RU200387U1

RU200387U1 - DEVICE FOR STAMPING WITH END ROLLER

Info

Publication number: RU200387U1
Application number: RU2020118826U
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Тепин; Сергей Александрович Морозов; Юрий Олегович Михайлов; Александр Сергеевич Морозов
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2020-10-21

Abstract

Полезная модель относится к технологической оснастке для штамповки торцевой раскаткой. Устройство содержит верхний и нижний валковые узлы, закрепленные на верхней подвижной в вертикальном направлении и нижней неподвижной опорах. Каждый узел содержит корпус, в котором смонтирован вал с радиальными подшипниками, опирающийся на осевой подшипник. На торце вала винтами закреплена крышка с проушинами, а на торце корпуса винтами закреплена пробка. Вал нижнего валкового узла имеет центральное отверстие для выталкивателя. Крышка вала выполнена заодно с приводной зубчатой шестерней. На валу нижнего валкового узла установлена матрица. На валу верхнего валкового узла установлен пуансон. При этом матрица имеет центральное отверстие для установки заготовки, а пуансон - центральное отверстие для ее центрирования. На нижнем торце крышки верхнего валкового узла установлен модуль измерения усилия штамповки. В результате обеспечивается повышение эксплуатационных качеств устройства. 2 ил.The utility model refers to the industrial tooling for stamping by end rolling. The device contains the upper and lower roll units, fixed on the upper movable in the vertical direction and the lower fixed support. Each unit contains a housing in which a shaft with radial bearings is mounted, supported by an axial bearing. A cover with lugs is fixed to the shaft end with screws, and a plug is fixed to the housing end with screws. The shaft of the lower roll assembly has a central hole for the ejector. The shaft cover is made integral with the drive gear. A matrix is installed on the shaft of the lower roll unit. A punch is installed on the shaft of the upper roll unit. In this case, the matrix has a central hole for installing the workpiece, and the punch has a central hole for centering it. At the bottom end of the cover of the upper roll unit, a punching force measurement module is installed. The result is an increase in the performance of the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к особым устройствам для связи и взаимодействия элементов штампа, а также направления движения его частей, и может быть использована при холодной, полугорячей и горячей торцевой раскатки заготовок наклонным вращающимся инструментом.The utility model refers to special devices for communication and interaction of die elements, as well as the direction of movement of its parts, and can be used for cold, semi-hot and hot end rolling of blanks with an inclined rotating tool.

Из уровня техники известны устройства для штамповки торцевой раскаткой, состоящие из верхнего и нижнего блоков с деформирующим инструментом. В этих устройствах при выполнении процесса торцовой раскатки верхний деформирующий инструмент получает поступательное и вращательное движения с вертикальной осью вращения, а опорный инструмент с установленной в нем заготовкой вращается вхолостую или с принудительной синхронизацией скоростей вращения с деформирующим инструментом [1].The prior art known devices for punching end rolling, consisting of upper and lower blocks with a deforming tool. In these devices, when performing the process of end rolling, the upper deforming tool receives translational and rotational movements with the vertical axis of rotation, and the support tool with the workpiece installed in it rotates idle or with forced synchronization of rotation speeds with the deforming tool [1].

Недостатками известных устройств является отсутствие в их конструкциях узлов, обеспечивающих точное центрирование пуансона относительно заготовки, установленной в матрице.The disadvantages of the known devices is the absence in their designs of units that ensure accurate centering of the punch relative to the workpiece installed in the matrix.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, признано устройство для торцевой прокатки (SU 1493360 A1, МПК B21D 37/12, опубл. 15.07.1989). Устройство содержит валки с инструментом, установленные в корпусах на осевых подшипниках. При этом каждый валок снабжен ободом с торцовым упором на внешней стороне, а осевые подшипники установлены в полости между валком и ободом, а радиальные - с внешней стороны обода на торцовом упоре. Осевой подшипник может быть установлен с выпуклостью сферы в сторону инструмента [2].The closest technical solution, chosen as a prototype, is recognized as a device for end rolling (SU 1493360 A1, IPC B21D 37/12, publ. 15.07.1989). The device contains rolls with tools installed in housings on axial bearings. In this case, each roll is equipped with a rim with an end stop on the outside, and axial bearings are installed in the cavity between the roll and the rim, and radial bearings are installed on the outside of the rim at the end stop. The axial bearing can be mounted with the bulge of the sphere towards the tool [2].

