Способ и устройство гибки длинных профилированных заготовок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при гибке и правке деталей из профилей и полос проката. При способе гибки перемещают заготовку в продольном направлении и перпендикулярно полке заготовки, определяющей внешний радиус гибки, и параллельно ее свободным стенкам прилагают изгибающее и разнесенные относительно него противодействующие усилия. В месте действия изгибающего усилия перпендикулярно к свободным стенкам заготовки прилагают стесняющие усилия, уменьшающие их гофрообразование. В устройстве, содержащем нажимные и опорные деформирующие элементы, выполненные в виде роликов, имеющих форму поперечного сечения изгибаемых деталей, в нажимном ролике пазы для свободных стенок заготовки выполнены с расширением от оси ролика. Повышается качество за счет уменьшения гофрообразования свободных стенок профиля и увеличивается материало- и энергоемкость процесса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к универсальным способам и устройствам гибки и правки деталей из профилей и полос проката, а также профилей, полученных прессованием, литьем или сваркой из отдельных листовых и профильных полос.

Известны традиционные способы формообразования деталей из профильного проката с применением поперечного упругопластического изгиба на прессах или роликовых станках (см. Куклин О.С., Шабаршин В.П. Средства технологического оснащения корпусообрабатывающих цехов. Часть II. - Л.: ЦНИИ "Румб", 1989 г.).

Для гибки на прессах требуются сложные, как правило, специальные штампы для каждого типоразмера профиля (см., например, а.с. СССР №1532142). Такие же сложные многоклетьевые устройства применяются при изготовлении профилей из листовых заготовок методом профилирования. При этом прикладывают одновременно или последовательно изгибающие усилия в продольном и поперечном направлениях заготовки детали. Пластинчатые элементы изготавливаемых профилей вследствие потери устойчивости в области сжимающих деформаций получают гофрообразование и другие побочные искривления, что требует последующей доводки деталей на прессовых установках и удорожает процессы формообразования.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ гибки стальных профилей по Европатенту (заявка №0093685), принятый за прототип. В этом способе для уменьшения влияния потери устойчивости стенки профиля наряду с приложением перпендикулярно к полке, определяющей внешний радиус профиля, последовательно перемещающегося основного изгибающего усилия прикладывают параллельно ему противодействующие усилия в фиксированных точках, разнесенных в стороны по отношению к изгибающему усилию. Давление и противодавление создают таким образом, чтобы они вызывали в стенке профиля только сжимающее усилие, при этом снижается влияние потери устойчивости профиля.

Однако при использовании прототипа требуются очень высокие значения усилий гибки, а также потребность изготовления сложных деформирующих устройств, что увеличивает фондо-, материало- и энергоемкость процессов гибки и правки профилей.

В последние годы все более широкое применение находят методы формообразования листовых деталей с использованием ротационно-локального деформирования (РЛД), которые позволяют значительно (в 10-90 раз) снизить требуемые усилия гибки и улучшить технико-экономические показатели процесса формообразования (см., например, патенты РФ №№2019337, 2102170, 2129929, 2191082, 2194589, 2199407, 2199408, 2194589, 2200639). Ранее подобные технологические процессы были опробованы при гибке отдельных профилей в специальных конических роликах (см. Тулин В.А. Исследование и определение основных параметров гибки профилей в конических роликах. Автореферат кандидатской диссертации. - Л., ЦНИИТС, 1970 г.), однако не нашли широкого применения в промышленности из-за необходимости постоянной смены деформирующей оснастки.

Задачей настоящего изобретения является достижение существенного ресурсосбережения при формообразовании (гибке и доводке) профилированных деталей путем применения универсальных способов гибки и оборудования при минимуме деформирующей оснастки. Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является уменьшение прилагаемого основного изгибающего усилия, а также уменьшение гофрообразования свободных стенок профиля и нежелательного побочного изгиба.

Поставленная задача решается следующим образом.

В предлагаемом способе, перемещая профиль, к полке, определяющей внешний радиус получаемого изгиба, прикладывают кроме изгибающего усилия еще и разнесенные относительно его противодействующие усилия. Кроме того, для уменьшения гофрообразования свободных стенок профиля в месте действия изгибающего усилия дополнительно прикладывают стесняющее усилие, направленное перпендикулярно к свободным стенкам заготовки.

