Роликовая оснастка для изготовления профилей из листовых заготовок с покрытием

Авторы патента:

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована, в частности, при изготовлении преимущественно швеллерных профилей из листовых заготовок с покрытием профилированием в роликовой оснастке для изделий авиационно-космической и машиностроительной индустрии. Полезная модель направлена на уменьшение сложности изготовления роликовой оснастки, уменьшения числа переходов и повышение качества гнутых профилей за счет предотвращения кромковой волнистости. Предложенная полезная модель позволяет упростить изготовление роликовой оснастки за счет вертикальных буртов, выполненных скруглением по внутренним поверхностям на входе в калибр, за счет уточнения углов подгибки, определить минимально возможное число переходов, а также предотвратить возможность появления кромковой волнистости на выходе из калибра.

Известно устройство «Профилегибочный стан», включающее роликовую оснастку для получения профилей из листовых заготовок / см. А.С. №2294256 РФ, МПК В21D 5/06, опубл. 27.02.2007/.

Роликовая оснастка для изготовления профилей из листовых заготовок с целью повышения качества гнутых профилей и расширения технологических возможностей содержит рабочий калибр с ограничивающими его вертикальными буртами, выполненными со сглаживанием в виде эллипса по внутренним поверхностям на входе в калибр. При этом при углах подгибки полки профиля до 45 градусов сглаживание выполнено в виде эллипса с горизонтальной главной осью, а при углах подгибки полки профиля свыше 45 градусов сглаживание выполнено в виде эллипса с вертикальной главной осью.

Это устройство принято за прототип. У прототипа и заявляемой полезной модели имеются следующие сходные существенные признаки:

- Рабочий калибр выполнен закрытым с ограничивающими его вертикальными буртами;

- Бурты выполнены со сглаживанием по внутренним поверхностям на входе в калибр.

Недостатками данного устройства (прототипа) являются:

- Сложность изготовления роликовой оснастки, заключающаяся в том, что при углах подгибки полки профиля до 45 градусов сглаживание выполнено с горизонтальной главной осью, а при углах подгибки полки профиля свыше 45 градусов сглаживание выполнено с вертикальной главной осью;

- Не учитывается величина "стеснения" полки _k по переходам, которая пропорционально зависит от угла подгибки (углов наклона боковых рабочих поверхностей роликов). Это может привести к появлению такого дефекта как кромковая волнистость;

- Значительное число пар роликов (технологических переходов).

Технический результат - уменьшение сложности изготовления роликовой оснастки, уменьшение числа переходов и повышение качества гнутых профилей.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит рабочий калибр с ограничивающими его вертикальными буртами.

Особенностью является то, что наклон боковых поверхностей рабочего калибра по переходам задается формулой:

где k - номер текущего перехода;

- суммарный угол подгибки (угол на готовом профиле);

N - число переходов.

Вывод формулы (1) представлен в приложении 1.

Высота бурта составляет величину 3s, при этом скругление бурта задается формулой:

где b - высота подгибаемой полки;

_k - суммарный угол подгибки на k-м переходе (k=2, 3...N);

_k - угол подгибки полки в k-ом переходе.

Вывод формулы (2) представлен в приложении 2.

Сущность заявляемой полезной модели:

Уменьшение сложности изготовления роликовой оснастки происходит за счет вертикальных буртов, выполненных скруглением по внутренним поверхностям на входе в калибр.

Конструкция полезной модели поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено поперечное сечение роликовой оснастки, где 1 - нижний ролик, 2 - верхний ролик, высота вертикального бурта 3s.

На фиг.2 изображено положение заготовки в калибре на предыдущем и последующем переходах с указанием величины "стеснения" полки _k, которая определяет скругление бурта по внутренним поверхностям на входе в калибр.

На фиг.3 (выноска А на фиг.1) показан предлагаемый вариант скругления бурта.

Число переходов назначается по моделям работы [Метод, расчеты и технология интенсивного деформирования в роликах гнутых профилей типовой номенклатуры / С.В.Филимонов, В.И.Филимонов - Ульяновск:

Изд-во УлГТУ «Венец», 2004. - 246 с.] по формуле:

где F - функция формы;

L_M - межклетьевое расстояние профилегибочного станка;

b - высота подгибаемой полки;

- суммарный угол подгибки (угол на готовом профиле);

С - ширина дна профиля;

R - средний радиус гиба, соответствующий 95% уровню охвата зоны сгиба пластическими деформациями;

r_в - внутренний радиус зоны сгиба;

s - толщина заготовки;

n - число зон сгиба профиля.

