Способ гибки изделий переменной кривизны и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов.давлением и может быть использовано в гибочных устройствах с программным управлением при гибке-прокатке изделий с переменной кривизной. Цель изобретения - повышение точности и производительности. При гибке осуществляют измерение формы изогнутого участка заготовки, сопоставляют замеренные параметры с заданными и в случае их рассогласования корректируют величину изгибающей нагруз-ки. Измерения производят в полярных координатах, причем полюс и ось измерений располагают неподвижно относительно участка заготовки , расположенного на краю ее переднего конца. Для этого на конце заготовки закрепляют датчик 5 угла поворота изгибаемого конца и шарнирно крепят измерительный элемент 7 датчика 6 линейных перемещений конца заготовки. Результаты измерений от этих датчиков и от датчика 12 подачи заготовки поступают в блок 10 сравнения, который управляет приводом 13 перемещения гибочного инструмента 4. 2 с. и 4 з.п. ф-лы. 9 ил. с в (Л с 00 ел СП со СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 21 D 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

{ 21) 4003809/25-27 ,(22) 29. 12.85 (46) 30.11.87. Бюл. У 44 (71) Азовское специальное конструк-, торское бюро кузнечно-прессового оборудования и автоматических линий (72) С.М.Пасечников (53) 621.774.63(088.8) (56) Веселова В.В. Автоматизация процесса контроля кривизны при гибке проката. — Вопросы судостроения.

Научно-технический сборник.: Сер.

Технология судостроения. Вып. 24, ЦНИИ "Румб", 1979, с. 20-29. (54) СПОСОБ ГИБКИ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕМЕННОЙ

КРИВИЗНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов. давлением и может быть использовано в гибочных устройствах с программным управлением при гибке-прокатке изделий с переменной

ÄÄSUÄÄ 13553 l 8 А 1 кривизной. Цель изобретения — повышение точности и производительности.

При гибке осуществляют измерение формы изогнутого участка заготовки, сопоставляют замеренные параметры с заданными и в случае их рассогласования корректируют величину изгибающей нагрузки. Измерения производят в полярных координатах, причем полюс и ось измерений располагают неподвижно относительно участка заготовки, расположенного на краю ее переднего конца. Для этого на конце saroтовки закрепляют датчик 5 угла поворота изгибаемого конца и шарнирно крепят измерительный элемент 7 датчика 6 линейных перемещений конца заготовки. Результаты измерений от этих датчиков и от датчика 12 подачи заготовки поступают в блок 10 сравнения, который управляет приводом 13 перемещения гибочного инструмента 4. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1 1355318 2

Изобретение относится к обработке p, q, q между указанными полярныметаллов давлением и может быть ис- ми радиусами p, рд, р, р и осью пользовано в гибочных устройствах измерений OX и величины углов)А,у ъ. ,А> "81 ОН с программным управлением при гиб- между осью измерений ОХ и

5 ке-прокатке изделий с переменной кри- нормалями к заданному контуру NM в визной преимущественно иэ листового точках А, В, М (радиусами кривизны металла.

Цель изобретения — повышение точ- Кроме того, для фиксации простности и производительности гибки. 10 ранственного положения выбранной сисНа фиг. 1 представлен заданный темы координат относительно контура контур изделия в полярной системе MN дополнительно определяют угол межкоординат на фиг. 2 — заготовка, ду осью ОХ и какой-либо прямой, заниположение в начальный момент гибки мающей относительно контура MN строна фиг, 3 — то же, для текущего мо- 15 го определенное положение, например мента гибки;на фиг.4 и 5- схема опре-- угол 9 между осью ОХ и линией NP, деления величины рассогласования меж- касательной к контуру MN в точке N. ду заданными и фактическими значения- После этого заготовку 1 помещают ми координат точек контура заготов- между опорными валковыми элементами ки в текущий момент гибки на фиг. 6 20 2 и 3 таким образом, чтобы начальместо установки датчика угла поворо- ная точка N текущего контура заго1 та изгибаемого конца заготовки, товки 1 была Расположена между пона фиг. 7 — взаиморасположение опор- верхностями опорных -элементов 2 и 3 ных элементов и датчиков угла поворо- по возможности ближе к общей плоокоста и линейных перемещений изгибаемо- 25 ти их симметрии, проходящей через го конца заготовки, вид в плане; на оси вращения элементов 2 и 3, профиг. 8. — место установки датчика ли- екции которых в плоскости формируенейных перемещений изгибаемого кон- мого контура заготовки 1 совпадают ца заготовки, на,фиг. 9 — сечение А-А с центрами С,, и С на фиг. 8. 30 В плоскости формируемого контура

Способ гибки изделий с криволиней- заготовки 1 выбирают полюс 01полярной ным контуром осуществляют следующим . системы координат, удаленный от наобраэом. чальной точки N т текущего контура

Перед гибкой заданный контУР изде- заготовки 1 на расстояние р

N т1 лия описывают в полярной системе ко- и проводят из полюса 01 полярную ось ординат в параметрическом виде: измерений О„Х „ таким образом, чтобы угол р.<между радиусом р и осью в1 т1 р = р(); О„Х„бйл равен указанному на чертеже

v= (Г), контура иэделия углу р, а угол

40 между осью 0.1Х, и касательной М Рт

1 где р — полярный радиус; к контуру Мт NT в точке Мт был ра1 1 (р — полярный угол, вен 6 =8 т1

2 — варьируемый параметр (длина Затем заготовку 1 перемещают междуги от начала контура до не- ду опорными элементами 2 и 3 на великоторой текущей точки изме- 4 чину шага разбивки заданного контура рений i). NM, т.е. на величину, равную длине

На чертеже в масштабе .изображают первого отрезка AN. При этом одноврезаданный контур N изделия, который менно с подачей заготовки 1 полюс разбивают на отрезки, желательно оди. полярной системы координат перемещанаковой длины, например на отрезки ют из точки О„ в точку 0 таким обраNA, AB, ВМ и т.д., выбирают начало зом, чтобы для сместившегося из точполярной системы координат в некото- ки N в точку N конца заготовки 1

Т2 рой точке 0 и проводят из точки О в величйны полярных радиусов pg, р < т т1 произвольном направлении ось изме- были равны pM = pM, полярные углы т "т1 рений ОХ. Затем соединяют полюс 0 5 4 и pN áûëè равны ц1 =, а углы

55 Мт2 "т1 ЙТ2 Т1 с граничными точками отрезков NA, между осью 0!2Х 2 и касательными равны

АВ, ВМ с помощью полярных радиусов От = Вт,. р„, р„, 8, р„ и определяют их ве- В этом положении заготовки 1 иэличины, а также величины углов „, меряют относительно нового положения

= "")) 4 )/ Ра 7 Чд ) " 2

"/ д дтг /т"д >

4 Рд / дт2 Рд

В „= Tl!2+ A+ (д- Уд, /)/ A = K4 при 4 I/)47 О и 4 Рд 7 Π— // -К при 4//)47 О и 4pA < 0 р с/д = 2//-KA при 4 Чд 4 О и 4Р4 7 0;

I)/A = //+KA llPH 4/AA L 0 и 4Рд <Оэ АТ2 4 4

Кд = arctic

Р4

Определив величину рассогласования Фд, гибочный инструмент 4 смещают относительно опорных элементов

2 и 3 в сторону увеличения изгибающего момента, если с/ д имеет знак плюс или в обратном направлении, если минус на величину

35 (A = (/ Д), Г где Р— передаточная функция приво- 40 да инструмента, предварительно определенная для данного конкретного вида гибочного оборудования расчетным или экспериментальным путем. 45

В процессе дальнейшей гибки заготовки 1 при каждом ее перемещении между опорными элементами 2 и 3 на величйну очередного шага разбивки заданного контура NM аналогичным об- 50 разом определяют текущую величину рассогласования d,. для каждо" i-той точки измерения, после чего каждый раз корректируют положение гибочного инструмента 4 относительно опорных элементов 2 и 3 путем его смещения на величину текущего значения

Устройство для осуществления предлагаемого способа гибки заготовки 1 з 13553 системы координат 02 и оси измерений

02Хг текущие полярные координаты точки А, переместившейся из точки А в точку Атг, которая совпадает с точ кой И, следующей текущей точкой измерений формируемого контура заготовки 1, и сравнивают текущие значения величин о и уд р заданными по о ) дтг чертежу контура NM изделия 1 величиНаМИ P д H / 44

Величину d рассогласования факти4 ческих и заданных значений полярных координат текущей точки измерения

Атг опРеДелЯют согласно пРеДставлен- 15 ной на фиг. 4 схеме в соответствии со следующими соотношениями: содержит опорные элементы 2 и 3, гибочный инструмент 4, датчик 5 угла поворота изгибаемого конца заготовки 1, датчик 6 линейных перемещений изгибаемого конца заготовки 1 с измерительным элементом 7, один конец которого шарнирно закреплен на неподвижной опоре 8, а другой соединен с измерительным элементом 9 датчика 5 и блок 10 сравнения.

Опорные элементы 2 и 3 устройства выполнены в виде валковой подачи с приводом 11, кинематически связанным с валом 2 и снабжены датчиком

12 подачи (S) заготовки 1, соединенным с валком 3, а инструмент 4 выполнен в виде пары гибочных валков с жестко связанными между собой осями, которые кинематически соединены с регулируемым приводом 13 линейного перемещения.

Датчик 5 угла поворота изгибаемого конца заготовки 1 выполнен в виде сельсинного устройства, размещенного в корпусе 14, который закреплен на . кронштейне 15, имеющем прямоугольный уступ на конце, образованный площадками А и Б, причем площадка А расположена в плоскости симметрии датчика 5, проходящей через его измерительный элемент 9 (ос.ь вращения подвижных элементов сельсинного устройства). На кронштейне 15 размещены средства крепления датчика 5 к заготовке 1, выполненные в виде винта 16, гайки 17 и прижимной планки

18.

Корпус 19 датчика 6 линейных перемещений изгибаемого конца заготовки смонтирован сбоку от валков 2 и 3 на оси 20 опоры 8, которая расположена между цилиндрическими поверхностями валков 2 и 3 в плоскости, проходящей через их оси 21 и 22 вращения (например, совпадает с образующей цилиндрической поверхности валка 3).

Измерительный элемент 7 датчика

6 выполнен в виде взаимодействующей с чувствительными элементами 23 линейки 24, которая установлена в предусмотренных в корпусе 19 направляющих 25.

Входы блока 10 сравнения соединены с выходами датчиков 5, 6 и 12, а выход, подключен к входу регулируемого привода 13 инструмента 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

5 135531

Перед началом гибки конец заготонки 1 помещают между валками 2 и

3, затем конец заготовки 1 продвигают относительно оси 20 в направле5 нии подачи на некоторую заранее заданную величину и с помощью винта

16, гайки 17 и прижимной планки 18 закрепляют на нем датчик 5 таким образом, чтобы площадка Б кронштейна

15 контактировала с плоскостью торца заготовки 1, а площадка А — с верхней или нижней поверхностью заготовки 1,причем, если ось 20, вокруг которой в процессе гибки разворачивается корпус 19 датчика 6, совпадает с образующей поверхности нижнего валка 3, то площадка А должна совпасть с нижней поверхностью заготовки 1. В этом случае линия L, очерчивающая нижнюю границу поперечного сечения заготовки 1, служит формируемым контуром изделия 1, точка пересечения линии Ь с плоскостью Б— начальной точкой N контура заготовки, точка пересечения линии L с осью

20 — текущей точкой измерения К, а точка пересечения оси 9 с перпендикуляром, восстановленным к оси 9 из точки N — полюсом 0 полярной системы координат. Полярной осью измерений является линия, соединяющая точки 0 и N которая является касательной в точке N к формируемому кончру 1.

В исходный момент гибки, когда конец заготовки еще прямой, положение измерительного элемента 7 совпадает с осью измерений ON, поэтому 4п полярный угол, характеризующий положение первой текущей точки измерения р, = О, а полярный радиус — 1 + S„, где S — величина выдвижения конца заготовки 1 отно- 45 сительно оси 20.

При подготовке устройства к работе заданную поверхность изделия t предварительно описывают, начиная с первой текущей точки измерения, удаленной от конца на расстояние Б,в параметрическом виде. в полярной системе координат с полюсом, удаленным относительно начальной точки поверхности на расстояние 2 и с полярной осью, касательной к заданной поверхности в ее начальной точке.

После этого включается привод 11, сообщающий вращение валку 2, в резуль8

6 тате чего заготовка 1 подается в направлении стрелки.

В процессе выдвижения изгибаемой заготовки 1 из зоны ее деформации между опорными валками 2 и 3 конец заготовки 1 перемещается по некоторой прямолинейной траектории. При этом корпус 14 датчика 5, жестко связанный с концом заготовки 1, изменяет свое угловое положение относительно линейки 24 датчика 6, которая, будучи жестко связанной с осью 9, разворачивает подвижные элементы сельсинного устройства относительно неподвижных. Одновременно с этим линейка 24 перемещается в направляющих

25 относительно чувствительного элемента 23 датчика 6 и разворачивает его корпус 19 на оси 20 опоры 8.

С выходов датчиков 5 и 6 сигналы, пропорциональные величине расстояния от оси 9 до оси 20 (полярного радиуса текущей. точки К; измерения) и величине угла между измерительным элементом 7 и осью измерений ON (полярного угла в текущей точке I< измере1 ния),. поступают в блок 10 сравнения, в котором в момент поступления с выхода датчика 12 сигнала о перемещении заготовки 1 на заданный шаг разбивки ее контура происходит сравнение фактических значений координат текущей точки К: формируемой поверхнос1 тп с заданными. При рассогласовании укаэанных величин с выхода блока 10 на вход регулируемого привода 13 поступает управляющий сигнал, по кото- . рому корректируется положение гибочного инструмента 4 относительно валков 2 и 3. По окончании гибки изделия датчик 5 переставляется на конец следующей заготовки и цикл работы устройства повторяется как описано.

Использование изобретения позволяет производить гибку изделий со сложным контуром переменной кривизны и дает возможность обеспечить при этом строгое пространственное положение концов изгибаемого изделия относитель. но друг друга.

Это достигается благодаря расположению текущей точки измерений непосредственно на выходе из эоны деформаций заготовки и жесткой фиксации выбранной системы координат относительно формируемого контура, вследствие чего разворот заготовки в

1355318 пространстве относительно ее точки опоры, который Может произойти в процессе гибки, например, из-за упругой деформации опорных элементов, не приводит к отклонениям измеряемых координат от их истинных значений и к снижению точности гибки.

Работоспособность предлагаемого способа гибки изделий с криволинейным контуром была проверена на его математической модели, Для испытаний бып задан на модели контур, составленный из сопряЖенных дуг окружностей, характеризующихся следующими параметрами:

К, = 1000 мм, а = 45, К = 400 мм; с = 90, К = 800 мм o(> = 90 ;

R4 300 мм; а 4 = 90, где R — радиус соответствующей дуги; 1 — угол дуги.

Измерения производились с шагом разбивки 2 мм по длине контура. Линейные измерения проводились с точностью 0,01 мм, угловые — 5". Исследования производились на персональном компьютере 1F 800 модель 20 на языке Бейсик (Basic). В результате работы математической модели был получен контур детали с максимальными нормальными отклонениями

+0,209898 мм и -0,172604 мм, что свидетельствует о высокой точности предлагаемого способа.

