Устройство для ультразвуковой пробивки отверстий Советский патент 1982 года по МПК B21D28/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРОБИВКИ

I

Изобретение относится к устройствам для холодной листовой штамповки и .может быть использовано в маши-ностроении для пробивки отверстий в тонколистовом материале, а также в приборостроении для пррбивки отверстий в платах печатного монтажа на основе слоистых пластиков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для ультразвуковой пробивки, содержащее матрицу, пуансоны, съемник пуансонов и пробивающий волновод резонансной длины, контактирующий с нерабочими торцами пуансонов. Матрица закреплена на нижней плите. Пуансонь1 свободно установлены в направляющих отверстиях плиты -прижима с направлящей частью резонансной длины. Съемник пуансонов подпружинен к плите-прижиму, а пробивающий волновод связан с источником ультразвуковых колебаний и размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении рабочего хода в отверстии держателя, неподвижно связанного со съемником I.

Недостатком этого устройства является отсутствие достаточно жесткой связи межОТВЕРСТИЙ

ду пробивающим волноводом и отражателем, а это приводит к значительным боковым смещениям нерабочих торцов пуансонов, что наряду с малой толщиной плитыприжима (обусловленной малой длиной пуансонов) приводит к высоким контактным на5 пряжениям в опорных с прижимом точках пуансонов, что порождает ультразвуковую сварку прижима с пуансонами и, как следствие, частые поломки последних.

Целью изобретения является увеличение

.- долговечности работы устройства.

С этой целью в устройстве, содержащем матрицу, закрепленную на нижней плите, пуансоны, свободно установленные в направляющих отверстиях плиты-прижима и

J5 имеющие направляющую часть резонансной длины, съемник пуансонов, подпружиненный к плите-прижиму, а также контактирующий с нера бочими торцами пуансонов пробивающий волновод резонансной длины, связанный с источником ультразвуковых

20 колебаний и размещенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении рабочего хода в отверстии держателя, неподвижно связанного со съемНИКОМ, волновод выполнен длиной не менее одной длины ультразвуковой волны, возбуждаемой источником, и снабжен расположенными в местах, соответствующих «узлам этой волны, по меньшей мере двумя направляющими выступами, контактирующими с поверхностью .отверстия держателя, а на обращенном к пуансонам торце волновода выполнены углубления, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам нерабочих торцов пуансонов. На чертеже изображено предлагаемое устройство в разрезе. Устройство содержит нижнюю плиту 1 с закрепленной на ней матрицей 2, плитуприжим, состоящую из неподвижно связанных между собой плиты 3 и прижима 4, съемник 5 пуансонов 6, установленных свободно в направляющих отверстиях плиты 3, а также контактирующий с нерабочими торцами пуансонов & пробивающий волновод 7, связанный с источником ультразвуковых колебаний. Источник ультразвуковых колебаний выполнен в виде пневмоцилиндра 8 с встроенными в него преобразователем 9, пружиной 10 и усиливающего волновода 11. Пробивающий вблновод 7 установлен в отверстии держателя 12, снабжен направляющими выступами 13, контактирующими с поверхностью отверстия держателя 12, а на обращенном к пуансонам 6 торце волновода 7 выполнены углубления, соответствующие по форме и размеру форме и размерам нерабочих торцов пуансонов 6. Волновод 7 выполнен длиной не менее одной длины ультразвуковой волны, возбуждаемой источником, а направляющие выступы 13 расположены в местах, соответствующих «узлам этой волны. Съемник 5 жестко связан с держателем 12 и подпружинен к плите 3 пружинами 14. Пуансоны 6 выполнены с направляющей частью резонансной длины, определяемой из соотношения 1 - 2,4303, -I где U -л51ина направляющей части пуансона;L - длина условного стержня постоянного сечения, равного сечению направляющей части пуансона, и из того же материала, что и направляющая часть, для которого максимальное усилие пробивки является первой критической силой, благодаря чему пуансон обязательно претерпевает первую потерю устойчивости под действием усилия пробивки и не претерпевает второй, т. е. максимально возможная часть диапазона изменения рабочего усилия пробивки лежит в пределах между первой и второй критическими силами потери устойчивости. В этом случае гарантируется при боковом смещении нерабочего торца пуансона 6 в пределах нежесткости волноводной систелмы контактирование направляющей части пуансона с направляющим отверстием в плите 3 лишь в одной точке, расположенной в глубине плиты 3 (а не на ее кромке), что обеспечивает куполообразность эпюры нормальных контактных напряжений, от величины которых зависит скоростъ износа. Нижняя плита 1 устройства, расположена на рабочем столе 15, перемещаемом по колонкам 16 и опирающемся на шток 17 гидроцилиндра 18 прижима. Между держателем 12 и рабочим столом 15 установлены пружины 19. Нижняя плита 1 связана с плитой 3 и съемником 5 направляющими колонками 20 и пружинами 21. Позицией 22 обозначена обрабатываемая заготовка. Процесс пробивки осуществляется следующим образом. После установки заготовки 22 поршень гидроцилиндра 18 поднимается вверх, сжимая пружины 14, 19 и 21 и осуществляя при этом прижим заготовки 22, после чего одновременно включаются ультразвуковые колебания и срабатывает пневмоцилиндр 8, приводящий в движение волноводную систему, осуществляется пробивка. После пробивки пружина 10 возвращает преобразователь 9 и волноводы 11 и 7 в исходное положение, и выключаются колебания. Затем осуществляется ход порщня гидроцилиндра 18 вниз. При этом пружины 14 осуществляют съем пуансонов 6. Пружины 21, размыкаясь, обеспечивают раскрытие штампа, пружины 19 обеспечивают смыкание стола 15 со штоком 17 гидроцилиндра 18. После этого снимается заготовка и устройство готово к новому циклу. Использование предлагаемого устройства позволит избежать поломок пуансонов, обусловленных ультразвуковой сваркой, увеличить долговечность штамповой части устройства, обеспечить пробивку плат печатного монтажа любых суохествующих габаритов, повысить производительность. Формула изобретения Устройство для ультразвуковой пробивки отверстий, содержащее матрицу, закрепленную на нижней плите, пуансоны, свободно установленные в направляющих отверстиях плиты-прижима и имеющие направляющую часть резонансной длины, съемник пуансонов, подпружиненный к плите-прижиму, а также контактирующий с нерабочими торцами пуансонов пробивающий волновод резонансной длины, связанный с источником ультразвуковых колебаний и размещенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении рабочего хода в отверстии держателя, неподвижно связанного со съемни