Угол подгибки определяют по формуле:

где k - номер текущего перехода;

- суммарный угол подгибки (угол на готовом профиле);

N - число переходов,

которая является наиболее точной (минимальной) по отношению, например, к назначению угла подгибки по усредненному значению или по рекомендациям справочников, например, [Производство и применение гнутых профилей проката (Технология, оборудование, сортамент, методы расчета, области применения, эффективность): Справочник / [И.С.Тришевский, Г.В.Донец, В.И.Мирошниченко и др.]; Под ред. Д-ра техн. наук, проф. И.С.Тришевского. - М.: "Металлургия", 1975. - 535 с.: ил.], где указывается лишь их широкий диапазон без привязки к размерам сечения профиля.

Это позволяет гарантировать надлежащее качество профиля при минимальном количестве технологического оснащения. Качество профиля, связанное с уменьшением (устранением) кромковой волнистости, зависит от продольных деформаций кромок заготовки в зоне свободного формообразования. Продольные деформации кромок заготовки зависят от назначенных углов подгибки, а следовательно, определение более точных (минимальных) углов подгибки приводит к уменьшению продольных деформаций кромки заготовки, что, в свою очередь, позволяет предотвратить

появление кромковой волнистости на выходе из калибра, что обеспечивает повышение качества гнутых профилей.

Высота бурта составляет величину 3s, при этом скругление бурта задается формулой:

где b - высота подгибаемой полки;

_k - суммарный угол подгибки на k-м переходе (k=2, 3...N);

_k - угол подгибки полки в k-ом переходе.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

Первоначально листовую заготовку подают в направляющее устройство, где происходит ее центрирование относительно оси профилирования.

Формоизменение заготовки начинается на первой паре профилирующей клети станка. Начальная подгибка заготовки происходит до захода в закрытый рабочий калибр, созданный нижним 1 и верхним 2 роликами (фиг.1), при помощи вертикальных буртов 3 (фиг.3), выполненных скруглением. Затем под действием усилия, верхний ролик 2 начинает вдавливать заготовку в нижний ролик 1. При этом происходит скольжение заготовки по вертикальным буртам, до тех пор, пока заготовка не примет требуемого положения в калибре. В этом случае осуществляется подгибка полок заготовки первого перехода на угол ₁.

Затем заготовку подают на вторую пару роликов профилирующей клети, где происходит дальнейшее формоизменение на угол ₂ (второй переход). При этом радиус скругления вертикального бурта 3 определяется величиной ее "стеснения", которая зависит от угла наклона боковых рабочих поверхностей роликов.

Аналогично осуществляется формоизменение заготовки на остальных переходах.

На последнем переходе заготовка принимает форму готовой детали с требуемыми параметрами.

Заявляемая полезная модель не оказывает отрицательных воздействий на состояние окружающей среды.

Приложение 1

Вывод формулы (1):

Угол подгибки на k-м переходе (наклон боковых поверхностей рабочего калибра по переходам) задается формулой:

где (H_B)_k - равномерный подъем полки на k-ом переходе.

где - равномерный подъем полки по углу на k-ом переходе;

- равномерный подъем полки по высоте на k-ом переходе.

Согласно представленной схеме, при равных углах подгибки на всех переходах, величина равномерного подъема полки по углу определяется по формуле:

где b - высота подгибаемой полки;

k - номер текущего перехода;

- суммарный угол подгибки (угол на готовом профиле);

N - число переходов.

При одинаковом смещении полки на всех переходах , величина равномерного подъема полки по высоте определяется по формуле:

Используя полученные формулы (4-7), получаем выражение для определения угла подгибки на k-м переходе (наклона боковых поверхностей рабочего калибра по переходам):

Приложение 2

Вывод формулы (2):

Проекция полки по горизонтали на первом переходе определяется по формуле:

где b - высота подгибаемой полки;

_k-1 - угол подгибки на предыдущем переходе (k=1, 2...N).

где _k - угол подгибки полки в k-ом переходе.

Проекция полки по горизонтали на втором переходе определяется по формуле:

где _k - суммарный угол подгибки на k-м переходе (k=2, 3...N).

Величина "стеснения" полки _k определяется разностью проекций полки по горизонтали на первом и втором переходах (фиг.2):

Используя формулу для перехода от суммы к произведению, получим выражение для определения величины "стеснения" полки _к:

Роликовая оснастка для изготовления профилей из листовых заготовок с покрытием, содержащая рабочий калибр с ограничивающими его вертикальными буртами, отличающаяся тем, что наклон боковых поверхностей рабочего калибра по переходам задается формулой: