способ докторова м.е. изготовления деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения

Формула изобретения

1. Способ изготовления деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, включающий формовку на плоской заготовке с постоянной по длине шириной гофров с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, обрезку периферийных участков промежуточной заготовки перед переформовкой гофра в плоскость с получением промежуточной заготовки постоянной ширины и формообразование детали заданной формы и размеров, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления деталей и увеличения производительности, из одной заготовки выполняют по меньшей мере две детали и технологическую перемычку, при этом участки с переменной по длине шириной для будущих деталей размещают на заготовке параллельно между собой, а участок технологической перемычки с переменной по длине шириной размещают на заготовке между ними, гофры с изменяющейся по длине шириной формуют на каждом из упомянутых участков, обеспечивая параллельность граничных линий участков будущих деталей, одновременно с обрезкой и удалением периферийных участков осуществляют продольное разделение заготовок и удаление перемычки, а детали заданной формы и размеров формуют из полученных заготовок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что детали изготавливают из заготовки, ширина которой соответствует в поперечных сечениях по крайней мере сумме максимальных ширин участков заготовки с переменной по длине шириной развертки для двух деталей и ширине участка заготовки для технологической перемычки между ними.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования при порезке листового материала на полосы с переменной по длине шириной и изготовлении деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения.

Известен способ, реализованный в устройстве для продольной резки полосы (патент США N 482657, кл. G 05 B 19/36, 1976), позволяющий получить детали с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения и кромками криволинейной формы в соответствии с заданным законом изменения ширины полосы по ее длине, резка производится с применением огневых методов порезки.

Недостатком описанного аналога является низкое качество кромок, получаемых деталей (термоупрочнение, окалина) и потребность, в связи с этим, в дополнительной механической обработке кромок, а также высокая трудоемкость изготовления деталей и низкая производительность.

Известен также способ, реализованный в устройстве для продольной резки листового материала (авт. св. N 1156867, кл. B 23 D 19/08, 1985), заключающийся в том, что непосредственно при порезке к кромкам заготовки прикладывают изменяющиеся в процессе резания поперечно направленные сжимающие усилия, что позволяет получить заготовку с непараллельными кромками (переменной по длине ширины).

К недостаткам данного способа можно отнести невысокую производительность, обусловленную необходимостью плавного приложения сжимающих усилий, и соответственно невысокую скорость резания и перемещения волосы, так как при повышении скорости перемещения полосы и приложения поперечных усилий возможно заклинивание ножей и их поломка. Помимо этого настройка устройства, на котором реализуется описанный способ, при переходе на новый типоразмер заготовки, является весьма трудоемкой операцией.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа способ М. Е. Докторова изготовления деталей с непараллельными кромками.

При изготовлении деталей по указанному способу предусматривается предварительная отформовка по плоской заготовке по крайней мере одного гофра с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, получение промежуточной заготовки постоянной ширины и последующая переформовка гофра в плоскость. С целью повышения качества продукции и снижения трудоемкости исходную плоскую заготовку берут постоянной ширины, в процессе формовки гофра выдерживают постоянство длин хорд в каждом поперечном сечении гофра, на которые он опирается в плоскости заготовки, а перед переформовкой гофра в плоскость осуществляют обрезку полученной промежуточной заготовки, обеспечивая постоянство ее ширины.

По рассматриваемому прототипу предусматривается также в ряде случаев выполнение гофра с изменяющейся по длине шириной развертки в две стадии, на первой из которых формообразуют гофр постоянного поперечного сечения по длине, а на второй переформовывают его в гофр с переменной по длине высотой и постоянной длиной хорды, а после обрезки кромок заготовки осуществляют подгибку полок профиля до заданного положения.

