Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ШТАМПОВОЧНОГО ПРЕССА С ПОРШНЕВЫМ ЭНЕРГОПРИВОДОМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Авторы:
Город:
Черкесск
ВУЗ:
Дата:
04 сентября 2016г.

В настоящее время значительное количество листовых деталей производится сравнительно небольшими партиями [4]. Традиционные виды штамповочного оборудования из-за их высокой стоимости недостаточно эффективны для производства таких деталей. Высокая стоимость штамповочных прессов обусловлена сложностью их конструкции, высокой металлоемкостью, а также использованием дорогостоящего гидравлического оборудования, в частности насосов высокого давления.

Существуют также устройства для штамповки, в которых процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании горючих газовых смесей [1, 2, 3] . Эти устройства компактны и имеют сравнительно невысокую стоимость. Однако они не получили широкого распространения из-за того, что давление газа имеет сравнительно небольшую величину, порядка 10…20 МПа.

Целью данной работы является разработка схемы штамповочного пресса, развивающего большое усилие, но имеющего сравнительно невысокую стоимость. Уменьшение стоимости пресса достигается путем снижения габаритов и массы пресса за счет использования энергии горючих газовых смесей. Увеличение усилия пресса обеспечивается за счет процессов сжатия топливной смеси и ее сгорания.

Схема конструкции пресса для штамповки деталей из листовой заготовки показана на рисунке. Пресс содержит станину, включающую в себя нижнюю 1 и верхнюю 2 поперечины, жестко соединенные между собой с помощью колонн 3 и гаек 4, и подвижный матрицедержатель 5, в котором размещена матрица 6. Направляющими матрицедержателя 5 служат колонны

3. На верхней поперечине 2 при помощи болтов 7 закреплен пневмоцилиндр 8, в котором размещен поршень 9 со штоком 10.Матрицедержатель 5 шарнирно присоединен к штоку 10. К верхней поперечине 2 присоединены также два пневмоцилиндра 11, содержащие поршни 12 и штоки 13, на концах которых закреплены упоры 14. В нижней поперечине 1 выполнена кольцевая полость 15, в которой установлен кольцевой поршень 16, служащий в качестве прижима. В нижней поперечине 1 размещены также выпускной клапан 17 и свеча зажигания 18. К нижней поперечине 1 при помощи болтов 19 закреплен рабочий цилиндр 20, в котором установлен массивный поршень 21. В нижней части цилиндра размещена камера 22 с перепускным клапаном 23. Пресс снабжен также воздушным компрессором 24, ресиверами 25,26 и баллоном 27. В ресивер 25 накачивается компрессором сжатый воздух давлением 2...3 МПа. В ресивере 26 также содержится сжатый воздух давлением порядка 1,5...2,0 МПа. Баллон 27 служит для хранения горючего газа, например пропан-бутана.


Схема пресса

 

Ресивер 25 соединен через электропневматический клапан 28 с рабочей полостью перепускного клапана 23, через регулятор давления 29 и электропневматический клапан 30 с кольцевой полостью 15, а также через электропневматический клапан 31 и обратный клапан 32 с камерой 22. Ресивер 26 соединен через выпускной клапан 33 с подпоршневой полостью 34, а через электропневматический клапан 35 и обратный клапан 36 с над поршневой полостью 37. Баллон 27 через электропневматический клапан 38 и обратный клапан 39 соединен с над поршневой полстью 37. Сжатый воздух из ресивера 25 подводится также через электропневматические клапана 44, 45, 46 в полости 40, 41 42 пневмоцелиндров 8, 11.

В исходном положении пресса матрицедержатель 5 находится в крайне нижнем положении. Штампуемая заготовка 43 зажата между торцом матрицедержателя 5 и кольцевым поршнем 16. Под действием давления воздуха в полостях 40 поршни 12 смещены в направлении оси пресса, при этом упоры 14 фиксируют положение матрицедержателя 5, предотвращая его перемещение. Поршень 21 под действием собственного веса находится в нижнем положении. Электропневматический клапан 28 открыт и под действием давления воздуха перепускной клапан 23 закрыт.

Работа пресса осуществляется следующим образом. При открытии клапанов 30 сжатый воздух подается в кольцевук) полость 16 для осуществления прижима фланца заготовки 43. Через клапан 31 сжатый воздух подается в камеру 22. При достижении в камере определенного давления, устанавливаемого настройкой регулятора давления 29, клапан 31 закрывается. Одновременно с этим через клапаны 35 и 38 осуществляется подача в полость 37 горючего газа и сжатого воздуха. Оптимальное соотношение между воздухом и горючим газом обеспечивается соответствующим подбором проходных сечении обратных клапанов 36 и 39.