Недостатком известного устройства является его низкая технологичность, связанная с отсутствием возможности контролировать усилие деформации заготовки при формообразовании детали.The disadvantage of the known device is its low manufacturability, associated with the inability to control the deformation force of the workpiece when forming the part.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение технологичности устройства для штамповки торцевой раскаткой, заключающейся в повышении его эксплуатационных качеств.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to improve the manufacturability of the device for stamping by end rolling, which consists in increasing its performance.

Указанная задача решена тем, что устройство содержит верхний и нижний валковые узлы, закрепленные на нижней неподвижной и верхней подвижной в вертикальном направлении опорами. Каждый из валковых узлов содержит корпус с центральным сквозным отверстием, внутри которого смонтирован вал, с установленными на нем радиальными подшипниками, опирающийся на осевой подшипник, при этом на верхнем торце вала винтами закреплена крышка с проушинами, а на нижнем торце корпуса винтами закреплена пробка. В нижней части корпуса установлены штуцеры для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости, а крышка и пробка снабжены уплотнениями. Вал нижнего валкового узла содержит центральное отверстие с возможностью установки в него выталкивателя, а крышка упомянутого вала выполнена заодно с приводной зубчатой шестерней. На валу нижнего валкового узла установлена матрица, а на валу верхнего валкового узла установлен пуансон, при этом матрица и пуансон зафиксированы на валах с помощью прижимных колец, закрепленных в проушинах крышек болтовыми соединениями; матрица имеет центральное отверстие для установки заготовки, а пуансон - центральное отверстие для ее центрирования. Дополнительно на нижнем торце крышки верхнего валкового узла установлен модуль измерения усилия штамповки, состоящий из тензометрического датчика, подключенного через операционный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, снабженного модулем беспроводной связи.The specified problem is solved by the fact that the device contains an upper and lower roller units, fixed on the lower stationary and upper movable in the vertical direction supports. Each of the roll assemblies contains a housing with a central through hole, inside which a shaft is mounted, with radial bearings mounted on it, resting on an axial bearing, while a cover with lugs is fixed on the upper end of the shaft, and a plug is fixed on the lower end of the housing with screws. In the lower part of the body, there are fittings for supplying lubricating-cooling liquid, and the cover and plug are equipped with seals. The shaft of the lower roll unit contains a central hole with the possibility of installing an ejector into it, and the cover of the said shaft is made integral with the drive gear. A matrix is installed on the shaft of the lower roll unit, and a punch is installed on the shaft of the upper roll unit, while the matrix and the punch are fixed on the shafts by means of clamping rings fixed in the lugs of the covers by bolted connections; the die has a central hole for placing the workpiece, and the punch has a central hole for centering it. Additionally, at the bottom end of the cover of the upper roll unit, a punching force measuring module is installed, consisting of a strain gauge connected through an operational amplifier to the input of an analog-to-digital converter of a microcontroller equipped with a wireless communication module.

Положительным результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков технического решения, является повышение эксплуатационных качеств устройства для штамповки торцевой раскаткой, к которым относятся повышение жесткости конструкции, обеспечиваемой применением сборных валковых узлов, автоматическое центрирование заготовки, обеспечиваемое выполнением центрального отверстия в пуансоне и возможность слежения за усилием, прилагаемым к заготовке при штамповке, за счет применения в конструкции верхнего валкового узла измерительного модуля.A positive result provided by the set of features of the technical solution disclosed above is an increase in the performance of the device for stamping by end rolling, which include an increase in the rigidity of the structure provided by the use of prefabricated roller units, automatic centering of the workpiece, provided by the execution of a central hole in the punch and the ability to track the force, attached to the workpiece during stamping, due to the use of a measuring module in the design of the upper roll assembly.

Конструкция устройства для штамповки торцевой раскаткой поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид устройства спереди; на фиг. 2 представлена упрощенная структурная схема измерительного модуля.The design of the device for stamping by end rolling is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the front view of the device; in fig. 2 shows a simplified block diagram of the measuring module.

Устройство для штамповки торцевой раскаткой устроено следующим образом.The device for stamping by end rolling is arranged as follows.

