Патент на изобретение №2172221

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении крутоизогнутых патрубков из трубных заготовок. На станине смонтированы штамповый блок с разъемной матрицей и гидроцилиндры формообразования. Один из гидроцилиндров оснащен пуансоном проталкивания трубной заготовки, а второй -шаровым подпорным пуансоном. Один из гидроцилиндров установлен на кронштейне, шарнирно связанном со станиной, с возможностью поворота относительно станины и кронштейна в горизонтальной плоскости. В полости трубной заготовки размещен эластичный наполнитель. Гидроцилиндры формообразования снабжены дополнительными гидроцилиндрами, установленными в гидроцилиндрах формообразования соосно последним и телескопически связанными с ними. В результате обеспечивается возможность получения тонкостенных элементов трубопровода с изогнутой осью, а также повышение их качества за счет устранения гофрообразования и разрывов материала. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к гидравлическим прессам для гибки крутоизогнутых патрубков из трубных заготовок проталкиванием через фильеру с внутренним давлением эластичного наполнителя.

Известен пресс гидравлический для формообразования патрубков ПГФП-20/100 (Руководящий технический материал РТМ 1.4.1999-90. Производство сварного высокоресурсного трубопровода. – М.: НИАТ, 1992 .- С.60-61, аналог), содержащий штамповый блок с разъемными матрицами, гидроцилиндры формообразования, один из которых оснащен пуансоном проталкивания трубной заготовки, а второй – шариковой оправкой, а также эластичный наполнитель. Пресс предназначен для формообразования крутоизогнутых и ступенчатых патрубков из цельнонатянутых и сварных трубных заготовок диаметром от 20 до 100 мм и позволяет осуществлять гибку при наибольшей длине заготовки 400 мм. Трубная заготовка, помещенная в прямолинейную часть ручья штампового блока, заполняется эластичным наполнителем, проталкивается через криволинейную часть ручья штампового блока с одновременным сжатием наполнителя между пуансоном проталкивания и шариковой оправкой. Давление, образующееся в результате сжатия наполнителя, препятствует образованию дефектов при гибке – гофрообразованию и овальности сечения. Однако громоздкость конструкции исполнительных механизмов и штамповой оснастки являются причинами больших затрат времени при переналадке пресса с одного режима формообразования на другой.

Наиболее близким техническим решением из известных является гидравлический пресс для формообразования крутоизогнутых патрубков (а.с. N 599889 СССР, МПК 2 B 21 D 9/12 от 24.12.74 г. “Станок для формообразования крутоизогнутых патрубков”, авт. В.И. Давыдов, В.С. Силантьев, Н.П. Колесников, В. А. Половцев, В.А. Мартынов, В.С. Шарапов, Л.С. Кузнецова, А.Ф. Иванов – прототип), содержащий установленные на станине с возможностью продольного перемещения формообразующий и подпорный гидроцилиндры, а также стол; пресс снабжен смонтированной на станине кареткой, каждый гидроцилиндр снабжен горизонтальной осью и механизмом перемещения его по вертикали, а гидроцилиндр подпора – шарнирно связанным со станиной колено-рычажным механизмом; гидроцилиндры установлены с возможностью качания относительно упомянутых осей, а формообразующий гидроцилиндр установлен на каретке с возможностью поперечного перемещения; пресс снабжен пружинной подвеской, соединяющей формообразующий гидроцилиндр со станиной, а штоки гидроцилиндров выполнены в виде полых гильз.

Задачу расширения технологических возможностей в известном техническом решении решает установка одного из гидроцилиндров формообразования на подвижном кронштейне с возможностью разворота относительно кронштейна и станины пресса в горизонтальной плоскости. Выставляя гидроцилиндры формообразования друг относительно друга под определенным углом (в зависимости от типа элемента, подлежащего формообразованию) штампуют на прессе крутоизогнутые патрубки.

Таким образом, на одном прессе штампуется широкая номенклатура изогнутых элементов трубопроводных систем при минимальных затратах времени на переналадку оборудования. В то же время устройство гидроцилиндров формообразования делает невозможным получение на установке особо- и сверхтонкостенных элементов трубопровода с изогнутой осью (крутоизогнутых патрубков). При штамповке последних для исключения гофрообразования и разрывов необходимо плавно повышать внутреннее давление эластичного наполнителя в зависимости от достигаемого угла гиба. В гидроцилиндрах формообразования известного устройства такой возможности не предусмотрено.

Технический результат: расширение технологических возможностей за счет получения особо- и сверхтонкостенных элементов трубопровода с изогнутой осью (крутоизогнутых патрубков), повышение качества за счет устранения гофрообразования и разрывов материала.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем смонтированные на станине штамповый блок с разъемной матрицей, гидроцилиндры формообразования, один из которых оснащен пуансоном проталкивания трубной заготовки, а второй шаровым подпорным пуансоном, а также эластичный наполнитель, при этом один из формообразующих гидроцилиндров установлен на кронштейне, шарнирно связанном со станиной, с возможностью поворота относительно станины и кронштейна в горизонтальной плоскости, гидроцилиндры формообразования снабжены дополнительными гидроцилиндрами, установленными в гидроцилиндрах формообразования соосно последним и телескопически связанными с ними.

При формообразовании полых деталей из трубных заготовок с целью исключения гофрообразования и разрывов материала необходимо компенсировать объемы эластичного наполнителя. При гибке патрубков проталкиванием через криволинейный ручей давление наполнителя необходимо постепенно наращивать с тем, чтобы по окончании формообразования (т.е. при достижении максимального угла изгиба) оно достигало необходимой из условия устойчивости процесса величины.

Данная задача решается посредством гидроцилиндров формообразования с установленными и связанными с ними телескопически дополнительными гидроцилиндрами. Задавая кинематику для каждого из гидроцилиндров по ходу процесса деформирования трубной заготовки и выдерживая определенное соотношение между скоростями перемещения штоков гидроцилиндров формообразования и дополнительных гидроцилиндров, можно достичь оптимального значения объема, а следовательно и давления эластичного наполнителя внутри трубной заготовки и исключить наличие браковочных признаков у отштампованных деталей в виде гофров, разрывов, задиров и царапин. Тем самым расширяются технологические возможности оборудования за счет получения особо- и сверхтонкостенных элементов трубопровода и повышается и качество.

На фиг. 1, 2 показан общий вид гидравлического пресса (фиг. 1 – вид спереди, фиг. 2 – вид сверху); на фиг. 3 – схема штампового блока для гибки крутоизогнутых патрубков.

Гидравлический пресс для формообразования крутоизогнутых патрубков содержит станину 1, штамповый блок 2, состоящий из нижней 3 и верхней 4 частей для гибки крутоизогнутых патрубков 5 проталкиванием, взаимосвязанные с ними гидроцилиндр прижима 6, гидроцилиндры формообразования 7, 8. Гидроцилиндр прижима 6 связан с подвижной траверсой 9 пресса. В гидроцилиндрах формообразования 7, 8 установлены соосно и связаны с ними телескопически дополнительные гидроцилиндры 10, 11, взаимодействующие соответственно с пуансоном проталкивания 12 и с шаровым подпорным пуансоном 13 при гибке крутоизогнутых патрубков 5 проталкиванием. Кроме того, в гидроцилиндрах формообразования 7, 8 установлены гильзы 14, 15, предназначенные соответственно для размещения трубной заготовки 16 и шарового подпорного пуансона 13 с набором эластичных шайб 17, контактирующих с передним торцом 18 трубной заготовки 16 при гибке крутоизогнутых патрубков 5.

