автоматизированное устройство для обработки металлов давлением

Формула изобретения

Автоматизированное устройство для обработки металлов давлением, содержащее основание, неподвижную опору с центральным отверстием и коаксиальным гнездом, опорную призму, накопительный лоток, толкатель и фланец, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено горизонтальной и вертикальной зубчатыми рейками и блоком из двух зубчатых колес, одно из которых соединено с горизонтальной зубчатой рейкой, а другое - с вертикальной, при этом блок из двух зубчатых колес размещен со стороны коаксиального гнезда, осевая линия которого расположена горизонтально и перпендикулярно осевой линии зубчатого блока, опорная призма установлена между неподвижной опорой и торцом горизонтальной зубчатой рейки, накопительный лоток закреплен на опорной призме, в горизонтальной зубчатой рейке со стороны, обращенной к неподвижной опоре, выполнено отверстие, в котором размещен толкатель, а фланец установлен на верхнем конце вертикальной зубчатой рейки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано для редуцирования, калибрования, осадки, выдавливания и ряда других технологических операций при использовании прессового оборудования.

Известно устройство для обработки металлов (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Том 3. М.: Наука, 1973, с. 232), содержащее корпус, основание, кривошип, блок из двух зубчатых колес, неподвижную ось, звено, горизонтальную и вертикальную зубчатые рейки с направляющими. Недостатком устройства является ограниченная технологическая возможность.

Известно автоматизированное устройство для обработки металлов давлением (Монченко В.П. Эффективная технология производства полых цилиндров. М.: Машиностроение, 1980. с. 213), взятое за прототип и содержащее основание, электродвигатель, зубчатую передачу, клин, линейку, коническую лопатку, приемник, рычаг, неподвижную опору с центральным отверстием с коаксиальным гнездом, опорную призму, накопительный лоток, толкатель и фланец. Недостатком устройства является его ограниченная возможность выполнения технологических операций.

Изобретение направлено на расширение технологических возможностей прессового оборудования за счет использования автоматизированного устройства для обработки металлов давлением.

Поставленная задача достигается тем, что автоматизированное устройство для обработки металлов давлением, содержащее основание, неподвижную опору с центральным отверстием и коаксиальным гнездом, опорную призму, накопительный лоток, толкатель и фланец, дополнительно снабжено горизонтальной и вертикальной зубчатыми рейками и блоком из двух зубчатых колес, одно из которых соединено с горизонтальной зубчатой рейкой, а другое - с вертикальной, при этом блок из двух зубчатых колес размещен со стороны коаксиального гнезда, осевая линия которого расположена горизонтально и перпендикулярно осевой линии зубчатого блока, опорная призма установлена между неподвижной опорой и торцом горизонтальной зубчатой рейки, накопительный лоток закреплен на опорной призме, в горизонтальной зубчатой рейке со стороны, обращенной к неподвижной опоре, выполнено отверстие, в котором размещен толкатель, а фланец установлен на верхнем конце вертикальной зубчатой рейки.

Наличие новых конструктивных элементов и взаимосвязи между ними свидетельствуют о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Новые элементы конструкции работают на достижение технического результата, который обуславливает изобретательский уровень заявленного технического решения следующим образом.

Блок из двух зубчатых колес является передаточным звеном между вертикальной и горизонтальной зубчатыми рейками, что позволяет преобразовать вертикальное перемещение пресса в горизонтальное перемещение рабочего инструмента. Два зубчатых колеса необходимы для смещения плоскостей движения зубчатых реек. Если использовать одно зубчатое колесо, то рейки будут упираться друг в друга и механизм работать не будет. Использовать количество колес более двух не имеет смысла, так как в зацеплении находятся только две зубчатые рейки. При отсутствии зубчатого блока невозможно обеспечить выполнение ряда технологических операций, поскольку опоры пресса представляют собой сплошные плиты. Использование вместо зубчатого блока другого элемента, например клинового, потребует более сложного конструктивного решения, и, кроме того, клиновой механизм практически не позволяет передавать значительные по величине линейные перемещения.

