаимодействия с упорными регулировочными винтами.

Изобретение относится к кузнечно- прессовому машиностроению, в частности к устройствам для компенсации погрешностей кузнечно-прессового оборудования. Цепь изобретения - расширение технологи16 ческих возможностей за счет использования устройства на прессах различного усилия и типа. При рабочем ходе ползуна пресса происходит смещение штампа. При этом верхняя плита 1 вместе с опорным элементом 5 поворачивается в вертикальной плоскости относительного опорного элемента 6. Эти смещения происходят на величину упругой деформации бз/ючек 14 и определяются значением зазора между заплечиками 14 верхней плиты 11 и прихватами 12. Поэтому ось штампа в течение всего хода ползуна совпадает с продольной осью ползуна. По окончании хода ползуна вверх верхняя плита за счет упругих балочек 14, а тела 7 качения за счет упругих колец 9 и 10 возвращаются в исходное положение, 4 ил. Ё /J g О 00 о О 11

фч-г.2

5-6

19

Фиг.З

Фиг. 4