Штоки 19, 20 дополнительных гидроцилиндров 10, 11 служат для регулировки давления эластичного наполнителя 21 при гибке крутоизогнутых патрубков 5 проталкиванием (наращивания давления наполнителя по мере увеличения угла изгиба при проталкивании).

Один из гидроцилиндров формообразования – 8 – установлен на кронштейне 22, связанном посредством шарнира 23 со станиной 1, с возможностью разворота относительно кронштейна 22 и станины 1 в горизонтальной плоскости, который обеспечивается механизмами поворота 24, 25. Кронштейн 22 снабжен механизмом продольного перемещения 26 гидроцилиндра формообразования 8.

Гидроцилиндр формообразования 7 установлен на неподвижном кронштейне 27 с возможностью перемещения при настройке пресса, которое обеспечивается механизмами продольного 28 и поперечного 29 перемещения. Фланцы 30, 31 гидроцилиндров формообразования 7, 8 входят в кольцевые пазы 32, 33 штампового блока 2. Штамповый блок 2 с разъемной матрицей 34 для гибки крутоизогнутых патрубков устанавливаются на столе 35 пресса в зависимости от необходимости штамповки деталей определенной номенклатуры. При смене штампового блока 2 поворот гидроцилиндров формообразования 7, 8 в вертикальной плоскости обеспечивается гидроцилиндрами домкратов 36, 37.

Работа на гидравлическом прессе осуществляется следующим образом.

На столе 35 гидравлического пресса размещают штамповый блок 2 со смонтированной заранее разъемной матрицей 34. При помощи механизмов поворота 24, 25 и механизмов продольного 26, 28 и поперечного 29 перемещения гидроцилиндры формообразования 7, 8 выставляются под определенным углом в соответствии с требуемыми геометрическими параметрами крутоизогнутого патрубка 5. После этого верхняя часть 4 штампового блока 2 с установленной в ней верхней частью (на чертеже не показана) разъемной матрицы 34 крепится к подвижной траверсе 9 гидравлического пресса и поднимается над плоскостью разъема. Фланцы 30, 31 гидроцилиндров формообразования 7, 8 заводятся при помощи гидроцилиндров домкратов 36, 37 в кольцевые пазы 32, 33 штампового блока 2. Трубную заготовку 16 с установленным эластичным наполнителем 21 и покрытую смазкой помещают в гильзу 14 гидроцилиндра формообразования 7, корпус которого был предварительно приподнят при помощи гидроцилиндра домкрата 36 над нижней частью 3 штампового блока 2. После этого заводят фланец гидроцилиндра формообразования 7 в кольцевой паз 32 штампового блока 2. В передней торец 18 трубной заготовки 16 устанавливается набор эластичных шайб 17 и поджимается шаровым подпорным пуансоном 13, усилие на который передается дополнительным гидроцилиндром 11.

Вслед за смыканием верхней и нижней 3 частей штампового блока 2 начинается процесс проталкивания трубной заготовки 16 пуансоном проталкивания 12 (связанным с дополнительным гидроцилиндром 10) с заданным противодавлением, которое плавно увеличивается шаровым подпорным пуансоном 13 (усилие на который передается дополнительным гидроцилиндром 11 и его штоком 20) в зависимости от достигаемого угла изгиба. По окончании процесса формообразования давление в гидроцилиндрах прижима 6 и формообразования 7, 8 сбрасывается и после раскрытия штампового блока 2 отштампованный крутоизогнутый патрубок 5 без браковочных признаков извлекается из разъемной матрицы 34.

Пример. Из трубной заготовки длиной l=350 мм наружным диаметром D = 100 мм с толщиной стенки t = 1,0 мм из титанового сплава ВТ1=0 изготавливали крутоизогнутый патрубок 5 с радиусом изгиба по средней линии R_ср = 100 мм и углом гиба = 90^o.