Вертикальная зубчатая рейка служит для передачи движения от плиты пресса к зубчатому блоку. Она обеспечивает преобразование поступательного перемещения плиты во вращательное движение зубчатого блока. Вертикальная рейка с закрепленным на ней фланцем обеспечивает рабочий и холостой ход механизма. При отсутствии вертикальной зубчатой рейки устройство работать не будет. Замена рейки другим конструктивным элементом, например собачкой от храпового механизма, является не целесообразным, поскольку является более сложным техническим решением.

Горизонтальная зубчатая рейка предназначена, во-первых, для преобразования вращательного движения зубчатого блока в поступательное перемещение рейки, а во-вторых, она используется для установки и закрепления рабочего инструмента или толкателя. Таким образом, при ее отсутствии невозможно выполнить технологические операции. Использование вместо зубчатой рейки другого элемента также конструктивно нецелесообразно. В горизонтальной зубчатой рейке со стороны, обращенной к неподвижной опоре, выполнено отверстие, в котором размещен толкатель. Место расположения отверстия и выбор вида зубчатой рейки обусловлены местом расположения инструмента, и предложенный вариант ориентации является самым простым. Кроме толкателя в отверстие можно устанавливать деформирующий инструмент, например дорн. Использование вместо отверстия другого конструктивного элемента, например штыря, приведет к увеличению поперечного сечения оправки дорна или толкателя, что экономически нецелесообразно.

Неподвижная опора используется для размещения деформирующего инструмента (волоки) или является упором для заготовки при дорновании. Для этого в неподвижной опоре выполнено центральное отверстие, а со стороны, обращенной к зубчатому блоку, расположено коаксиальное гнездо, осевая линия которого совпадает с продольной осью горизонтальной зубчатой рейки. Такое расположение осей обеспечивает при деформировании соосность заготовки и инструмента, что предупреждает искривление изделия. Неподвижность опоры необходима для обеспечения минимального перемещения зубчатых реек, которое ограничено рабочим ходом пресса. Неподвижная опора является простейшим конструктивным элементом, и использование других решений, например магнитного поля, для установки инструмента практически нецелесообразно.

Опорная призма предназначена для установки заготовки и обеспечения соосности между инструментом и толкателем. Размещена она между неподвижной опорой и торцом горизонтальной зубчатой рейки, так как только в этом случае будет обеспечен минимальный ход зубчатых реек, а следовательно, и поршня пресса. Использование призмы в качестве опоры обусловлено тем, что, во-первых, она является стандартным конструктивным элементом, а во-вторых, она обеспечивает идеальное центрирование заготовки в вертикальной плоскости. Использование вместо призмы другого конструктивного элемента, например регулируемой плиты или набора планок, потребует значительного времени для ориентации каждой детали в исходное положение.

Накопительный лоток предназначен для размещения определенного запаса заготовок, что обеспечивает автоматический цикл выполнения технологических операций. Установка лотка непосредственно на призме устраняет промежуточные элементы, а следовательно, повышает надежность работы конструкции. Использование вместо накопительного лотка другого конструктивного элемента, например бункера, является более сложным техническим решением, что экономически нецелесообразно.

Фланец используется для жесткого закрепления вертикальной зубчатой рейки с опорной плитой пресса. При его отсутствии невозможно осуществить обратный (холостой) ход зубчатых реек, который необходим для начала нового цикла обработки изделий. Закрепление фланца на верхнем конце зубчатой рейки объясняется простотой конструктивного решения, поскольку верхняя часть рейки свободная, а нижняя упирается в основание опоры. Использование вместо фланца другого элемента, например резьбового штыря, потребует весьма точной выверки установочных элементов, и, кроме того, необходимо изготавливать в опорной плите дополнительное отверстие, что приведет ее к повреждению.

Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей прессового оборудования за счет использования автоматизированного устройства для обработки металлов давлением, которое позволяет выполнять операции калибрования, осадки, редуцирования через жесткую волоку и ряд других.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники позволило выявить техническое решение, содержащее признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа - использование устройства, содержащего неподвижную опору, призму, накопительный лоток, толкатель. В известном решении (Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. М. : Машиностроение, 1979, 303 с.) приспособление, включающее перечисленные элементы, используется для установки и закрепления заготовки при обработке материала резанием.

В известном решении (И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике. - М. : Наука 1971, с. 102) механизм для хозяйственных нужд, включающий основание, накопительный лоток, неподвижную опору, толкатель, инструмент с отверстием, используется для приготовления в бытовых условиях соков из овощей и фруктов, творожной массы и других продуктов.

Совокупность признаков в заявляемом техническом решении позволяет при использовании автоматизированного устройства для обработки металлов давлением выполнять комплекс технологических операций на прессовом оборудовании - дорнование, редуцирование, осадку и др.

Сочетание деталей и механизмов автоматизированного устройства для обработки металлов давлением обеспечивает новое свойство, не присущее механизмам для бытовых нужд, а именно - расширение технологических возможностей прессового оборудования. При этом обеспечивается выполнение не только операций дорнования, волочения, редуцирования, выдавливания, но и повышается качество поверхностного слоя металлоизделий.

Таким образом, новый механизм взаимодействия деталей и механизмов обуславливает новое свойство заявляемого устройства: расширение технологических возможностей прессового оборудования. Это позволяет признать предложенное решение соответствующим критерию "изобретательский уровень", поскольку в объекте, к которому относится решение, проявляется новое свойство, обеспечивающее достижение нового технического результата.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена кинематическая схема автоматизированного устройства для обработки металлов давлением.

Автоматизированное устройство состоит из основания 1, на котором смонтированы неподвижная опора 2 с деформирующим инструментом 3, опорная призма 4 с заготовкой 5, накопительный лоток 6 и корпус 7, содержащий блок из двух зубчатых колес 8 (на чертеже зубчатые колеса условно смещены). С зубчатым блоком 8 находятся в зацеплении вертикальная зубчатая рейка 9 с жестко закрепленным на ее верхнем конце фланцем 10 и горизонтальная зубчатая рейка 11, на одном конце которой, обращенным к неподвижной опоре 2, выполнено отверстие 12 для размещения толкателя 13.

Автоматизированное устройство для обработки металлов давлением работает следующим образом.

Рассмотрим, например, процесс редуцирования через жесткий деформирующий инструмент (см. чертеж). Устройство для обработки металлов давлением устанавливают на прессе, длина рабочего хода которого соответствует длине обрабатываемой поверхности заготовки. Основание 1 закрепляется с помощью болтов на нижней плите, а фланец 10 - на верхней плите пресса. В коаксиальное гнездо неподвижной опоры 2 устанавливается деформирующий инструмент 3. В отверстие 12 горизонтальной зубчатой рейки 11 вставляется и закрепляется толкатель 13, а в призму 4 и лоток 6 - заготовки 5. Устройство готово к работе. Включается рабочий ход пресса, фланец 10 с вертикальной зубчатой рейкой 9 перемещается вниз и поворачивает зубчатый блок 8, который, находясь в зацеплении с горизонтальной зубчатой рейкой 11, перемещает ее, а вместе с ней и толкатель 13 в горизонтальном направлении. Далее толкатель 13 упирается в торец заготовки 5 и проталкивает ее через деформирующий инструмент 3, который формирует новую поверхность заготовки 5 с одновременным упрочнением поверхностного слоя. После обработки заготовка 5 попадает в приемный лоток или бункер (не показано). Далее включается обратный ход пресса и движение элементов происходит в обратной последовательности. При выходе толкателя 13 из рабочей зоны очередная заготовка 5 автоматически скатывается из накопительного лотка 6 в рабочее пространство призы 4 и цикл повторяется. Автоматическое включение прямого и обратного хода пресса осуществляется концевыми выключателями (не показаны), установленными на плите 1 и срабатывающими от флажков, закрепленных на горизонтальной зубчатой рейке 11.

Для выполнения других технологических процессов производится переналадка устройства. Например, для выполнения операции дорнования необходимо в отверстие 12 горизонтальной рейки 11 вставить дорн, а вместо деформирующего инструмента 3 установить опорную шайбу.

Использование автоматизированного устройства для обработки металлов давлением расширяет технологические возможности прессового оборудования и позволяет выполнять операции калибрования, редуцирования, осадки, вытяжки и ряд других.