Способ правки длинномерных заготовок с плоскими поверхностями

 

Использование правка листов, панелей и профилей, имеющих плоские грани в гибочных машинах, станках и прессах Сущность изобретения: правку производят едва этапа1 первоначальный изгиб заготовки осуществляют до преобразования выправляемой поверхности в цилиндрическую поверхность переменной кривизны одного направления, при этом осуществляют контроль изменения кривизны образующих поверхности , а изгиб ведут до выпрямления этих образующих в каждом поперечном сечении . Последующий изгиб осуществляют от середины к краям заготовки, при этом правку ведут при контактных давлениях. Достигающих предела текучести материала заготовки. Способ правки позволяет устранить коробоватость и скрученность заготовки 2 з п ф-лы, 3 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВ.ЧИК

{sl)5 В 21 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

° ф

0д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823362/27 (22) 07.05.90 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения (72) О. С. Куклин, И. П. Богданов и В, И.

Попов (56) Авторское свидетельство СССР

N 599417, .кл. .В 21 0 3/02, 1975. (54) СПОСОБ ПРАВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ

ЗАГОТОВОК С ПЛОСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ (57) Использование: правка листов, панелей и профилей, имеющих плоские грани в гибочных машинах. станках и прессах. СущИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при правке листов, панелей и профилей, имеющих плоские грани в гибочных машинах, станках и прессах.

Известны правильные многороликоеые машины, в которых заготовка под действием энакопеременного многократного изгиба выправляется между двумя рядами роликов(валкое), Этот способ правки наиболее широко распространен во всех отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Однако, применяемые листо- и сортоправильные машины имеют ограничения по размерам, форме и прочности обрабатываемых заготовок. Поэтому для правки отдельных заготовок в виде толстых листов и профилей приходится применять имеемые гибочные прессы и машины. При этом кривизна изгиба при правке составляет соглас. Ж 1779430 А1 ность изобретения: правку производят едва этапа: первоначальный изгиб заготовки осуществляют до преобразования выправляемой поверхности в цилиндрическую поверхность переменной кривизны одного направления, при этом осуществляют контроль изменения кривизны образующих поверхности, а изгиб ведут до выпрямления этих образующих в каждом поперечном сечении. Последующий изгиб осуществляют от середины к краям заготовки. при этом правку ведут при контактных давлениях, Достигающих предела текучести материала заготовки. Способ правки позволяет устранить коробоватость и скрученность заготовки. 2 3, и. ф-лы, 3 ил. но общепринятым данным (см. Мошнин Е.

Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах. М.:

Машгиз, 1959, с. 221, формула t31):

1 1 1 — = — +-—

Ro R pep где Rnep — радиус перегиба, определяемый по кривизне пружинения, в зависимости от механических свойств материала (для малоуглеродистых и низколегированных сталей

Рпер=80 200 высот заготовки);

Ro — радиус кривизны выправляемой заготовки.

Искривления в прокате неравномерны и достигают величины 25 — 50 высот заготовки(см. там же. с. 221). В связи с этим, как это и делается на практике, при гибке на прессах изгиб на прессах соизмеряют с каждым искривлением на листе. Заготовку многократно переворачивают(кантуют). В результате процесс получается длительным, трудоемким и требует высокой кеалифика1779430

40

50 ции гибщиков. Качество правки 3 — 5 мм на 1 м не отвечает современным требованиям, предъявляемым к точности деталей, Автоматизировать процесс при таком способе правки практически не удается, так как требуются сложные системы обратной связи.

Для правки узких листов (полос) часто применяют специальные гребенчатые штампы. которые позволяют ускорить процесс правки (см, там же, с, 202 — 203, фиг. 135 и авт,св.СССР %288521 кл.В 21 03/14,опублик.

03.12.70 г). В гребенчатом штампе правятся искривления, обращенные выпуклостью вверх и вниз, поэтому кантовкл заготовки не требуется. Однако, как в первом, так и во втором способе исправлению поддаются толька искривления в виде волнистости, другие искривления в виде коробоватости и скрученности практически не устраняются.

Для правки длинномерного профильного проката применяют упругопластический изгиб за один проход заготовки, при этом гиб осуществляют на мерных участках на линейный размер до образования пластического шарнира. определяемого известной формулой прогиба, определяемого по допустимому усилию, расстоянию между опорами и характеристиками изгибаемой заготовки. Кривизна изгиба при этом соответствует выше приведенному выражению (авт. св. N 1304957, опублик. БИ M 15, 1987, кл. В 21 D 3/00.