Устройство содержит верхний и нижний валковые узлы, закрепленные на нижней неподвижной и верхней подвижной в вертикальном направлении опорами 1 и 2. Каждый из валковых узлов содержит корпус 3 с центральным сквозным отверстием, внутри которого смонтирован вал 4, с установленными на нем радиальными подшипниками 5 и 6, опирающийся на осевой подшипник 7, при этом на верхнем торце вала винтами 8 закреплена крышка 9 с проушинами 10, а на нижнем торце корпуса 3 винтами 11 закреплена пробка 12. В нижней части корпуса 3 установлены штуцеры 13 и 14 для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости, а крышка и пробка снабжены уплотнениями 15. Вал нижнего валкового узла содержит центральное отверстие 16 с возможностью установки в него выталкивателя 17, а крышка упомянутого вала выполнена заодно с приводной зубчатой шестерней 18. На валу нижнего валкового узла установлена матрица 19, а на валу верхнего валкового узла установлен пуансон 20, при этом матрица 19 и пуансон 20 зафиксированы на валах с помощью прижимных колец 21 закрепленных в проушинах 10 крышек 9 болтовыми соединениями 22. Матрица имеет центральное отверстие 23 для установки заготовки 24, а пуансон - центральное отверстие 25 для ее центрирования. Дополнительно на нижнем торце крышки верхнего валкового узла установлен модуль измерения усилия штамповки 26, снабженный автономным источником питания (на фигуре условно не показан), состоящий из тензометрического датчика 27, подключенного через операционный усилитель 28 к входу аналого-цифрового преобразователя 29 микроконтроллера 30, снабженного модулем беспроводной связи 31.The device contains the upper and lower roller units, fixed on the lower stationary and upper movable in the vertical direction by supports 1 and 2. Each of the roll units contains a housing 3 with a central through hole, inside which shaft 4 is mounted, with radial bearings 5 and 6 mounted on it , resting on the axial bearing 7, while the cover 9 with lugs 10 is fixed on the upper end of the shaft with screws 8, and the plug 12 is fixed on the lower end of the housing 3 with screws 11 12. In the lower part of the housing 3 there are fittings 13 and 14 for supplying lubricating-cooling liquid , and the cover and the plug are equipped with seals 15. The shaft of the lower roll unit contains a central hole 16 with the possibility of installing an ejector 17 in it, and the cover of the said shaft is made integral with the drive gear 18. On the shaft of the lower roll unit there is a matrix 19, and on the shaft of the upper of the roll unit, a punch 20 is installed, while the matrix 19 and the punch 20 are fixed on the shafts using clamping rings 21 fixed in the lugs 10 of the covers 9 with bolted connections 22. The matrix has a central hole 23 for mounting the workpiece 24, and the punch has a central hole 25 for centering it. Additionally, on the lower end of the cover of the upper roll assembly, a punching force measurement module 26 is installed, equipped with an autonomous power source (not shown in the figure), consisting of a strain gauge sensor 27 connected through an operational amplifier 28 to the input of an analog-to-digital converter 29 of a microcontroller 30 equipped with a module wireless connection 31.

Микроконтроллер 30 содержит микропроцессорное ядро 32, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 33, SRAM-памятью данных 34, аналого-цифровым преобразователем 29, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 35, универсальным восьмиразрядным двунаправленным портом ввода-вывода 36 и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART 37. При этом порт ввода-вывода 36 подключен через транзисторный ключ 38 к зуммеру 39, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART 37 подключен модуль беспроводной связи 31, выполненный в виде радиомодуля.The microcontroller 30 contains a microprocessor core 32, connected via a system bus to FLASH program memory 33, SRAM data memory 34, analog-to-digital converter 29, non-volatile electrically reprogrammed EEPROM 35, universal eight-bit bidirectional input-output port 36 and universal synchronous asynchronous transceiver USART 37. In this case, the I / O port 36 is connected through a transistor key 38 to the buzzer 39, and a wireless communication module 31 made in the form of a radio module is connected to the output of the universal synchronous-asynchronous transceiver USART 37.

