СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРОФИЛЬНОГО ПРОКАТА
METHOD OF MAKING CURVED PARTS FROM SECTION ROLLED STOCK

Настоящее изобретение относиться к области различных технологических процессов, а именно к области судостроения, связанной с изготовлением деталей корпуса судна, корабля.
В настоящее время криволинейные детали судового набора из профильного проката изготавливают способом холодной гибки прямолинейных заготовок и последующей вырезки из них с помощью газовой резки деталей необходимой формы.
Аналогом предлагаемого способа является способ, разработанный Веселковым В.В. в работе «Использование графической информации для задания размеров и контроля формы лекальной кромки профильных деталей». Технология судостроения, №1, 1978 г.
В этом способе используются спрямляемые линии, которые сегодня рассчитываются во всех CAD/CAM системах. Однако, поскольку они служат только для контроля формы общего изгиба заготовки и не задают форму обрезов концов, их применение не позволяет полностью отказаться от необходимости использования гибочных шаблонов. В результате отношение к точности определения формы спрямляемых линий невысокое.
Прототипом заявляемого способа является «Способ изготовления гнутых профилей проката» по А.С. СССР №603180, бюл. №18, 1979 г.
В этом способе вначале в соответствии с данными чертежа корпусной конструкции определяется длина развертки (прямолинейной полосы) детали. Расчет длины развертки может выполняться с помощью специализированных модулей компьютерных CAD/CAM систем или путем обмера гибочного шаблона. Затем к полученной длине развертки со стороны гнутых (криволинейных) концов прибавляются гибочные припуски.
В соответствии с полученной длиной заготовки из профильной полосы вырезается прямолинейная заготовка, которая затем подвергается гибке на гибочном оборудовании. Контроль формы согнутой заготовки при этом в процессе гибки, выполняется с помощью гибочных шаблонов, которые изготавливаются в рамках плазово-технологической подготовки на каждую деталь. После изгиба заготовки с помощью гибочного шаблона производится разметка на согнутой заготовке формы детали. При этом в процессе разметки размечают форму обрезки концов детали и все вырезы как на кромке детали, так и в поле детали. После чего из размеченной согнутой заготовки с помощью ручною газорезательного оборудования (газовый резак) вырезают собственно деталь (обрезаются концы и вырезаются все вырезы). Вырезанная деталь подвергается повторному контролю с помощью гибочного шаблона и, в случае необходимости (если деталь потеряла форму в результате тепловых деформаций в процессе вырезки), производится доводка согнутой детали до требований отклонения формы, регламентированных нормативными допусками. Доводка выполняется методом тепловой правки с помощью газорезательного оборудования.
Основным недостатком данного способа является необходимость производства гибочных шаблонов на каждую деталь, необходимость увеличения длины заготовки на значения гибочных припусков, которые после гибки обрезаются в шихту (отход), и невозможность использования оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) для вырезки концов деталей.
Задачей изобретения является улучшения технологического процесса за счет отказа от использования гибочных шаблонов, улучшения качества готовых деталей и снижения трудоемкости их производства.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления гнутых деталей с вырезами из проката включает получение развертки детали с использованием робота-резчика с ЧПУ для разметки вырезов па кромке и стенке и вырезки криволинейных концов на кромке и стенке по линии в виде спирали Архимеда, ее гибку в два этапа, на первом из которых с помощью пресса для ротационно-локальной гибки методом раскатки подгибают криволинейные концы на длине от 800-1000 мм с контролем формы согнутых концов детали по спрямляемым линиям, на втором этапе гибку выполняют по существующей технологии с контролем формы согнутой детали по спрямляемым линиям и окончательную вырезку вырезов.
В настоящее время для вырезки прямолинейных деталей из профильного проката используется робот-резчик с ЧПУ. В отечественном судостроении робот-резчик используется на ОАО «Балтийский завод». Согнутые заготовки с помощью робота-резчика обрабатывать нельзя.
Последнее (ручная обрезка концов) определяет невысокую точность формы концов деталей судового набора (особенно в плане разделки головки профильной заготовки), что в дальнейшем отрицательно сказывается на качестве собираемых корпусных конструкций.
