прессовая установка для фасонирования заготовок лопаток

Формула изобретения

1. ПРЕССОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ФАСОНИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ЛОПАТОК, содержащая вертикальный гидравлический пресс с подвижной траверсой и столом, закрепленную на подвижной траверсе верхнюю часть штампового блока и смонтированную на столе нижнюю часть штампового блока, включающую в себя установленное на столе основание, закрепленный на основании контейнер с конической полостью, разъемную в вертикальной плоскости матрицу с наружной ответной конической поверхностью, установленную в полости контейнера с возможностью подъема и опускания, дополнительный гидравлический вертикальный двигатель и механизм раскрытия и закрытия матрицы со звеном для связывания дополнительного гидравлического двигателя с матрицей, отличающаяся тем, что матрица выполнена со сквозным каналом, установка снабжена нижним пуансоном, установленным с возможностью вертикального перемещения в канале матрицы и приводным от дополнительного гидравлического двигателя, механизм раскрытия и закрытия матрицы включает в себя закрепленные на конической поверхности полости контейнера охватываемые направляющие планки, каждая из которых сочленена с соответствующей частью разъемной матрицы с обеспечением возможности перемещения частей матрицы вдоль образующих конической поверхности контейнера, при этом канал матрицы выполнен ступенчатым с расположенной в средней его части цилиндрической полостью большего диаметра, а звеном для связи дополнительного гидравлического двигателя с матрицей является нижний пуансон, выполненный в виде вертикального стержня с расположенным со стороны его верхнего конца буртиком для периодического взаимодействия верхним и нижним упорными торцами буртика с соответствующими торцами цилиндрической полости канала матрицы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контейнер закреплен на основании нижней части штампового блока посредством вертикальных стяжек и размещенных между основанием и контейнером проставок, дополнительный вертикальный гидравлический двигатель смонтирован между основанием и контейнером, основание штампового блока установлено на столе с возможностью горизонтального перемещения блока из-под пресса посредством гидроцилиндров.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на участках конических поверхностей матрицы и контейнера, расположенных в зоне направляющих планок, выполнены Т-образные пазы, планки выполнены в виде направляющих шпонок двутаврового сечения, одна половина каждой из которых неподвижно зафиксирована в соответствующем пазу Т-образной формы контейнера, а вторая половина размещена с возможностью перемещения в соответствующем Т-образном пазу разъемной матрицы.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижнем пуансоне выполнено глухое отверстие для фасонирования заготовок лопаток, при этом форма и размеры отверстия соответствуют геометрии получаемой заготовки.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контейнер состоит из верхней и нижней частей, при этом в нижней его части выполнен буртик с торцевой поверхностью для опоры матрицы.

6. Установка по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что нижний пуансон связан с дополнительным гидравлическим двигателем посредством поперечины, расположенной между основанием и нижней частью контейнера, дополнительный гидравлический двигатель состоит из гидроцилиндров подъема и опускания, плунжеры которых соединены с поперечиной, при этом в основании штампового блока и нижней части контейнера выполнены глухие расточки, образующие полости цилиндров подъема и опускания соответственно.

7. Установка по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что верхняя часть штампового блока выполнена в виде штампа для последовательного фасонирования, включающего в себя закрепленный на подвижной траверсе корпус, верхнюю плиту, установленную в корпусе с возможностью горизонтального перемещения, и несколько верхних пуансонов для последовательного фасонирования, в кадом из которых выполнено углебление, форма и размеры которого имеют форму и размеры головки заготовки лопатки на соответствующем переходе фасонирования, при этом штамп для последовательного фасонирования выполнен с возможностью установки любого верхнего пуансона вдоль оси матрицы и контактирования торцовой поверхности каждого верхнего пуансона с торцевой поверхностью матрицы.

8. Установка по пп.1 - 7, отличающаяся тем, что стол выполнен выдвижным и снабжен закрепленной на нем плитой, а основание нижней части штампового блока установлено на плите стола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к прессовым установкам для фасонирования под последующую штамповку заготовок турбинных и компрессорных лопаток из титановых сплавов, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов.

Известна прессовая установка для фасонирования заготовок лопаток, выполненная в виде горизонтально-ковочной машины [1]

Известная установка позволяет получать заготовки лопаток с двумя расположенными на концах утолщениями за несколько переходов с раздельным фасонированием концевых участков заготовки и поворотом ее на 180^о.