В качестве микроконтроллера модуля измерения усилия штамповки 26 целесообразно использовать микросхему STM8L152, построенную на высокопроизводительном ядре STM8, имеющую широкий набор периферийных устройств и специально предназначенную для средних и высокопроизводительных малопотребляющих приложений¹ (1 STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http://www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria=productld=SC1244 (дата обращения: 28.03.2018)). В качестве радиомодуля может использоваться микросхема НС-12 с UART-интерфейсом² (2 НС-12: радиомодуль с UART-интерфейсом на 433 МГц // Записки программиста URL: https://eax.me/hc-12 (дата обращения: 28.03.2018)).As a microcontroller for the punching force measurement module 26, it is advisable to use the STM8L152 microcircuit built on the high-performance STM8 core, which has a wide range of peripheral devices and is specially designed for medium and high-performance low-power applications ¹ (1 STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http: //www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria=productld=SC1244 (date accessed: 28.03.2018)). An NS-12 microcircuit with a UART interface ² (2 NS-12: a radio module with a UART interface at 433 MHz) can be used as a radio module // Programmer's Notes URL: https://eax.me/hc-12 (date of access: 28.03 .2018)).

Устройство для штамповки торцевой раскаткой используют следующим образом.A device for punching by end rolling is used as follows.

Первоначально устройство собирают, монтируя валы 4 в корпусы 3, после чего пуансон 20 устанавливают на валу верхнего валкового узла, а матрицу 19 - на валу нижнего валкового узла. Матрицу 19 и пуансон 20 фиксируют на валах 4 с помощью прижимных колец 21, закрепляя их в проушинах 10 крышек 9 болтовыми соединениями 22. Приводную зубчатую шестерню 18 соединяют механической передачей с валом приводного механизма, например электродвигателя. Далее в центральное отверстие 16 вала нижнего валкового узла устанавливают выталкиватель 17, после чего в центральное отверстие 23 матрицы 19 устанавливают заготовку 24. К штуцерам 13 и 14 подсоединяют патрубки для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости. Модуль измерения усилия штамповки 26 активируют и с помощью радиомодуля подключают к удаленной системе слежения за технологическим процессом штамповки. После выполнения указанных операций устройство готово к работе.Initially, the device is assembled by mounting the shafts 4 in the housings 3, after which the punch 20 is installed on the shaft of the upper roll unit, and the matrix 19 is mounted on the shaft of the lower roll unit. The matrix 19 and the punch 20 are fixed on the shafts 4 by means of the clamping rings 21, fixing them in the lugs 10 of the covers 9 with bolt connections 22. The drive gear 18 is mechanically connected to the shaft of a drive mechanism, for example an electric motor. Further, a pusher 17 is installed in the central hole 16 of the shaft of the lower roll assembly, after which a workpiece 24 is installed in the central hole 23 of the matrix 19. Nozzles 13 and 14 are connected to pipes for supplying lubricating-cooling liquid. The punching force measuring module 26 is activated and, using a radio module, is connected to a remote monitoring system for the punching process. After performing these operations, the device is ready for use.

После начала технологического процесса штамповки ползун пресса (на фигурах условно не показан), жестко связанный с верхней подвижной плитой 2, воздействует на нее, обеспечивая ее вертикальное движение. Опускаясь вниз, плита 2 обеспечивает поджатие с усилием заготовки 24 пуансоном 20. Одновременно активируют приводной механизм, обеспечивая вращение нижнего валкового узла, при этом за счет трения пуансона 20 о заготовку 24 вращение передается верхнему валковому узлу. В результате за счет воздействия пуансона 20 на заготовку 24 при вращающихся валковых узлах осуществляют формирование изделия.After the start of the punching process, the press slider (not shown in the figures), rigidly connected to the upper movable plate 2, acts on it, providing its vertical movement. Going down, the plate 2 provides pressing with the force of the workpiece 24 by the punch 20. At the same time, the drive mechanism is activated, ensuring the rotation of the lower roll unit, while due to the friction of the punch 20 on the workpiece 24, rotation is transferred to the upper roll unit. As a result, due to the action of the punch 20 on the workpiece 24 with rotating roll units, the product is formed.