На столе 35 гидравлического пресса размещали штамповый блок 2 для гибки крутоизогнутых патрубков 5 проталкиванием с размерами в плане 560 х 560 мм со смонтированной заранее разъемной матрицей 34 с диаметром гибочного ручья 100,3 мм, изготовленной из стали 20 ГОСТ 1050-88 с цементацией ручья и плоскости разъема на глубину от 0,8 до 1,2 мм, термообработкой до твердости HRC_э 52. . . 58 и полировкой до шероховатости поверхности по параметру R_а до 0,32 мм.

При помощи механизмов поворота 24, 25 и механизмов продольного 26, 28 и поперечного 29 перемещения гидроцилиндры формообразования 7, 8 выставлялись под углом = 90^o. После этого верхнюю часть 4 штампового блока 2 с установленной в ней верхней частью (на чертеже не показана) матрицы 34 крепили к подвижной траверсе 9 гидравлического пресса и поднимали над плоскостью разъема на величину 400 мм. Фланцы 30, 31 гидроцилиндров формообразования 7, 8 заводили при помощи гидроцилиндров домкратов 36, 37 в кольцевые пазы 32, 33 штампового блока 2.

Трубную заготовку 16 с установленным эластичным наполнителем 21 из эластичных шайб полиуретана СКУ-7Л (ТУ 84-404-78) диаметром 97,8 мм и толщиной 10 мм, покрытую смазкой (слой лака (ХВ-5179 ТУ-6-10-1244-82) и слой детского мыла (ГОСТ 28546-90) помещали в гильзу 14 с внутренним диаметром 100,2 мм гидроцилиндра формообразования 7, корпус которого был предварительно приподнят при помощи гидроцилиндра домкрата 36 над нижней частью 3 штампового блока 2. После этого заводили фланец 30 гидроцилиндра формообразования 7 в кольцевой паз 32 штампового блока 2. В передний торец 18 трубной заготовки 16 устанавливали набор эластичных шайб 17 из полиуретана СКУ-7Л, который поджимался шаровым подпорным пуансоном 13 с шарами из бронзы марки БрА10Ж4Н4Л (ГОСТ 493-79). Усилие на шаровой подпорный пуансон 13 передавалось дополнительным гидроцилиндром 11.

Вслед за смыканием верхней 4 и нижней 3 частей штампового блока 2 с усилием 1600 кН осуществляли процесс проталкивания трубной заготовки 16 пуансоном проталкивания 12 (связанным с дополнительным гидроцилиндром 10) с противодавлением, плавно увеличиваемым от 0,12 МПа (при = 0^o) до 3,77 МПа при = 90^o) шаровым подпорным пуансоном 13, усилие на который передавалось как дополнительным гидроцилиндром 11, так и его штоком 20 на различных стадиях процесса формообразования.

По окончании процесса проталкивания давление в гидроцилиндрах прижима 6 и формообразования 7, 8 сбрасывалось и после раскрытия штампового блока 2 отштампованный крутоизогнутый патрубок 5 извлекался из разъемной матрицы 34.

Применение гидравлического пресса для штамповки полых деталей из трубных заготовок позволило сократить брак при изготовлении особо- и сверхтонкостенных патрубков в 2,5 раза, уменьшить толщину стенки трубопровода в 1,5 – 1,9 раза.

Формула изобретения

Гидравлический пресс для формообразования крутоизогнутых патрубков, содержащий смонтированные на станине штамповый блок с разъемной матрицей, гидроцилиндры формообразования, один из которых оснащен пуансоном проталкивания трубной заготовки, а второй – шаровым подпорным пуансоном, а также эластичный наполнитель, при этом один из гидроцилиндров формообразования установлен на кронштейне, шарнирно связанном со станиной, с возможностью поворота относительно станины и кронштейна в горизонтальной плоскости, отличающийся тем, что гидроцилиндры формообразования снабжены дополнительными гидроцилиндрами, установленными в гидроцилиндрах формообразования соосно последним и телескопически связанными с ними.

РИСУНКИ