К недостаткам прототипа можно отнести повышенную трудоемкость изготовления деталей с непараллельными кромками и невысокую производительность, обусловленную необходимостью последовательного изготовления вначале промежуточных отдельных заготовок с заданной шириной для каждой отдельной детали, из которых уже затем изготавливают последовательно по переходам детали заданных размеров. Такая последовательность операций затрудняет одновременную формовку нескольких деталей, требует предварительного раскроя и продольной разрезки широкой рулонной заготовки на отдельные промежуточные заготовки, по ширине соответствующие ширине одной детали, из которых в дальнейшем с применением повторной операции продольной резки (обрезки периферийных участков у кромок после формообразования гофров с изменяющейся по длине шириной развертки) изготавливают детали.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления деталей и увеличение производительности.

Для достижения указанной цели в предлагаемом способе М. Е. Докторова изготовления деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, включающего формовку на плоской с постоянной по длине шириной заготовке гофров, с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, и обрезку периферийных участков промежуточной заготовки перед переформовкой гофра в плоскость, обеспечивая постоянство ширины промежуточной заготовки, из одной заготовки постоянной по длине ширины выполняют по меньшей мере две детали и технологическую перемычку, при этом участки с переменной по длине шириной для будущих деталей размещают на заготовке параллельно между собой, а участок технологической перемычки с переменной по длине шириной- на заготовке между ними, Гофры с изменяющейся по длине шириной формуют на каждом из упомянутых участков, обеспечивая параллельность граничных линий участков будущих деталей. Одновременно с обрезкой и удалением периферийных участков осуществляют продольное разделение заготовок и удаление перемычки, а детали заданной формы и размеров формуют из полученных заготовок.

При этом целесообразно детали изготавливать из заготовки, ширина которой соответствует в поперечных сечениях по крайней мере сумме максимальных ширин участков заготовки с переменной по длине шириной развертки для двух деталей и ширине участка заготовки для технологической перемычки между ними.

Изготовление из одной заготовки постоянной по длине ширины по крайней мере двух деталей и образование технологической перемычки между ними с изменяющейся по длине шириной развертки ее поперечного сечения позволит в одном технологическом потоке произвести одновременную формовку по крайней мере двух деталей без предварительного раскроя и продольной разрезки заготовки на отдельные промежуточные заготовки и тем самым снизить трудоемкость изготовления деталей и увеличить производительность.

При этом выполнение между деталями технологической перемычки, с изменяющейся по длине шириной позволяет разместить в заготовке участки для выполнения из них деталей параллельно между собой, а затем после выполнения гофров на участках будущих отдельных заготовок и упомянутой перемычки позволяет сохранить эту параллельность, расположить будущие кромки деталей и технологической перемычки параллельно между собой вдоль заготовки и произвести в дальнейшем разделение заготовки продольной разрезкой по прямым линиям, высокопроизводительными способами, например разрезкой дисковыми ножами в потоке профилирования. По заявляемому способу могут изготавливаться одновременно из одной заготовки две и более деталей. При этом технологические перемычки с изменяющейся по длине шириной размещаются между каждой парой смежных в заготовке участков для будущих деталей.

Придание участкам заготовки для будущей технологической перемычки и будущих деталей постоянной по длине ширины путем формообразования на каждом из упомянутых участков по крайней мере одного гофра с изменяющейся по длине шириной развертки позволяет производить параллельное смещение участков заготовки для будущих деталей от периферии к центральному участку заготовки и формоизменение участков заготовки для будущих деталей с размещением кромок будущих деталей по прямым линиям параллельно продольной оси заготовки для дальнейшей высокопроизводительной продольной разрезки заготовки без дополнительных трудозатрат на продольное разделение заготовки и получение при этом отдельных заготовок для изготовления из них деталей и отхода в виде технологической перемычки и обрези периферийных участков заготовки.

Постоянство ширины будущей перемычки и параллельность между будущими линиями разрезки обеспечивается расположением гофра на участке упомянутой перемычки таким образом, что наибольшая ширина развертки гофра располагается со стороны наименьшей ширины будущей отдельной заготовки для выполнения из нее детали, а разность между наибольшей и наименьшей ширинами участка заготовки для перемычки выполняется равной разности между наибольшей и наименьшей ширинами участка заготовки для детали, т. е. ширина развертки гофра на участке перемычки возрастает в противоположном направлении по отношению к ширине развертки гофра на участке для детали.

При этом размеры гофра на участке перемычки определяются таким образом, что разность между наибольшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой в плоскости заготовки, на которую он опирается, равна величине разности между наибольшей и наименьшей ширинами участка заготовки для детали, увеличенной на величину разности между наименьшей шириной развертки поперечного сечения гофр и хордой в плоскости заготовки, на которую он опирается.

С целью снижения металлоемкости перемычки, а следовательно, и металлоотходов величину разности между наименьшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой в плоскости заготовки, на которую он опирается, следует принимать равной нулю.

При изготовлении деталей по заявляемому способу и первоначальном формообразовании детали на центральном участке целесообразно на каждом из примыкающих к нему участков для выполнения будущей технологической перемычки формообразовывать первоначально гофр с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, имеющего максимальную разность между наибольшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой, на которую он опирается в плоскости заготовки, равную полуразности между наибольшей и наименьшей шириной развертки упомянутой формуемой детали, увеличенной на величину разности между наименьшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой в плоскости заготовки, на которую он опирается, что обеспечивает прямолинейность линий разделения заготовки после формообразования деталей и перемычек.

В дальнейшем при формообразовании деталей на участках заготовки, смежных с деталью центрального участка, гофры на участках будущих технологических перемычек переформовывают, увеличивая максимальную разность между наибольшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой, на которую он опирается в плоскости заготовки, до величины разности между наибольшей и наименьшей шириной развертки формуемой детали, увеличенной на величину разности между наименьшей шириной развертки поперечного сечения гофра и хордой в плоскости заготовки, на которую он опирается.

Выполнение гофров с рекомендуемыми размерами позволяет с минимальными металлозатратами разместить технологические перемычки в заготовке параллельно ее продольной оси и с дальнейшем произвести качественную продольную разрезку заготовки на отдельные промежуточные заготовки, удалить перемычки и периферийные участки и получить детали заданных размеров в одном технологическом потоке, включающем формообразование и продольную разрезку дисковыми ножами в валках профилегибочного стана при минимальных трудозатратах. Для предупреждения продольного искривления заготовки и улучшения условий ее продольной разрезки дисковыми ножами гофры целесообразно выполнять по разные стороны от плоскости профилирования.

При этом на каждом участке заготовки для деталей и будущей технологической перемычки может выполняться один или несколько гофров с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, обеспечивая постоянство ширины по длине участков для технологической перемычки. При формообразовании нескольких гофров их форма и длина могут быть как одинаковыми, так и разными.

Гофры могут выполняться как постоянной, так и переменной по длине ширины. С целью уменьшения развертки перемычки, а следовательно, и металлоотходов боковые стенки гофров на этих участках сближают между собой, вплоть для соприкосновения. В отдельных случаях для надежного центрирования заготовки в калибрах валков при формообразовании деталей глубину гофров увеличивают, однако это вызывает дополнительные энергозатраты на формообразование и выпрямление гофров, а также ухудшение качества продукции.

Удаление технологической перемычки между будущими деталями продольной разрезкой заготовки и последующее формообразование из полученных отдельных промежуточных заготовок постоянной ширины деталей заданных размеров производится высокопроизводительным методом продольной разрезки заготовки в потоке профилирования дисковыми ножами с одновременным удалением технологической перемычки.

Одновременно с продольной разрезкой заготовки и удалением технологической перемычки между будущими деталями целесообразно производить обрезку периферийных участков в заготовке отдельных промежуточных заготовок и удаление обрези, например ее смоткой в рулон или измельчением поперечной резкой.

Из полученных отдельных промежуточных заготовок с переменной разверткой поперечного сечения по длине при постоянной ширине в дальнейшем путем профилирования без дополнительных технологических операций формообразуют детали заданных размеров. При этом могут быть изготовлены детали как одинаковой, так и различной формы, а их изготовление может производиться по технологическим переходам как одновременно так и последовательно.

