способ формообразования коробчатых и трубчатых деталей двоякой кривизны

Формула изобретения

Способ формообразования коробчатых и трубчатых деталей с двоякой кривизной, включающий формообразование листовой заготовки ротационно-локальным деформированием за несколько переходов деформирующими элементами, верхний из которых имеет кривизну меньше заданной в поперечном и продольном направлениях детали, по меньшей мере, на величину пружинения, отличающийся тем, что на первом переходе осуществляют формообразование раскаткой с получением требуемого утонения участков заготовки двоякой кривизны, на втором переходе осуществляют изгиб заготовки по образующим детали, начиная с ее кромок, а затем по средней линии, а на третьем переходе доводят заготовку до заданной формы путем устранения побочных деформаций, полученных на первом и втором переходах, за счет замены нажимных и опорных деформирующих элементов с приближением радиуса нажимного элемента к заданному радиусу детали в поперечном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам гибки и доводки гнутых листовых деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве коробчатых и трубчатых деталей.

В последние годы находят развитие способы гибки листовых деталей разнообразной формы методами ротационно-локального деформирования (РЛД) с использованием деформирующих элементов, выполненных в виде верхнего нажимного ролика и нижнего элемента в виде приводного ролика или матрицы. Большинство этих технических решений было создано в результате комплекса фундаментальных и прикладных исследований, проводимых по Федеральным целевым программам. Патенты РФ № 2019337, 2102170, 2129929, 21911082, 2199440, 2194589, 2199408, 2200039 являются аналогами предлагаемого изобретения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ формообразования листовых деталей двоякой кривизны по патенту РФ № 2243843, который принят за прототип.

В прототипе способ формообразования деталей двоякой кривизны включает формообразование заготовки за два перехода. На первом переходе создают кривизну цилиндрической или конической формы в поперечном направлении заготовки без утонения и с недогибом на одну треть от заданной кривизны детали в том же направлении. При этом кривизну на первом переходе придают на ротационных листогибочных машинах - вальцах или на прессах в универсальных штампах для цилиндрической гибки. На втором переходе производят последующее деформирование в перпендикулярном направлении по отношению к направлению деформирования на первом переходе и с утонением заготовки методом ротационно-локального или последовательно-локального деформирования. На этих переходах верхний деформирующий элемент выбирают с кривизной меньше заданной в поперечном и продольном направлениях, по крайней мере, на величину пружинения.

Однако применение двух видов оборудования снижает эффективность процесса гибки и увеличивает его материале- и энергоемкость.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических процессов РЛД и обеспечение существенного снижения материало- и энергоемкости гибочных процессов.

Техническим результатом, за счет которого решается указанная задача, является минимизации требуемых усилий формообразования.

Указанный результат достигается при использовании совокупности признаков, имеющихся в формуле предлагаемого изобретения. При этом он обеспечивается на одном виде оборудования для сложных деталей коробчатой и/или трубчатой формы.

В предлагаемом способе на первом переходе производят формообразование раскаткой с получением требуемого утонения участков заготовки, на втором переходе осуществляют изгиб заготовки по образующим детали, начиная с ее кромок, а затем по средней линии детали. На третьем переходе устраняют неизбежные при первом и втором переходах нежелательные искривления детали, меняя нажимные и опорные деформирующие элементы, приближая радиус нажимного элемента к заданному радиусу в поперечном направлении детали.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется двумя чертежами:

- фиг.1 - формообразование коробчатой детали на первом переходе с применением раскатки;

- фиг.2 - формообразование детали на втором и третьем переходах;

На первом переходе формообразование трубчатой детали 1 двоякой кривизны толщиной s (фиг.1) в продольном направлении с радиусом рабочей поверхности R_пр заданного сечения начинается с раскатки нажимным роликом 2 на призматическом вкладыше матрицы 3 по поверхности 4 заготовки (обозначенной штрих пунктиром). При этом наибольшие утонения s создаются в местах заготовки двоякой кривизны 5 и в ее среднем сечении 6, а заготовка получает некоторые побочные искривления по положению 7. Величина утонения s вдоль линии деформирования участка заготовки двоякой кривизны длиной l s изменяется по закону окружности. Например, наибольшая величина утонения s уменьшается в два раза на длине , а затем следует более быстрое падение до s=0.

