Все статьи по сварочной тематике - здесь.

Возможности использования универсального фрикционного бандажа оснастки для импульсной штамповки

На современном этапе развития контрактное производство характеризуется расширением номенклатуры выпускаемых изделий и усложнением их конструкций, применением новых материалов со специальными свойствами, быстрой сменяемостью объектов производства, возрастанием требований к качеству продукции и улучшению условий труда.
В связи с этим в машиностроении поддерживается тенденция совершенствования существующих и создания новых методов обработки металлов.

В настоящее время в некоторых изделиях доля деталей, получаемых штамповкой металла достигает 70...80 %. Эти детали, как правило, изготовляют в жестких штампах с двумя сопряженными инструментами — матрицей и пуансоном. При высоких требованиях к точности данные штампы экономически наиболее эффективны в крупносерийном и массовом производстве.
При использовании традиционных методов обработки резкое увеличение габаритных размеров деталей, использование труднодеформируемых материалов при малой серийности может привести либо к невозможности осуществления технологического процесса, либо к резкому его удорожанию.
В этом случае требуется применение нетрадиционных методов изготовления листовых деталей.В настоящее время в нашей стране и за рубежом получили распространение прогрессивные процессы металлообработки с использованием методов импульсного нагружения. К ним относятся: штамповка взрывом, электрогидроимпульсная, магнитноимпульсная, гидроударная, газодетонационная штамповка деталей и др.

Эти методы характеризуются высокими мощностями, развиваемыми с помощью одного или нескольких импульсных источников энергии. Для деформирования используется кратковременный импульс, который можно легко регулировать по характеру и по значению прикладываемой нагрузки. Деформирование заготовки осуществляется с высокими скоростями.
В настоящее время разнообразие источников энергии, технологических процессов и схем импульсного деформирования позволяет широко применять их в различных областях машиностроения.
В листовой штамповке деталей импульсные методы применяются для выполнения операций вытяжки, пробивки, отбортовки, калибровки, сборки и др. Эти методы незаменимы при изготовлении деталей сложной формы, близкой к цилиндрической, с минимальным количеством сварных швов с применением операций раздачи и обжима.
Типовая оснастка для импульсной обработки обечаек методом раздачи может содержать один из четырех типов матриц: неразъемные матрицы с одним цельным формующим элементом, составные с горизонтальной плоскостью разъема, составные с вертикальной плоскостью разъема и силовым бандажом, составные с вертикальной плоскостью разъема и силовым корпусом.
Цельные неразъемные матрицы применяют для штамповки ограниченного класса деталей, как правило, небольших габаритных размеров.

Формующие элементы составных матриц при импульсной нагрузке удерживаются в рабочем положении силовыми замыкающими элементами в виде бандажей, корпусов и т. д. При этом в технологическом процессе импульсной штамповки наиболее трудоемкими и длительными по времени операциями являются сборка-разборка и транспортировка силовых замыкающих и формующих элементов оснастки.

Анализ существующих схем матриц, а также опыт практического применения импульсной штамповки деталей на предприятиях свидетельствуют о том, что при штамповке деталей методом раздачи цилиндрических заготовок диаметром до 500 мм можно применять матрицы любого из упомянутых типов. В этом случае трудоемкости операций сборки-разборки матриц разных типов существенно не различаются.
Однако при увеличении габаритных размеров деталей до 1000 мм и более масса матриц значительно возрастает, что приводит к существенному увеличению трудоемкости операций сборки-разборки матриц и времени их транспортировки к месту обслуживания (и обратно) для каждой операции.

В связи с этим для штамповки деталей с габаритными размерами 1000 мм и более целесообразно использовать универсальную, технологичную в изготовлении пресс-форму, позволяющую быстро осуществлять сборку-разборку и надежное силовое замыкание-размыкание формующих элементов непосредственно в зоне штамповки.
Силовое замыкание составных сменных формующих элементов матриц для штамповки крупногабаритных обечаек можно осуществлять с помощью одного универсального фрикционного бандажа, состоящего из пакета кольцевых пластин, набранных по вертикали с зазором, в которых из прямоугольных пластин собраны радиальные пакеты (не менее двух). Во внутренние торцы радиальных пакетов упираются наружные поверхности съемных формующих элементов составных матриц.
Формующие элементы матрицы, предназначенные для штамповки конкретной детали, устанавливают в бандаж, состоящий из кольцевого и радиальных пакетов пластин. С помощью приводов горизонтального перемещения радиальные пакеты силой смещаются к заготовке, где происходит сборка формующих элементов с образованием цельной штампующей поверхности матрицы.
В центр ее устанавливают заготовку, подают передающую среду и источник импульсной нагрузки (например, заряд взрывчатых веществ). Затем с помощью привода вертикального сжатия все радиальные пакеты и кольцевой пакет сжимаются силой в зонах их контакта.

Вследствие возникновения сил трения между кольцевым и радиальными пакетами пластин происходит силовое фрикционное замыкание формующих элементов матрицы и передача импульсной силы от пресс-формы к кольцевому пакету.После завершения операции раздачи осуществляются размыкание-разборка матрицы и съем готового изделия.
Опыт работы на модели показал, что при подготовке оснастки к штамповке наиболее трудоемкими в производстве являются такие операции, как перемещение и стыковка восьми радиальных пакетов совместно с формующими элементами (сборка-разборка), установка и герметизация заготовки на рабочем столе, а также вертикальное замыкание-размыкание силовыми винтами восьми узлов зажима.
Для эффективной эксплуатации натурной установки механические перемещения элементов оснастки необходимо осуществлять с помощью гидравлических механизмов.