Известна прессовая установка для фасонирования заготовок лопаток, содержащая вертикальный гидравлический пресс с подвижной траверсой и столом, закрепленную на подвижной траверсе верхнюю часть штампового блока и смонтированную на столе нижнюю часть штампового блока, включающую в себя установленное на столе основание, закрепленный на основании контейнер с конической полостью, разъемную в вертикальной плоскости матрицу с наружной ответной конической поверхностью, установленную в полости контейнера с возможностью подъема и опускания, дополнительный гидравлический вертикальный двигатель и механизм раскрытия и закрытия матрицы со звеном для связывания дополнительного гидравлического двигателя с матрицей [2]

Недостатком известных установок является низкая производительность, обусловленная невозможностью осуществления в одном штампе многопереходного последовательного фасонирования заготовок с двумя расположенными на концах утолщениями, площадь поперечного сечения которых в 5-8 раз превышает площадь поперечного сечения средней стержневой части.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в обеспечении многооперационной формовки заготовок сложной формы в одном штампе пресса.

Для решения технической задачи в прессовой установке матрица выполнена со сквозным каналом, установка снабжена нижним пуансоном, установленным с возможностью вертикального перемещения в канале матрицы и приводным от дополнительного гидравлического двигателя, механизм раскрытия и закрытия матрицы выполнен включающим в себя закрепленные на конической поверхности полости контейнера охватываемые направляющие планки, каждая из которых сочленена с соответствующей частью разъемной матрицы с обеспечением возможности перемещения частей матрицы вдоль образующих конической поверхности контейнера, при этом канал матрицы выполнен ступенчатым с расположенной в средней его части цилиндрической полостью большего диаметра. Звеном для связи дополнительного гидравлического двигателя с матрицей является нижний пуансон, выполненный в виде вертикального стержня с расположенным со стороны его верхнего конца буртиком для периодического взаимодействия верхним и нижним упорными торцами буртика с соответствующими торцами цилиндрической полости канала матрицы.

Для упрощения наладки штампового блока, установки и использования универсального пресса контейнер закреплен на основании нижней части штампового блока посредством вертикальных стяжек и размещенных между основанием и контейнером проставок, дополнительный вертикальный гидравлический двигатель смонтирован между основанием и контейнером, основание штампового блока установлено на столе с возможностью горизонтального перемещения блока из-под пресса посредством гидроцилиндров.

Кроме того, на участках конических поверхностей матрицы и контейнера, расположенных в зоне направляющих планок, выполнены Т-образные пазы, планки выполнены в виде направляющих шпонок двутаврого сечения, одна половина каждой из которых неподвижно зафиксирована в соответствующем пазу Т-образной формы контейнера, а другая половина размещена с возможностью перемещения в соответствующем пазу Т-образной формы разъемной матрицы.

Для расширения технологических возможностей в нижнем пуансоне выполнено глухое отверстие для фасонирования заготовок лопаток, при этом форма и размеры отверстия соответствуют геометрии получаемой заготовки.

Верхняя часть штампового блока выполнена в виде штампа для последовательного фасонирования, включающего в себя закрепленный на подвижной траверсе корпус, верхнюю плиту, установленную в корпусе с возможностью горизонтального перемещения, и несколько верхних пуансонов для последовательного фасонирования, в каждом из которых выполнено углубление, форма и размеры которого имеют форму и размеры головки заготовки лопатки на соответствующем переходе фасонирования, при этом штамп для последовательного фасонирования выполнен с возможностью установки любого верхнего пуансона вдоль оси матрицы и с возможностью контактирования торцовой поверхности каждого пуансона с торцовой поверхностью матрицы.

Для дальнейшего упрощения наладки контейнер выполнен состоящим из верхней и нижней частей, при этом в нижней части его выполнен буртик с торцовой поверхностью для опоры матрицы.

Нижний пуансон связан с дополнительным гидравлическим двигателем посредством поперечины, расположенной между основанием и нижней частью контейнера, дополнительный гидравлический двигатель выполнен состоящим из гидроцилиндров подъема и опускания, плунжеры которых соединены с поперечиной, при этом в основании блока и нижней части контейнера выполнены глухие расточки, образующие полости цилиндров подъема и опускания соответственно.