Во все время реализации технологического процесса модуль измерения усилия штамповки 26 с помощью тензометрического датчика 27 посредством аналого-цифрового преобразователя 29 микроконтроллера 30 выполняет цикл измерения усилия штамповки. При этом измерение осуществляется с помощью управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 33 микроконтроллера с использованием SRAM-памяти данных 34, а результаты измерений могут сохранятся в энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти EEPROM 35 или передаваться по каналу беспроводной связи с помощью радиомодуля удаленной системе слежения за технологическим процессом штамповки. Полученные данные могут быть использованы как для осуществления автоматического контроля технологического процесса штамповки, так и для проведения управляемых экспериментов с целью оптимизации параметров технологического процесса. При превышении усилия штамповки модуль измерения 26 может сигнализировать об этом с помощью зуммера 39. После окончания формообразования изделия приводной механизм останавливают, пуансон 20 поднимают. В верхнем положении пуансона 20 осуществляют выталкивание готового изделия из матрицы 19 с помощью выталкивателя 17, затем технологический процесс повторяют.During the entire implementation of the technological process, the module for measuring the punching force 26 using a strain gauge 27 by means of an analog-to-digital converter 29 of the microcontroller 30 performs a cycle of measuring the punching force. In this case, the measurement is carried out using a control program stored in the FLASH-memory of programs 33 of the microcontroller using the SRAM-data memory 34, and the measurement results can be stored in a non-volatile electrically reprogrammed EEPROM 35 memory or transmitted wirelessly using a radio module to a remote tracking system. technological process of stamping. The data obtained can be used both for automatic control of the stamping technological process and for conducting controlled experiments in order to optimize the parameters of the technological process. If the punching force is exceeded, the measuring module 26 can signal this by means of a buzzer 39. After the end of forming the product, the drive mechanism is stopped, the punch 20 is raised. In the upper position of the punch 20, the finished product is pushed out of the matrix 19 using the pusher 17, then the process is repeated.

Список использованных источников:List of sources used:

1. Ковка и штамповка: справочник. В 4 т. Т. 2. Горячая объемная штамповка. 2е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. - с. 522.1. Forging and stamping: a reference book. In 4 volumes. V. 2. Hot die forging. 2nd ed., Rev. and add. / Under total. ed. E.I. Semenov. M .: Mechanical Engineering, 2010. - p. 522.

2. SU 1493360 A1 СССР, МПК B21D 37/12. Устройство для торцовой прокатки / В.А. Дронзиков; заявитель Предприятие П/Я М-5481. №4283903; заявл. 13.07.1987; опубл. 15.07.1989, Бюл. №26.4 с.; 4 ил.2. SU 1493360 A1 USSR, IPC B21D 37/12. Device for end rolling / V.A. Dronzikov; applicant Enterprise PO Box M-5481. # 4283903; declared 07/13/1987; publ. 07/15/1989, Bul. No. 26.4 p .; 4 ill.

Claims

1. A device for stamping by end rolling, containing the upper and lower roller units, respectively fixed on the upper movable in the vertical direction and the lower stationary supports, while each of the roll units contains a housing with a central through hole, inside which a shaft is mounted on an axial bearing with radial bearings mounted on it, characterized in that a cover with lugs is fixed on the upper end of the shaft of each roll unit, and a plug is fixed on the lower end of the housing by means of screws, in the lower part of the housing there are fittings for supplying lubricating-cooling liquid, and the cover and the plug is equipped with seals, the shaft of the lower roll unit has a central hole made with the possibility of installing an ejector into it, and the cover of the said shaft is made integral with the drive gear, a matrix is installed on the shaft of the lower roll unit, and a punch is installed on the shaft of the upper roll unit, when et om the die and the punch are fixed on the shafts by means of clamping rings fixed in the lugs of the covers by bolted connections, the die has a central hole for installing the workpiece, and the punch has a central hole for centering it, while a punching force measurement module is installed on the lower end of the cover of the upper roll unit , consisting of a strain gauge sensor connected through an operational amplifier to the input of an analog-to-digital converter of a microcontroller equipped with a wireless communication module.

2. The device according to claim 1, characterized in that the microcontroller contains a microprocessor core connected by means of a system bus with a FLASH program memory, a SRAM data memory, an analog-to-digital converter, a non-volatile electrically programmable EEPROM memory, a universal eight-bit bi-directional input port output and a universal synchronous-asynchronous USART transceiver, while the I / O port is connected via a transistor key to the buzzer, and a wireless communication module is connected to the output of the USART universal synchronous-asynchronous transceiver.

3. The device according to claim 2, characterized in that an STM8L152 microcircuit is used as a microcontroller.

4. The device according to claim 2, characterized in that the wireless communication module is made in the form of a radio module.

5. The device according to claim 4, characterized in that the HC-12 microcircuit is used as a radio module.