Ширина заготовки, из которой изготавливают детали по заявляемому способу, может быть постоянной по длине и соответствовать в поперечных сечениях, по крайней мере сумме максимальных ширин участков заготовки с переменной по длине шириной развертки для двух деталей и минимальной ширине участка заготовки для технологической перемычки между ними.

Для получения заготовки с постоянной по длине шириной возможно применение высокопроизводительного способа раскроя и порезки заготовки на агрегате продольного роспуска с минимальными трудозатратами. При этом соответствие в поперечных сечениях ширины заготовки по крайней мере сумме максимальных ширин участков заготовки с переменной по длине шириной развертки для двух деталей и минимальной ширине участка заготовки для технологической перемычки между ними позволяет уменьшить расход заготовки до минимума и сохранить возможность ее обработки заявленным способом.

Следует отметить, что заявляемый способ может быть применен и для получения плоских деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, т. е. для порезки листового металла на полосы с переменной по длине шириной без дальнейшего формоизменения полос и образования из них профилей.

Для формообразования гофров с изменяющейся по длине шириной развертки используют универсальные валки, на одном из которых выполняют выступы с переменными размерами по периметру его бочки, на другом впадину, глубина которой соответствует максимальной высоте выступа. Продольную разрезку отформованной заготовки производят в одной из рабочих клетей стана с помощью дисковых ножей, установленных на валах.

Для осуществления подгибки полок до заданного положения на заготовке постоянной ширины используют валки профилегибочного стана, в которых заготовка формуется по обычно применяемым режимам для таких профилей.

Для переформовки гофра в плоский участок, при доформовке профиля применяются валки с цилиндрическими участками, а для переформовки гофра на участке перемычки вертикальные ролики, встроенные в рабочую клеть стана.

Положительный эффект от внедрения изобретения будет получен благодаря тому, что в заготовке предусматривается выполнение между будущими деталями перемычки с переменной шириной развертки по длине, но постоянной ширины, которая позволяет формообразовывать одновременно несколько деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения из одной заготовки постоянной ширины на высокопроизводительном профилегибочном оборудовании, а также удалять перемычки в потоке профилирования без дополнительных трудозатрат.

На фиг. 1 изображена заготовка для изготовления двух деталей с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения (штриховыми линиями обозначены контуры участков заготовки для деталей); на фиг. 2 вариант промежуточной заготовки после формообразования гофров с переменной по длине разверткой на участках, предназначенных для деталей и перемычки между ними; на фиг. 3 отдельные участки заготовки для деталей, перемычки и обрези после продольного разделения промежуточной заготовки; на фиг. 4 промежуточная форма деталей с гофрами переменной по длине шириной развертки на их стенках и подогнутыми полками; на фиг. 5 детали после выпрямления гофра на стенке; на фиг. 6 схема технологических переходов формообразования деталей; на фиг. 7 вид калибра валков при формообразования гофра на участке заготовки для технологической перемычки; на фиг. 8 разрез А-А на фиг. 7; на фиг. 9 калибр валков для доформовки гофра на участке заготовки для технологической перемычки; на фиг. 10 вариант выполнения гофров в противоположные стороны на участках заготовки для каждой детали; на фиг. 11 вариант выполнения гофров в одну сторону на участках заготовки для деталей; на фиг. 12 вариант выполнения гофров на участках заготовки для деталей в противоположные стороны.

По заявляемому способу в процессе изготовления деталей с изменяющейся по длине шириной b развертки поперечного сечения (от b_max до b_min) целесообразно применять заготовку постоянной по длине L шириной B_заг (фиг. 1) для выполнения одновременно по крайней мере двух деталей. Целесообразность использования заготовки постоянной ширины, а не переменной (без краевых участков, идущих в отход) подтверждается возможностью ее получения из рулонной заготовки сравнительно простым и высокопроизводительным способом продольной разрезкой дисковыми ножами на агрегате продольного роспуска. Для получения же фигурной заготовки без краевых участков, идущих в отходы (обрезь), необходимо применение дополнительно малопроизводительных трудоемких технологических операций, в том числе раскроя и продольной резки. Кроме того, изготовление профилей и деталей из такой заготовки затруднено из-за отсутствия базовых участков на заготовке для ее центрирования в валках и в стане при формообразовании деталей. При этом участки 1 и 2 с переменной по длине L шириной b_з (от b_max до b_min) для выполнения из них деталей размещают в заготовке параллельно между собой, а участок 3 будущей технологической перемычки также с переменной по длине шириной b_пз, размещают в заготовке между участками 1 и 2. Периферийные участки 4 и 5 заготовки являются будущими отходами и в дальнейшем отделяются от заготовки продольной резкой, например дисковыми ножами, и удаляются в виде обрези, имеющей по длине ширину b, изменяющуюся от b_min до b_max.

Следует отметить, что заготовку постоянной ширины соответствующих размеров можно применять для изготовления трех и большего количества деталей. При этом заготовка содержит участки для выполнения деталей и перемычек между ними.

В процесс изготовления нескольких деталей из одной заготовки на участках 1 и 2 (фиг. 1) для будущих деталей формообразуют вдоль заготовки гофры 6 (фиг. 2) и изменяющейся по длине L шириной развертки поперечного сечения, обеспечивая постоянство ширины b_дз упомянутых участков для каждой детали промежуточной заготовки. При этом гофры могут быть выполнены как переменной, так и постоянной ширины по длине.

Перед продольным разделением заготовки на участке 3 заготовки формообразуют будущую технологическую перемычку 7 постоянной по длине ширины b_п между будущими деталями путем выполнения на нем по крайней мере одного продольного гофра 8 с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения. Тогда граничные линии 9 между технологической перемычкой 7 и участками 10 и 11 для выполнения из них деталей, а также граничные линии 12 между участками для деталей и периферийными участками 4 и 5 заготовки становятся прямыми и параллельными между собой, а это и позволяет в одном технологическом потоке с формообразованием деталей после формовки гофров высокопроизводительным способом произвести разделение заготовки по упомянутым граничным прямым 9 и 12, например дисковыми ножами, установленными в рабочих клетях профилегибочного стана.

Гофры с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения могут выполняться путем как одновременного их формообразования на заготовке в одном технологическом переходе при профилировании в валках стана, так и путем поочередного их формообразования в ряде технологических переходов. При этом с целью предупреждения серповидности формуемых полос целесообразно гофры выполнять симметрично относительно центрального участка заготовки.

Максимальную ширину l_max развертки гофра 6 располагают со стороны 13 максимальной ширины b_max развертки детали, а ширину l_min соответственно со стороны 14 минимальной ширины b_min развертки детали. Разность между наибольшей шириной l_max развертки гофра и максимальной длиной f_max хорды (шириной гофра) выдерживают равной разности между наибольшей шириной b_max развертки детали и меньшей шириной b_min развертки детали, т. е.

l_max-f=b_max-b_min.

На участке 3 заготовки для технологической перемычки формообразует продольный гофр 8 с наибольшей шириной развертки со стороны 14 размещения минимальной ширины деталей. При этом целесообразно использовать заготовку с постоянной по длине шириной, соответствующей сумме ширин участков заготовки для формообразования из них по крайней мере двух деталей и технологической перемычки между ними.

Минимальная ширина b_п участка заготовки для технологической перемычки определяется конструктивно с учетом выполнения гофра с переменной шириной развертки по длине и возможности последующей ее вырезки и удаления из заготовки. Максимальная ширина b_{n max} участка заготовки для технологической перемычки определяются суммарной величиной запаса металла в гофре (l_n-f_n) и разностью между шириной b_n=b_nmin перемычки и шириной гофра f_n, т. е. b_nmax= (l_n-f_n)+(b_n-f_n), при этом обеспечивается условие, что

b_max-b_min=b_nmax-b_nmin

После достижения постоянства ширины b_n и b_дз по длине участков для технологической перемычки и будущих деталей производят продольную разрезку промежуточной заготовки, в результате чего получают отдельные заготовки 15 и 16 (фиг. 3) постоянной ширины для деталей, перемычку 17 и отходы 18 и 19 в виде обрези. Затем перемычку и обрезь удаляют, а из полученных отдельных промежуточных заготовок постоянной ширины первоначально формообразуют будущие детали 20 и 21 (фиг. 4) с постоянной их шириной b₁ по длине при сохранении гофра с переменной по длине шириной развертки.