В частных случаях заявленного способа для уменьшения нежелательного побочного изгиба профиля, вызванного его асимметричностью, прикладывают в месте действия изгибающего усилия или после второго по ходу перемещения заготовки противодействующего усилия дополнительное корректирующее усилие, направленное также перпендикулярно к свободным стенкам заготовки.

В другом частном случае для обеспечения гарантированного перемещения изгибаемой заготовки прилагают дополнительные статические или ударные усилия на ее концевую кромку.

В еще одном частном случае заявленного способа для обеспечения эффективного выправления гофр, получаемых при изгибе тонких стенок профиля, изгиб профилированной заготовки осуществляют с остаточным перегибом на величину ее последующего разгиба, необходимого для выправления гофр.

Для реализации заявленного способа гибки предлагается устройство, прототипом которого выбрано устройство "Гибочные ролики для машин с параллельно расположенными валами" (Е.Н.Мошнин. "Гибка и правка на ротационных машинах", М., Машиностроение, 1967, с.133, рис. 58).

Предлагаемое устройство для гибки длинных профилированных заготовок содержит нажимные и опорные деформирующие элементы в виде роликов, выполненных по форме поперечного сечения изгибаемых деталей, причем для свободных кромок профиля в нажимном деформирующем ролике имеются пазы, вызывающие при движении заготовки по ролику стесняющее усилие, кроме того, эти пазы выполнены с расширением от оси ролика для предотвращения заклинивания заготовки при движении по ролику.

В частном случае предлагаемого устройства боковые рабочие поверхности нажимного ролика выполнены со смещением от взаимодействующих поверхностей опорных роликов, направленным в противоположную сторону от ожидаемого побочного изгиба, что обеспечивает возникновение корректирующего усилия, расположенного перпендикулярно действию изгибающего усилия.

В другом частном случае предлагаемого устройства для обеспечения корректирующего усилия оно может быть снабжено специальным узлом, расположенным за вторым по ходу движения заготовки опорным роликом.

В еще одном частном случае предлагаемого устройства для устойчивого перемещения заготовки роликами за счет увеличения крутящего момента между нажимным и опорными роликами устанавливают подкладной листовой элемент, изгибающийся одновременно с заготовкой, величина пружинения которого больше пружинения изгибаемой заготовки.

В последнем частном случае предлагаемого устройства для подгибки концевых кромок заготовки применяется дополнительный вкладной нажимной элемент, имеющий форму поперечного сечения изгибаемой заготовки и кривизну, меньшую требуемой на величину пружинения заготовки.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:

Фиг.1 - продольный разрез гибочного устройства, установленного на консоли трехвалковой листогибочной машины;

Фиг.2 - вид сбоку на гибочное устройство;

Фиг.3 - вид сбоку на гибочное устройство с дополнительным деформирующим элементом для подгибки концов заготовки.

Предварительно профилированная заготовка детали 1 (фиг.1 и 2) после приложения изгибающих усилий в продольном направлении на обычном кромкогибочном прессе по прямолинейным образующим с радиусом r изгибается в поперечном направлении основным изгибающим усилием Р на радиус R в предлагаемом устройстве. Это устройство снабжено нажимным роликом 2 и двумя опорными роликами 3, расположенными на консолях валков 5 листогибочной машины 6 и закрепленными болтами 4. Деформирующие ролики 2 и 3, профилированные по форме поперечного сечения заготовки, обеспечивают кроме основного изгиба стеснение заготовки по ее свободным стенкам 7. Пазы для этих стенок выполнены с уклоном 8 от оси ролика для предотвращения зажима свободных стенок и уменьшения гофрообразования на их поверхности.

Для предотвращения побочного изгиба заготовки 1 в поперечном направлении по стрелке А при асимметричности ее поперечного сечения осуществляется смещение на величину А в направлении, противоположном ожидаемому побочному изгибу боковых рабочих поверхностей 8 нажимного ролика 2 от взаимодействующих поверхностей 9 опорных роликов 3, благодаря чему создается корректирующее усилие Р_кор. Это корректирующее усилие может быть также приложено к выходному концу заготовки в плоскости, перпендикулярной плоскости основного изгиба, например, с помощью специального узла.

При защемлении заготовки 1 в прорезях нажимного 2 и опорных 3 роликов для увеличения крутящего момента между ними устанавливают подкладные листовые заготовки 10 или подобные заготовки 11 между рабочими валками 5 листогибочной машины 6. Кривизна пружинения этих подкладных заготовок 10 и 11 должна быть больше, чем у изгибаемой заготовки 1.

Для подгибки концевых кромок 12 (фиг.3) заготовки 1 применяют дополнительный нажимной элемент 13, который по длине имеет кривизну 1/R_доп, меньшую, чем требуется для детали 1/R на величину пружинения согнутой детали, где R_доп и R соответствующие радиусы кривизны. Такая подгибка кромок 12 длинных профилированных заготовок 1 может быть осуществлена с помощью нажимного элемента 13 другим устройством для гибки, например прессом.

Сравнение технико-экономических показателей предложенного способа и устройства по сравнению с гибкой в специальном штампе или при обтяжке с растяжением двух деталей (порожек l_заг=700 мм и вставка l_заг=800 мм кабины трактора СТ-100, упомянутые выше) приведено в таблице.

Как следует из представленной таблицы, предлагаемый способ не намного уступает другим способам гибки в продольно поперечном направлении профилированных деталей по производительности процесса, но по фондо-, материало- и энергоемкости процессов значительно превосходит их, что соответствует задачам, поставленным в изобретении.

Апробация предложенного способа была произведена на судостроительной фирме ОАО "Алмаз" при гибке предварительно профилированных заготовок деталей (порожек l_заг=700 мм и вставка l_заг=800 мм) на имеющемся оборудовании (ЛГМ 10/2000). Получены удовлетворительные результаты по качеству гибки, а сроки подготовки производства сократились в 20 раз. Кроме того, при использовании предлагаемого технического решения отпадает необходимость в изготовлении сложной металлоемкой специальной оснастки для гибки.

1. Способ гибки длинных профилированных заготовок, при котором перемещают заготовку в продольном направлении и перпендикулярно полке заготовки, определяющей внешний радиус гибки, и параллельно ее свободным стенкам прилагают изгибающее и разнесенные относительно него противодействующие усилия, отличающийся тем, что в месте действия изгибающего усилия перпендикулярно к свободным стенкам заготовки прилагают стесняющие усилия, уменьшающие их гофрообразование.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в месте действия изгибающего усилия в плоскости, перпендикулярной направлению изгибающего усилия, прилагают дополнительное корректирующее усилие, уменьшающее нежелательный побочный изгиб профиля, вызванный его асимметричностью.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что корректирующее усилие прилагают в месте, расположенном после второго по ходу перемещения заготовки противодействующего усилия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для гарантированного перемещения изгибаемой заготовки на ее концевую кромку дополнительно прилагают статические или ударные усилия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изгиб заготовки осуществляют с остаточным перегибом на величину ее последующего разгиба, необходимого для выправления гофр, получаемых при изгибе на тонких свободных стенках профиля.

6. Устройство для гибки длинных профилированных заготовок, содержащее нажимные и опорные деформирующие элементы, выполненные в виде роликов, имеющих форму поперечного сечения изгибаемых деталей, отличающееся тем, что в нажимном ролике пазы для свободных стенок заготовки выполнены с расширением от оси ролика.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что боковые рабочие поверхности нажимного ролика выполнены со смещением от взаимодействующих поверхностей опорных роликов, направленным в противоположную сторону от ожидаемого побочного изгиба.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено узлом, создающим корректирующее усилие, установленным за вторым по ходу движения заготовки опорным роликом.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что между нажимным и опорными роликами дополнительно установлен подкладной листовой элемент, величина пружинения которого больше пружинения изгибаемой заготовки.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что для подгибки концевых кромок заготовки использован дополнительный вкладной нажимной элемент, имеющий форму поперечного сечения изгибаемой заготовки и кривизну, меньшую требуемой на величину пружинения заготовки.