На втором переходе осуществляют изгиб заготовки до заданной формы 8 до заданного радиуса R_поп в поперечном направлении (фиг.2) верхним роликом 2 по развернутой призматической матрице 3.

На третьем переходе доводят заготовку до заданной формы и устраняют побочные деформации от первого и второго перехода, причем может применяться как раскатка (фиг.1), так и изгиб (фиг.2). При этом, меняя нажимные элементы (ролики 2) и поворачивая опорные элементы (матрицу 3), приближают радиус нажимного элемента R_н к заданному радиусу детали в поперечном направлении R_поп (фиг.2).

В целом методы РЛД наиболее полно апробированы на многофункциональной гибочно-правильной машине МГПС-25 в производственных условиях ОАО СФ «Алмаз» при изготовлении листовых деталей сложной формы, в т.ч. двоякой кривизны, на многих судовых заказах, а также изготовлении нескольких сотен кабин машинистов новых электропоездов.

Применение предлагаемого способа предполагается на заказах ФГУП НПП «Компенсатор» в производственных условиях ОАО «Морской завод «Алмаз» на многофункциональной гибочно-правильной машине МГПС-25М при изготовлении типоразмерного ряда специальных защитных муфт для трубопроводов диаметром от 188 до 1260 мм с толщиной стенки 8-18 мм.

Сравнение технико-экономических показателей формообразования коробчатых муфт методами ротационно-локального деформирования (РЛД), как предложено в настоящем изобретении, на вышеуказанной машине МГПС-25М усилием 25 тс и другими методами приведено в прилагаемой таблице, из которой следует, что способ дает снижение металлоемкости оснастки в 2-40 раз в зависимости от размеров заготовки.

Сравнительные показатели формообразования полумуфт П6 (ТУ 1469-001-01297858-01) различными методами
Показатели	Горячая штамповка из листа (Т°-1000°С)	Холодная штамповка из листа	Холодная гибка из листа	Холодная гибка из листа с местным нагревом (Т° 550-800°С)	Штамповка взрывом из листа в песке или в воде	Гидроштамповка из трубы	Раскатка в роликах из трубы
Под прессом	Заморозкой воды
Утонение заготовки, %	>20/>10	20/10	5/2	8/3	>20/>8	>20/>10	18/5	<20/<10
Усилие пресса, тс	500/2000	1500/5000	400/400	400/400	-	-	-	100/1000
Масса формообразующего оборудования, т	90/350	200/600	80/80	80/80	-	100/500	-	30/300
Масса оснастки на типоразмерный ряд полумуфт, т	200	400	20	20	150	10	<10	<5
Установленная мощность (без термопечей и др. вспомогательного оборудования), кВт	100/400	150/900	80/80	80/80		120/600		20/200
Штучное время, н/ч (на две полумуфты) в т.ч.	9	5,5	3,5	4,5	5,5/2,5	5,5	7,8/4,5	8,0/5,0
- вырезка заготовки	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
- нагрев (на садку до 10 заготовок	1,5
- формовка (штамповка, гибка и др.)	0,2	0,5	2,0	3,0	0,5	1,0	3,0	3,0
- термообработка (на садку до 10 заготовок)	3,0	3,0			3,0/-	3,0	3,0/-	3,0/-
- контуровка	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
- разделка кромок	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
- доводка	0,5	0,5	-	-	0,5/-	-	-	-
* В числителе - для трубы 159 мм, в знаменателе - для трубы 820 мм
** Допускаемое утонение заготовки согласно ТУ 1469 001-01297858-01, с 0,5 мм, т.е. 6-12% для заготовок толщиной соответственно 8-16 мм
*** Термообработка для стали 09Г2С необходима при утонении в холодном состоянии 8%