Однако для осуществления этого способа необходимы специальные гибочно-правильные машины и прессы, позволяющие защемлять заготовку, прикладывать усилие изгиба в направлении как вперед, так и назад, и иметь мерное перемещение заготовки. Кроме того, для контроля процесса необходимо иметь специальные измерительные устройства прогиба. Расчетное определение необходимого прогиба для достижения пластического шарнира дает большие погрешности из-за разброса механических свойств заготовки (10 — 20%) и момента ее инерции (еще до 15%).

Известен наиболее близкий к заявляемому и принятый за прототип способ правки переменной продольной кривизны проката прямоугольных сечений путем знакопеременного упругопластического изгиба, при котором изгиб проката осуществляют путем первоначального изгиба до преобразования исходной переменной по величине и направлению кривизны в постоянную кривизну, а затем изгибают до устранения остаточной постоянной кривизны, причем радиусы изгиба по крайней мере больше или равны 0,8 й>, где В,> — наименьший радиус кривизны проката перед правкой (1), Недостатком этого способа является увеличенная энергоемкость процесса правки, т,к. первоначально надо заготовку изогнуть по всей длине на постоянную довольно значительную кривизну, а затем обратным изгибом ее выправить. Кроме тоro, в процессе правки трудно достигнуть постоянной кривизны и осуществить ее контроль из-за начальной переменной кривизны и пружлнения. Кроме того, в процессе невозможно использовать широко распространенные гибочные прессы и машины, т.к. после первоначального изгиба на постоянную кривизну., заготовку необходимо переконтовать и в согнутом состоянии ее обычным путем от конца заготовки невозможно подать в рабочую зону гибочной машины или пресса.

Целью настоящего изобретения является снижение энергоемкости и повышения качества правки с возможностью использования обычных гибочных (а не специальных правильных) машин и прессов.

Для дости>кения указанной цели исходную кривизну в выправляемой заготовке путем первоначального изгиба с одной стороны преобразуют в цилиндрическую поверхность переменной кривизны, большую в местах коробоватости и скручен ности и нулевую при их отсугствии. При этом в процессе правки производят контроль изменения кривизны образующих плоскостей этой цилиндрической поверхности, а изгиб ведут до выпрямления образующих этих плоскостей в каждом поперечном сечении заготовки, Для использования на правке гибочных MBLLIMI- и прессов первоначальный изгиб осуществляют в одну сторону до получения цилиндрической кривизны одного направления, а последующий изгиб ведут с обратной стороны от середины к краям заготовки. Для повышения качества правки правку ведут при воздействии на заготовку

I;онтактных напряжений, достигающих пред".ëà текучести материала заготовки.

Существенность отличий, т.е. наличие у заявляемого решения свойств, не совпадающих со свойствами известных решений, состоит в следующем: исходную кривизну путем первоначального изгиба преобразуют в цилиндрическую поверхность переменной кривизны, а не постоянную кривизну, как в прототипе. При этом большую кривизну придают в местах коробоватости и скрученности заготовки. а при их отсутствии достаточно придать заготовке нулевую кривиэну, Достаточным условием исключения коробоватости и скрученности является

1779430

15

30

50

55 спрямление образующих по всем поперечным сечениям заготовки. Учитывая, что коробоватость и скрученность имеется не по всей длине заготовки, то нет необходимости преобразовывать исходную кривизну начальным изгибом, как в прототипе в постоянную кривизну, довольно значительную (Rp).

Тем самым в предлагаемом способе энергоемкость процесса снижается. Также упрощается контроль, т.к. не надо по всей длине заготовки контролировать радиус изгиба, например, шаблоном, а необходимо лишь контролировать прямолинейность образующих, что может быть выполнено визуально или обычной линейкой.

Выправление предварительно изогнутой заготовки необходимо начинать не с края заготовки, как это делают обычно, а от ее центра.. Тем самым решаются две задачи: равномерный вывод кривизны к краям, что позволит повысить качество правки и, кроме того, применить для правки гибочные машины и прессы, так как заведение в них заготовок от края невозможно ввиду большой стрелки прогиба от первоначального изгиба: 1 — 2 м, а высота рабочих поверхностей гибочных прессов 0,3-0,8 м, Заготовку после изгиба посередине можно перемещать через зону гибки в любую сторону, так как заготовка не будет упираться в станину машины или плиту пресса. Спрямление образующих происходит от действия аксиальных напряжений (см. Мошнин Е. Н. там же, с, 10 — 15), Аксиальные напряжения увеличиваются от контактных напряжений (см. Куклин О. С. и др. Технология и оборудование для изготовления корпусных деталей из алюминиевых сплавов. Л.: ЦНИИ "Румб", 1983, с. 75, формула 5.44, Szj.