Стол выполнен выдвижным и снабжен закрепленной на нем плитой, а основание нижней части штампового блока установлено на плите стола.

На фиг.1 показана установка, главный вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 разрез Г-4Г на фиг.3; на фиг.6 фиг.10 схемы технологических операций на различных позициях работы установки.

Прессовая установка содержит вертикальный гидравлический пресс 1 с выдвижным столом 2 и подвижной траверсой 3. Нижняя часть 4 штампового блока закреплена на столе 2, а верхняя часть 5 на траверсе 3.

Нижняя часть штампового блока включает в себя контейнер 6, проставки 7 и основание 8, стянутые между собой вертикальными стяжками 9.

Основание 8 установлено на плиту 10, закрепленную на столе 2, с возможностью горизонтального перемещения по направляющим 11, посредством, например, двух гидроцилиндров 12, смонтированных на плите 10. В коническое отверстие контейнера 6 установлена разъемная матрица 13, наружная поверхность 14 которой тоже коническая и сопрягается с отверстием контейнера 6. Матрица 13 установлена с возможностью вертикального перемещения, например, от гидроцилиндров подъема 15 и опускания 16.

Матрица 13 имеет не менее двух вертикальных разъемов, а каждая часть матрицы удерживается на поверхности конического отверстия контейнера 6 посредством направляющей планки в виде шпонки 17 двухтаврового сечения, сопрягаемой с пазами 18 и 19, выполненными в матрице 13 и контейнере 6 соответственно. При этом направляющие неподвижно зафиксированы в контейнере 6. Канал 20 матрицы 13 выполнен ступенчатым с расположенной в средней его части цилиндрической полостью 21 большего диаметра. Нижний пуансон 22 выполнен в виде вертикального стержня с расположенным со стороны его верхнего конца буртиком 23 для периодического взаимодействия с нижним 24 и верхним 25 упорными торцами полости 21 матрицы 13. Это обеспечивает возможность перемещения пуансона 22 как относительно матрицы 13, так и совместно с матрицей 13.

Один из формовочных ручьев штампа образован глухим отверстием 26, выполненным в нижнем пуансоне 22 со стороны буртика 23, и ступенькой 27 матрицы 13. Размеры упомянутых элементов ручья определяются исходя из геометрии получаемой заготовки. В данном примере ступенька 27 предназначена для получения промежуточного утолщения заготовки лопатки, а канал 20 матрицы 13 и отверстие нижнего пуансона 22 для получения стержневой части.

Контейнер 6 выполнен из двух по высоте частей: верхней 28 и нижней 29. При этом в нижней части 29 предусмотрена опорная поверхность 30 для частей матрицы в ее нижнем исходном положении, а также выходное отверстие 31 для пуансона 22.

В основании 8 штампового блока выполнена глухая расточка 32, образующая рабочую полость гидроцилиндра подъема 15 нижнего пуансона 22. На плунжер 33 этого гидроцилиндра 15 опирается поперечина 34, расположенная между проставками 7 и соединенная с нижним концом пуансона 22, а наружные концы 35 поперечины 34 со стороны верхней поверхности соединены с плунжерами 36 гидроцилиндров опускания 16 пуансона 22, рабочие полости которых образованы глухими расточками 37, выполненными в нижней части 29 контейнера 6.

Верхняя часть 5 штампового блока включает в себя два или более верхних пуансона 38, 39, закрепленных на подвижной верхней плите 40, установленной в корпусе 41 с возможностью перемещения и фиксации любого из верхних пуансонов 38, 39 вдоль оси штампового блока и пресса. Перемещение осуществляется, например, от пневмоцилиндров 42, а фиксация упорами 43 и 44. Корпус 41 закреплен на подвижной траверсе 3.

Каждый из пуансонов 38 и 39 выполнен с углублением 45, 46, форма и размеры которых имеют форму и размеры головки заготовки лопатки на соответствующем переходе фасонирования исходя из оптимального течения металла при фасонировании.

Ограничение величины рабочего хода подвижной траверсы 3 при фасонировании головки осуществляется путем выполнения штампа с возможностью замыкания торца каждого из пуансонов 38, 39 на верхнюю торцовую поверхность 47 матрицы 13.

Подвижная плита 40 направляется по планкам 48. Нижняя часть 4 штампового блока при перемещении на ось пресса выполнена с возможностью контактирования с упорами 49, а при выдвижении из-под пресса с упорами 50.