В дальнейшем детали доформовывают до заданных размеров за счет выпрямления упомянутого гофра 6 (фиг. 5) и увеличения ширины детали по длине L. При этом запас металла из гофра 6 перемещают в стенку 22 деталей 23 и 24, обеспечивая увеличение ширины стенки от значения b₁ до b₂ на концевых участках детали (профиля) в соответствии с изменением по длине детали величины разности между шириной развертки гофра и длиной хорды, на которую он опирается.

На фиг. 6 приведен вариант последовательности технологических переходов при формообразовании деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения по заявляемому способу в валках профилегибочного стана. При этом заготовка 25 постоянной ширины B_заг после I перехода задающей клети подается в последующие. Во II переходе производят неравномерное по длине изменение (уменьшение) ширины заготовки 26 за счет формообразования гофра 27 с изменяющейся по длине шириной развертки его поперечного сечения. При этом для формообразования на заготовке 26 гофра 27 на одном из спаренных по калибру валков верхнем 28 (фиг. 7 и 8) выполнен выступ 29 с изменяющейся по окружности валка высотой, а на втором валке нижнем 30 ответная выступу кольцевая впадина 31.

В III технологическом переходе ширину гофра 8, а следовательно, и заготовки уменьшают с помощью вертикальных валков 32 (фиг. 9), установленных в калибре горизонтальных валков 33 и 34, и обеспечивают заданную ширину b_n технологической перемычки 8. В IV технологическом переходе формообразуют на участках заготовки для деталей гофры 6 с изменящейся по длине шириной развертки поперечного сечения, обеспечивая постоянство ширины по длине участков для будущих деталей. Затем в V переходе производят продольную разрезку заготовки и удаление перемычки 17 и периферийных участков 18 и 19 в отход. Из полученных отдельных промежуточных заготовок 15 и 16 с упомянутыми гофрами 6 в V.VIII технологических переходах формообразует детали постоянной ширины b₁ (гнутые профили) промежуточной формы путем подгибки относительно стенки 22 с гофром 6 периферийных участков отдельных заготовок. В последнем IX переходе производят доформовку деталей 23 и 24 до заданных размеров, выпрямляя гофр 6 и получая за счет этого стенку 22 переменной по длине ширины при неизменных размерах подогнутых полок.

На фиг. 10, 11 и 12 приведены варианты формообразования на заготовке 26 гофров с переменной по длине шириной развертки на участках перемычки 7 и детали 35 и образования при этом излишка металла 36 на периферийном участке заготовки для дальнейшего его удаления в обрезь.

Заявляемый способ может быть реализован с помощью обычного профилегибочного стана, в первых 3-4-х клетях которого формуются гофры с переменной по длине шириной развертки. Затем в последующей клети содержатся дисковые ножи для продольного роспуска заготовки на отдельные заготовки и удаления перемычки и периферийных участков в отход. В последующих клетях из отдельных заготовок постоянной ширины производят формообразование деталей путем подгибки отдельных элементов заготовок с последующим выпрямлением гофра на стенке.

Изобретение обладает следующими преимуществами:

снижается трудоемкость изготовления деталей, так как практически при одних и тех же трудозатратах становится возможным по заявляемому способу изготавливать по крайней мере две детали из одной заготовки, в то время как по базовому только одну деталь;

увеличивается производительность оборудования при изготовлении деталей, так как практически при неизменных скоростях профилирования становится возможным по заявляемому способу одновременно изготавливать по крайней мере две детали, в то время как по базовому только одну.

Следует отметить, что при увеличении количества одновременно изготавливаемых деталей из одной заготовки трудоемкость их изготовления снижается, а производительность возрастает.