При отключении клапана 28 воздух из рабочей полости перепускного клапана 23 стравливается и перепускной клапан 23 под действием давления воздуха в камере 22 открывается. Сжатый воздух из камеры 22 поступает в подпоршневую полость 34 и, воздействуя на поршень 21, ускоренную перемещает его вверх. В процессе движения поршня 21 топливная смесь в полости 37 сжимается. При этом давление в полости 37 повышается: вначале медленно, а затем интенсивно. Под действием давления топливной смеси заготовка 43 начинает деформироваться. К моменту подхода поршня 21 к верхнему краю цилиндра 20 давление топливной смеси повышается в 10... 15 раз. Под действием этого давления заготовка 43 заполняет определенную часть матрица 6 (на рисунке это отмечено штриховой линией). В этот период на свечу 18 подается электрическое напряжение и она поджигает топливную смесь. При сгорании смеси давление резко увеличивается. Под действием давления продуктов сгорания заготовка 43, деформируясь, заполняет всю полость матрицы 6. Процесс штамповки завершается.

Через определенный промежуток времени после подачи напряжения на свечу зажигания 18, включается клапан 28 и в рабочую полость перепускного клапана23 подается сжатый воздух, при этом перепускной клапан 23 закрывается. Одновременно с этим открывается выпускной клапан ЗЗ. При сгорании топливной смеси под действием давления продуктов сгорания движение поршня 21 вверх тормозится и поршень начинает перемещаться вниз. При этом воздух из полости 34 вытесняется через выпускной клапан 33 в ресивер 26. После достижения поршня 21 дна цилиндра 20 выпускной клапан 33 закрывается, одновременно открывается выпускной клапан 17 и продукты сгорания выпускаются из полости матрицы 6 и полости 37. Клапан 30 отключается и воздух из кольцевой полости 16 стравливается. Затем воздух из полостей 40 пневмоцилиндров 11 выпускается. Одновременно подается воздух в полости 41. При этом под действием давления воздуха на поршни 12,упоры 14 перемещаются в противоположные стороны от оси пресса, освобождая матрицедержатель 5. После этого в полость 42 пневмоцилиндра 8 подается сжатый воздух. При этом под действием давления воздуха на поршень 10 матрицедержатель 6 перемещается в верхнее положение. Отштампованную деталь извлекают из матрицы 6. Затем на торец кольцевого поршня 16 устанавливается новая заготовка. Воздух из полости  42   выпускается.   При  этом  матрицедержатель   под   действием собственного веса опускается вниз. После этого в полости 40 подается сжатый   воздух.   Под   давлением   воздуха   на   поршни   12   упоры   14 перемещаются   в  направлении    оси    пресса   и  фиксируют    положении матрицедержателя. Далее цикл работы пресса повторяется.

В данном устройстве в процессе рабочего хода поршня 21 осуществляется сжатие топливной смеси в надпоршневой полости 37, благодаря чему давление смеси повышается в 6…8 раз. При сгорании этой смеси давление увеличивается еще в 7…8 раз. Таким образом, к концу рабочего хода поршня 21 давление в надпоршневой полости 37 увеличивается в 40…60 раз. Благодаря этому при начальном давлении топливной смеси 1 МПа давление продуктов сгорания на поверхности штампуемой детали достигает 40…60 МПа. Это обеспечивает штамповку деталей широкой номенклатуры.

 

 

Список литературы

 

 

1.     Боташев А.Ю. Исследование газовой листовой штамповки с двухсторонним нагревом заготовки / А.Ю. Боташев, Н.У. Бисилов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2013. - №3. - С. 25-28.

2.     Боташев   А.Ю.   Исследование   процесса   нагрева  заготовки  при газовой листовой штамповке / А.Ю. Боташев, Н.У., Бисилов, Р.С. Малсугенов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014.- №5. – С. 20-24.

3.     Боташев, А. Ю. Разработка и исследование устройства для газовой штамповки с односторонним нагревом заготовки / А. Ю. Боташев, Н. У. Бисилов, Р. С. Малсугенов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2014. - № 7. – С. 28-34.

4.     Ильин  Л.Н. Технология листовой штамповки: учеб. для вузов / Л.Н. Ильин, И.Е. Семенов. – М. : Дрофа, 2009. – 475, [5] с. :ил.