Прессовая установка работает следующим образом.

Нагретая заготовка 51 любым известным способом укладывается в ручей 20 матрицы 13, при этом она опирается нижним торцом в глухое отверстие 26 нижнего пуансона 22.

Нижняя часть 4 штампового блока задается на ось пресса путем перемещения основания 8 по направляющим 11 корпуса 10 от гидроцилиндров 12 до упоров 49 (см. фиг.6).

Затем подвижная траверса 3 вместе с верхним пуансоном 38 первого перехода опускается до касания торца глухого отверстия 45 торца заготовки 51, после чего совершается рабочий ход верхней траверсы 3 до упора торца пуансона 38 в поверхность 47 матрицы 13 (см. фиг.7). При этом совершается осадка верхней части заготовки 51 (головки) с предварительным формированием ее на первом переходе.

Далее подается давление рабочей жидкости в полость 32 цилиндра подъема 15, и плунжер 33 вместе с поперечиной 34 и нижним пуансоном 22 совершает ход вверх до упора в верхнюю поверхность 25 полости 21 матрицы 13. При этом произойдет высадка промежуточного утолщения заготовки (второго утолщения). В процессе высадки часть металла заготовки, равная по высоте полости 21 за вычетом высоты буртика 23, заполнит ступеньку 27 ручья 20 матрицы 13, при этом верхняя часть заготовки 51 удерживается от подъема благодаря верхнему пуансону 38 (см. фиг.8).

Затем полость 32 сообщается со сливом, а жидкость высокого давления подается в полость 37 на плунжеры 36, усилие от которых перейдет на поперечину 34 и скрепленный с ней пуансон 22. Пуансон 22 опустится в исходное положение (см. фиг.9), а подвижная траверса 3 вместе с верхней частью 5 совершит подъем в верхнее положение (исходное). В этом положении с помощью пневмоцилиндров 42 верхняя подвижная плита 40 переместится в корпусе 41 справа налево до упора 43, выводя на ось пресса второй верхний пуансон 39 (см. фиг.9).

Далее подвижная траверса 3 вновь опускается до касания верхнего пуансона 39 предварительно саженной головки заготовки 51, после чего совершается рабочий ход верхней траверсы 3 пресса до упора верхнего пуансона 39 второго перехода в поверхность 47 матрицы 13, в результате которого происходит окончательное формирование головки заготовки.

На заключительной стадии процесса (см. фиг.10) вновь подвижная траверса 3 поднимается в верхнее исходное положение, в полость 32 подается жидкость высокого давления, а полость 37 сообщается со сливом, отчего плунжер 33 вместе с поперечиной 34 и пуансоном 22 будут совершать подъем сначала на ход, равный высоте полости 21 до касания верхнего торца пуансона верхней поверхности 25 полости 21, а затем на дополнительный ход вместе частями матрицы 13, обеспечивающий радиальное раскрытие частей матрицы 13.

Раскрытие матрицы 13 обеспечивается при подъеме в результате того, что каждая часть матрицы своей наружной конической поверхностью 14 сопрягается с соответствующей поверхностью верхней и нижней частей 28 и 29 контейнера 6 и удерживается относительно контейнера 6 с помощью направляющей шпонки 17, сопрягаемой с соответствующими пазами 18 и 19 матрицы 13 и контейнера 6. Части матрицы 13 раздвигаются на величину, обеспечивающую выход вверх промежуточного утолщения заготовки 51 через канал 20 матрицы 13 (см. фиг.3).

Далее перемещением гидроцилиндра 12 нижняя часть 4 штампового блока выводится из-под пресса до упоров 50 и сфасонированная заготовка 51 захватывается на головку, например, клещами (на чертеже не показано), поднимается и убирается от прессовой установки любым известным способом.

После загрузки в нижнюю часть 4 штампового блока следующей заготовки 51 сначала производится опускание пуансона 22 в нижнее исходное положение, при котором в конце его хода буртик 23 сопрягается с нижним торцом 24 полости 21 матрицы 13 и принудительно доводит ее в нижнее исходное положение. Затем процесс повторяется.

Предложенная установка позволяет при использовании универсального гидравлического пресса обеспечить качественную и высокопроизводительную многооперационную формовку заготовок с двумя расположенными на концах утолщениями в последовательном штампе с разъемной матрицей.