Контактные напряжения, в свою очередь прямопропорциональны изгибающему усилию, которое прежде всего при прочих равных условиях увеличиваются от уменьшения расстояния между опорами или при применении гибки "в упор" на, так называемых, "глухих" матрицах (см. там же, с. 69, ок), Аксиальные напряжения, действующие в поперечном-сечении заготовки перпендикулярно основным изгибающим напряжениям, выравнивают образующие заготовки, благодаря чему и исправляются все виды искривлений, встречающиеся в металлических заготовках: волнистость, коробоватость, скрученность, винтообразность и др.

С другой стороны контактные напряжения не должны превышать предела текучести материала заготовки, иначе на поверхности заготовки образуются локальные вмятины, неблагоприятно влияющие на качество и работоспособность конструкций.

Следовательно, новыми являются как признаки, так и свойства, обуславливаемые ими, что говорит о существенности отличий заявляемого изобретения.

На фиг. 1 показано сечение искривленной заготовки; на фиг. 2 — заготовка после начального изгиба; на фиг. 3 — изгиб первоначально согнутой заготовки.

Заготовки, подлежащие правке (фиг. 1), имеют как правило энакопеременные разновеликие искривления с различными радиусами и искривлениями: на участках 11 и 14 искривления равны нулю, на участке 12 имеется волнистость, на участке 1з — коробоватость.

После первоначального изгиба в заготовке на участках 11. 12 и 14 (фиг. 2) достаточно иметь нулевую кривизну, а на участке 1з— кривизну, контролируемую спрямлением образующих по поперечным сечениям заготовки.

На фиг. 3 заготовка 1 после первоначального изгиба заведена в гибочную установку с нижними 2 и верхними 3 опорами.

Причем изгиб начинается от центра 4 заготовки по направлению к краям.

Усилие Р, необходимое для возникновения в иэгибаемой заготовке контактных напряжений o<= or, может быть определено по известной формуле Герца

2Р

oic =% = —,Ед 0

Р =га Ь о,, =Л где or — предел текучести материала заготовки; а — полуширина площадки контакта, определяемая, например, по формуле Н. М.

Беляева;

b — ширина заготовки.

В нашей работе (см. Куклин О. С. и др.

Технология и оборудование для изготовления корпусных деталей из алюминиевых сплавов. Л.: ЦНИИ "Румб", 1983, с. 70) определен относительный радиус изгибающего пуансона R>, при котором о,= о, Еп

П ь ° с41о где Š— модуль упругости материала заготовки;

1 — относительное расстояние между опорами;

m и а — постоянные, зависящие от материала заготовки.

Пример использования изобретения.

Проводилась опытная правка толстолистовой заготовки иэ высокопрочной стали

1779430 биг.2

Составитель О.Куклин

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР Н.Король

Заказ 4404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 размером 70 2000 8000 мм, используемой для реек опор самоподьемных буровых установок на трехвалковой листогибочной машине "Ничимен" 50 16000 усилием 5000 тс.

Заготовка, имевшая начальные искривления с радиусом (50 — 100)S (фиг, 1), где S— толщина листа, предварительно была изогнута .e зоне коробоватости до радиуса

80S, что соответствовало общей стрелке прогиба 1000 — 1200 мм, Затем заготовку переворачивали на 180" и,начиная отсередины,выправляли,прокатывая в валках в одну и другую, сторону. Отклонения от плоскостности после правки не превышали 2-3 мм на 1 м, что соответствует качеству правки в современных многовалковых листоправильных машинах. В случае правки по прототипу первоначальный изгиб составлял по стрелке прогиба 1500 — 2500 мм. Завести лист в машину после такого прогиба (после кантовки выпуклостью вверх) не представилось возможным. Расчет энергоемкости показал. что расход электроэнергии в предложенном способе сократился в 2,5-3 раза по сравнению со способом, известным из прототипа.

Необходимый радиус пуансона для достижения на поверхности заготовки контактных напряжений гт,= rh составляет для данного случая при Е=2,2 х10 МПа 1=5 и 5 о,= 500 М Па, =-0,7; m =-1: оп=6, Формула изобретения

1. Способ правки длинномерных заготовок с плоскими поверхностями знакопеременным упругопластическим изгибом, 5 включающий первоначальный изгиб заготовки до преобразования исходной переменной по величине и направлению кривизны в кривизну одного направления и последующий изгиб в противоположном на10 правлении до устранения кривизны, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью снижения энергоемкости и повышения качества правки, первоначальный изгиб осуществляют до преобразования выправляемой поверхно15 сти заготовки в цилиндрическую поверхность переменной кривизны, при этом в процессе правки производят контроль изменения кривизны образующих поверхности заготовки, а изгиб ведут до

20 выпрямления этих образующих в каждом ее поперечном сечении.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, последующий изгиб ве25 дут от середины к краям заготовки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что правку ведут при воздействии на заготовку контактных напряжений, достигающих предела текучести материала заготов30 ки.