1О

25

Формула изобретения

1. Способ гибки изделий переменной кривизны, преимущественно из

Г листового металла, при котором пред- 40 варительно определяют координаты точек, принадлежащих заданной по чертежу поверхности изделия в виде полярных радиусов и углов, подают заготовки изделия в зону гибки, при- 45 кладывают к ней изгибающую нагрузку путем перемещения гибочного инструмента, измеряют фактическую величину поЯярного угла текущей точки измерения, сравнивают ее с заданной и, в случае их рассогласования, корректируют величину изгибающей йагрузки, причем текущие измерения производят на согнутом конце заготовки, разгруженном от изгибающего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности гибки, полюс и ось измерений в полярной системе координат располагают неподвижно относительно участка заготовки, расположенного на краю переднего конца, и при измерениях в процессе гибки перемещают синхронно с этим участком, в качестве точки измерения в данной системе координАТ выбирают неподвижную точку поверхности заготовки, расположенную в текущий момент времени на выходе из эоны гибки, и измеряют фактическую величину ее полярного радиуса, а сравнение фактического положения текущей точки измерения с заданным производят в данной системе координат.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при рассогласовании фактических и заданных координат текущей точки измерения гибочный инструмент смещают в сторону увеличения изгибающей нагрузки при положительной величине нормального отклонения фактической поверхности изделия от заданной или в противоположном направлении при отрицательной величине отклонения, при этом величину смещения Е инструмента определяют в соответствии со следующими соотношениями:

4Y= 4 — Ч, 4Р= К p

В = 7/2 +,+с -т

Ы = К при 4 О и4у) О, Ы=Ti-К при 4у>0 и4y <О, Ы = 27!-K при4 (0 и 4р )О;

i = Ti+K при 4Ц< О и 4р< О, Ут

К = arctg

4у 1 где à — передаточная характеристика инструмента, определенная расчетным или экспериментальным путем о" — нормальное отклонение фактического профиля изделия от заданного; заданный полярный угол теку1 щей точки измерений;

Ч вЂ” фактический полярный угол

2 текущей точки измерений

p„ — заданный полярный радиус текущей точки измерений р †. фактический полярный радиус, т текущей точки измерений, т — угол между осью измерений и нормалью к заданной поверхнос10

4. Устроиство для гибки изделий переменной кривизны, преимущественно из листового металла, содержащее гиб очную опору, механизм подачи загозовки, гибочный инструмент с pery15 лируемым приводом его перемещения относительно гибочной опоры, датчики угловых и линейных перемещений иэгибаемого конца заготовки, измерительные элементы которых взаимосвязаны между собой, шарнирную опору для

20 крепления измерительных элементов датчика линейных перемещений и.программное устройство с блоком сравнения, входы которого соединены с вы- 25 ходами указанных датчиков, а выход с входом привода гибочного инструмента, о т л и ч а ю щ е е с я тем

9 что, с целью повышения точности и производительности гибки оно снабУ ЭО жено узлом для фиксации датчика угловых перемещений к переднему концу заготовки, а шарнирная опора датчи13553 ти иэпелия в текущей точке измерений, 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что гибку и корректировку величины изгибающей нагрузки производят в процессе непрерывной подачи заготовки в зону гибки.

18 1О ка линейных перемещений расположена у гибочной опоры.

5. Устройство по и, 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что гибочная опора и механизм подачи заготовки выполнены в виде пары валков, датчик линейных перемещений изгибаемого конца заготовок выполнен в виде, корпуса, смонтированного на шарнирной опоре

Ф линейки, один конец которой закреплен на узле для фиксаций датчика угловых перемещений к переднему концу заготовки с воэможностью поворота относительно его а другой конец смонтирован в корпусе датчика с воэможностью поступательного перемещения относительно корпуса, и неподвижного чувствительного элемента, расположен-. ного в корпусе с воэможностью взаимодействия с линейкой, а датчик угловьгл перемещений выполнен в виде сельсина, ось вращения подвижных элементов которого соединена с линейкой датчика линейных перемещений, а корпус смонтирован на узле для фиксации датчика угловых перемещений к переднему концу заготовки, 6. Устройство по пп. 4 и 5, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено датчиком подачи заготовки через валки, выход которого связан с одним из входов блока сравнения.

kfrr.

1 355318

Clc?

1355318

1355318

Фиг. У

Составитель Е,Чистякова

Редактор Т.Парфенова Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 5739/9 Тираж 731 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произвол. тленно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4