Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7150
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК (2009)
B 21D 22/00
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНОЙ ШТАМПОВКИ
ТОНКОЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: u 20100710
(22) 2010.08.12
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Журавский Александр Юлья-
нович; Петраковский Владимир Сте-
панович; Здор Геннадий Николаевич;
Батурицкий Михаил Антонович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-техни-
ческий институт Национальной ака-
демии наук Беларуси" (BY)
(57)
Устройство для ударной штамповки тонколистовых материалов, включающее матрицу,
размещенную в контейнере пресса, передающую эластичную среду, расположенную в рабо-
чей камере над матрицей, и воздействующий на упомянутую среду боек, расположенный
в стволе для его разгона, отличающееся тем, что эластичная передающая среда содержит
дополнительный сменный элемент, контактирующий непосредственно с обрабатываемой
заготовкой, причем этот элемент имеет выпуклую в сторону заготовки поверхность.
(56)
1. Орешенков А.И., Вагин В.А., Мамутов В.С. Высокоскоростные методы листовой
штамповки: Учебное пособие. - Л.: ЛПИ, 1984. - С. 80.
2. Мовшович И.Я. и др. Обеспечение точностных параметров высокоточных деталей,
получаемых вытяжкой из листа методом пневмоударной штамповки // Кузнечно-
штамповочное производство. - 2009. - № 12. - С. 12-18.
BY7150U2011.04.30

2. BY 7150 U 2011.04.30
2
Полезная модель относится к области металлообработки (импульсной обработки ме-
таллов давлением), в частности к технологической оснастке для беспуансонной ударной
штамповки тонколистовых материалов и может найти широкое применение в листоштам-
повочном производстве машиностроительных предприятий.
Широко известны многочисленные устройства для беспуансонной ударной штампов-
ки тонколистовых материалов, когда роль пуансона выполняет эластичная среда. При
этом источником энергии может быть импульсной магнитное поле, электрический разряд
в жидкости, быстролетящий боек, разгоняемый сжатым воздухом и др. Как правило, такие
устройства содержат матрицу, рабочую камеру (контейнер) для размещения в ней эла-
стичной передающей среды и механизм передачи энергии от источника к передающей
среде. В случае использования импульсного магнитного поля передача его энергии к заго-
товке осуществляется через металлический переходник (спутник) [1]. Под действием им-
пульсного магнитного поля спутник приобретает большое ускорение и взаимодействует с
эластичной средой, осуществляя давление на заготовку. Заготовка приходит в движение и
вместе с эластичной средой прогибаются в полость матрицы. Основным недостатком та-
кой схемы деформирования является развитие больших растягивающих напряжений в
эластичной среде, которые являются причиной достаточно быстрого ее разрушения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, его прототипом, является
устройство для ударной штамповки, включающее матрицу, закрепляемую на столе пресса,
рабочую камеру с эластичной передающей средой и боек, расположенный в стволе пресса
[2]. При этом эластичная среда имеет цилиндрическую форму с плоскими основаниями и
выполнена из полиуретана. Работа устройства осуществляется следующим образом. По
команде оператора боек разгоняется в стволе пресса сжатым воздухом и осуществляет
удар по замкнутому объему эластичной среды с передачей импульса давления на заготовку. С
нижней стороны полиуретановый блок прилегает к заготовке, а с верхней взаимодейству-
ет с бойком. Во время взаимодействия заготовка начинает выпучиваться в полость матри-
цы вместе с полиуретаном. При дальнейшем движении в передающей среде возникают
большие растягивающие напряжения, которые в результате длительного циклического
воздействия вызывают разрушение полиуретана. Особенно этот недостаток достаточно
быстро проявляется при выполнении разделительных операций и глубокой вытяжки. Таким
образом, главным недостатком прототипа является низкая стойкость эластичной среды.