<mrow><mfrac><mn>1</mn><mn>9</mn></mfrac><mi>H</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mi>M</mi><mrow><mi>R</mi><mtext>нсл</mtext></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mn>4</mn><mn>9</mn></mfrac><mi>H</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mi>M</mi><mrow><mi>R</mi><mtext>нсл</mtext></mrow></mfrac></mrow>
В качестве оборудования для вырезки и разметки профильной заготовки предлагается использовать робот-резчик немецкой фирмы IMG. Опыт его использования сегодня имеется на ОАО «Балтийский завод». Однако в настоящее время он применяется только для вырезки и разметки прямолинейных деталей судового набора. В рамках предлагаемого метода робот будет вырезать и размечать прямолинейную развертку криволинейной детали. Вырезаться будут концы деталей, а размечаться вырезы на кромке и стенке (вырезать их до гибки нельзя в соответствии с технологией). При этом форма линии обреза в составе УП будет задаваться не в виде прямого отрезка (как это делается в применяемом методе), а в виде спирали Архимеда. Геометрические параметры спирали Архимеда для каждого прямолинейного обреза профиля с высотой стенки Н и малкой М определяются по трем точкам исходя из того, что точка обреза на растянутой стороне полосы должна быть отклонена от прямой линии на величину
(где Rнсл - радиус изгиба нейтрального слоя) в сторону, противоположную растяжению, а точка на сжатом слое - на величину
в сторону, противоположную сжатию, при этом положение точки на нейтральном слое остается неизменным.
В настоящее время спрямляемые линии (в зарубежном судостроении они называются инверсными линиями) рассчитываются во всех CAD/CAM системах. Однако, поскольку они служат только для контроля формы общего изгиба заготовки и не задают форму обрезов концов, их использование не позволяет полностью отказаться от необходимости применения гибочных шаблонов. В результате отношение к точности определения формы спрямляемых линий невысокое.
В предлагаемом методе форма обрезов концов формируется в процессе вырезки роботом-резчиком, поэтому отношение к качеству задания формы изгиба с помощью спрямляемых линий более ответственное. Использование робота-резчика совместно со спрямляемыми линиями позволяет отказаться от использования гибочных шаблонов вообще, но для этого необходимо повысить надежность метода контроля с помощью спрямляемых линий. Для достижения данной цели авторами, по сравнению с аналогами и вариантами их расчета в зарубежных системах, дается новое теоретическое обоснование расстояния между формоопределяющими точками для расчета спрямляемых линий и величины перекроя. Так расстояние между формоопределяющими точками предлагается брать не более 100 мм, а величину перекроя брать не менее половины короткой спрямляемой линии. Данные теоретические положения делают контроль формы согнутой заготовки с помощью спрямляемых линий не менее точным, чем с помощью гибочных шаблонов.
Для того чтобы реализовать гибку заготовки без припусков, предлагается выполнять ее в два этапа. Такой подход ранее не применялся. На первом этапе с помощью пресса для ротационно-локальной гибки методом раскатки выполняется подгибка криволинейных концов в объеме 800-1000 мм длины. Контроль формы согнутых концов детали осуществляется по спрямлению спрямляемых линий.
На втором этапе гибка выполняется по любой существующей технологии (на горизонтальном прессе, роликовом прессе, вертикальном прессе) с контролем формы согнутой детали по спрямляемыми линиям.
Окончательный процесс вырезки вырезов на кромке и в поле детали осуществляется с помощью ручной газовой резки. При этом, если после вскрытия вырезов деталь потеряет форму вследствие тепловых деформаций, ее правка, как и в варианте традиционной технологии, будет выполняться с помощью газовой горелки.
Технико-экономическая эффективность.
Предлагаемый способ изготовления гнутых деталей из профильного проката позволяет полностью отказаться от использования гибочных шаблонов (сокращение трудоемкости и материалов), отказаться от необходимости назначения гибочных припусков (сокращение расхода металла, экономия материала может лежать в пределах от 600 до 1600 мм на каждую производимую деталь), использовать оборудование с ЧПУ для вырезки концов деталей (повышение точности готовых деталей, снижение трудоемкости).