Задачей предлагаемой полезной модели является существенное увеличение стойкости
эластичной среды при выполнении операций листовой штамповки.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для ударной штамповки тонколи-
стовых материалов, включающее матрицу, размещенную в контейнере пресса, передающую
эластичную среду, расположенную в рабочей камере и воздействующий на упомянутую
среду боек, расположенный в стволе для его разгона, эластичная среда содержит дополни-
тельный сменный элемент, контактирующий непосредственно с обрабатываемой заготов-
кой, причем этот элемент имеет выпуклую в сторону заготовки поверхность.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что полиуретановый
блок выполнен составным и основную нагрузку в процессе работы устройства восприни-
мает на себя нижняя часть блока, контактирующая с заготовкой. Замена этой части поли-
уретанового блока является менее дорогостоящей по сравнению с заменой всего поли-
уретанового блока. Кроме того, конструктивно нижняя часть полиуретанового блока
выполнена криволинейной со стороны заготовки. В момент прижатия заготовки к поли-
уретановому блоку эта криволинейная поверхность сжимается и трансформируется в
плоскость с возникновением в ней сжимающих напряжений. В дальнейшем в процессе
деформации при затекании эластичной среды в полость матрицы сжимающие напряжения
переходят в растягивающие, но они значительно меньшие, чем у прототипа. В итоге это
приводит к увеличению стойкости эластичной среды.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства.

3. BY 7150 U 2011.04.30
3
Устройство включает матрицу 1, устанавливаемую на столе пресса, передающую эла-
стичную среду, состоящую из двух частей 2; 3 и размещенную в рабочей камере 4, боек 5,
разгоняемый сжатым воздухом в стволе 6.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Заготовку укладывают на
матрицу, прижимая к рабочей камере 4. В момент прижатия заготовка касается выступа-
ющей криволинейной поверхности полиуретанового блока 3 (его нижней части). Далее
включается механизм пуска (на чертеже не показан) бойка 5 и он разгоняется сжатым воз-
духом в стволе 6. Удар бойка осуществляется по верхней части полиуретанового блока 2.
Под действием ударной нагрузки полиуретановый блок сжимается, а криволинейная по-
верхность нижней части эластичной среды становится плоской и прижимается всей плос-
костью к заготовке. Площадь этой поверхности значительно меньше первоначальной
криволинейной. Естественно, сжимающие напряжения в эластичной среде вблизи заготовки
еще больше увеличиваются. В дальнейшем в движение приходит заготовка, а вместе с ней
движется и прокладка, в которой начинают развиваться растягивающие напряжения. Про-
исходит компенсация сжимающих напряжений. В конце процесса деформации в целом
растягивающие напряжения значительно меньше, чем у прототипа. Вероятность разруше-
ния уменьшается, т.е. стойкость передающей среды увеличивается.
Заявляемое техническое решение было реализовано на специально изготовленном
устройстве. Передающая эластичная среда изготовлена из полиуретана марки СКУ-7Л и
подвергнута циклическим испытаниям при осуществлении операции пробивки отверстия
∅ 50 мм в заготовке из стали 08кп толщиной 1мм. Давление в аккумуляторе пресса со-
ставляло 0,4 МПа, что обеспечивало минимально необходимое давление для выполнения
операции пробивки вышеуказанного отверстия. Критерием оценки работоспособности
предлагаемого технического решения выбраны трещины и вырывы на рабочей поверхно-
сти сменной прокладки, оставляющие след (отпечаток) на заготовке.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Влияние количества технологических циклов
на стойкость эластичной среды и качество заготовок
Количество
циклов
Качество обработки
Заявляемый способ Прототип
1000 Дефекты отсутствуют Дефекты отсутствуют
2000 Дефекты отсутствуют
Первичное проявление трещин
глубиной до 2 мм
4000 Зарождение трещин
Увеличение глубины трещин
до 4-5 мм
8000
Увеличение глубины трещин
до 4-5 мм
Появление значительных вырывов
на поверхности полиуретанового
блока и их отпечатка на заготовке.
Дальнейшее использование поли-
уретанового блока невозможно.
12000
Появление незначительных вырывов
на сменной прокладке
16000
Появление значительных вырывов
на поверхности сменной прокладки
и их отпечатка на заготовке. Замена
сменной прокладки и дальнейшее
использование эластичного блока.
Из приведенных данных видно, что использование предлагаемого устройства обеспе-
чивает увеличение стойкости передающей среды примерно в 2 раза.
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.