УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК С ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ

Полезная модель относится к обработке металлов или иных материалов давлением и может быть использована для производства сквозных и глухих крышек из листовых заготовок с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения или иным видом отклонения от плоскостности.
При подготовке заготовок, как правило, материал в виде штрипса, металлической ленты свернутой в рулон, нарезают на листовые заготовки в виде квадратов или восьмиугольников. Обрабатываемые заготовки, как правило, имеют размеры от 200×200 мм до 600×600 мм. Вследствие первоначального хранения материала в рулонах в таких заготовках присутствует остаточная деформация в виде прогиба в плоскости поперечного сечения.
Из источника ГОСТ 26877-2008 Металлопродукция. Методы измерений отклонений формы, ГОСТ от 23 августа 2012 года №26877-2008, интернет-сайт: http://docs.cntd.ru/document/1200095312, известны определения: прогиб в плоскости поперечного сечения - это отклонение от прямолинейности формы поперечного сечения металлопродукции или ее элементов, а также гнутых профилей в вертикальной плоскости в поперечном направлении сечения; отклонение от плоскостности - это наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости. Также известно определение понятия лист - тонкий и плотный пласт какого-либо материала (источник: Толковый словарь Ефремовой. Т.Ф. Ефремова. 2000, страница интернет-сайта https://dic.academic.ru/dic.nsf/efremova/181825/%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82).
В известных устройствах для обработки предусмотрено использование плоских заготовок без остаточных деформаций. Поэтому для устранения остаточной деформации в виде прогиба в плоскости поперечного сечения и с целью выравнивания заготовки в плоскость выполняют отдельную технологическую операцию и используют отдельное оборудование, что усложняет и замедляет процесс изготовления продукции. Использование заготовок с остаточной деформацией на оборудовании для обработки плоских заготовок может привести за счет невозможности правильно установить и позиционировать заготовку с остаточной деформацией к увеличению доли брака, повышению риска поломки оборудования, что негативно скажется на показателях эффективности производства.
Известно устройство для отбортовки отверстий (авт. св. СССР №1530293, Мкл. B21D 19/00), содержащее обойму со сменной матрицей и подвижный составной пуансон, который связан с обоймой винтовым соединением и выполнен в виде полого штока с размещенным в нем установочным винтом, а деформирующие элементы установлены с возможностью свободного поворота вокруг осей, перекрещивающихся под прямым углом с осью, и расположены каждый на концах двух кронштейнов, один из которых шарнирно соединен со штоком, а другой через упругий элемент - с подвижной втулкой, которая связана со штоком шлицевым соединением, а с установочным винтом - резьбовым соединением. Недостатком данного решения является возможность выполнения только внутренней отбортовки в заранее подготовленном отверстии в заготовке.
Известно устройство для отбортовки и раскатки круглых отверстий (патент РФ №2264273, МПК B21D 19/02, публ. 20.11.2005), содержащее опорный стол, обойму с матрицей, раскатные элементы ролики, связанные посредством зубчатых колес и передачи винт-гайка с приводом, опорный ролик с приводом, раскатные ролики смонтированы равномерно по окружности водила, соединенного с вертикальным валом, который соединен с гайкой, имеющей частоту вращения больше, чем у вала, и составляющей единое целое с зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с зубчатым колесом другого вертикального вала, который связан с приводом раскатных роликов. Недостатком решения является ограниченная функциональность, поскольку решение производит обработку только внутренней части заготовки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для обработки плоских заготовок (полезная модель, патент РФ №186845, МПК B21D 19/02, B21D 51/44, публ. 06.02.2019). Устройство содержит опорный стол с отверстием, матрицу, вертикально установленный мотор-редуктор с приводным валом, прижимную плиту с отверстием, установленную на опорном столе на штоках пневмоцилиндров, корпуса которых и мотор-редуктор с приводным валом прикреплены к опорному столу, на приводном валу установлена планшайба, в координатно расточенных углублениях на столбиках-подставках в которой закреплена матрица, под прижимной плитой с отверстием установлен с возможностью вращения прижимной диск, приводной вал, прижимной диск, отверстия в опорном столе и прижимной плите соосны, на прижимной плите установлена на горизонтальных направляющих одна каретка с возможностью вертикального перемещения закрепленного на ее конце обрабатывающего ролика, на опорном столе закреплены по сторонам отверстия откидной упор, вторая и третья каретки, на второй каретке установлены с возможностью горизонтального перемещения и принудительного вращения отрезные ролики, на третьей каретке установлен с возможностью горизонтального и вертикального перемещения щелевой раскаточный ролик. Данное решение имеет ограничение по использованию только для плоских заготовок и не предназначено для использования неподготовленных, имеющие остаточную деформацию, заготовок.
Техническим результатом предлагаемого решения - устройства для обработки листовых заготовок с остаточной деформацией, является расширение функциональности, достигаемое за счет обеспечения возможности обработки заготовок с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения.
Для достижения технического результата предлагается устройство для обработки листовых заготовок с остаточной деформацией,
содержащее опорный стол с отверстием, вертикально установленный двигатель с приводным валом, обрабатывающие ролики, прижимную плиту с отверстием, установленную на опорном столе с возможностью вертикального перемещения с помощью штоков пневмоцилиндров, корпуса пневмоцилиндров и двигатель с приводным валом прикреплены к опорному столу,
на приводном валу установлена планшайба с координатно-расположенными средствами крепления, предназначенными для установки и закрепления на столбиках-подставках матрицы,
на прижимной плите соосно с ее отверстием установлена с возможностью вращения в горизонтальной плоскости планшайба прижимной плиты с координатно-расположенными средствами крепления, предназначенными для установки и закрепления на столбиках-подставках прижимного диска, планшайба прижимной плиты выполнена в виде кольца,
отверстия в опорном столе и прижимной плите, приводной вал, установленная на нем планшайба и планшайба прижимной плиты расположены соосно,
на прижимной плите на горизонтальных направляющих с возможностью перемещения по ним с помощью привода установлена первая каретка,
на первой каретке с возможностью вертикального перемещения с помощью привода установлена вторая каретка, в нижней части которой установлен обрабатывающий ролик,
на опорном столе, по сторонам от отверстия, на отдельных горизонтальных линейных направляющих с возможностью передвижения по ним с помощью приводов установлены третья и четвертая каретки,
на третьей каретке с возможностью принудительного вращения с помощью привода установлены отрезные ролики,
согласно полезной модели
устройство имеет дополнительный прижим для заготовки, выполненный в виде пневмоцилиндра со штоком и прижимной пяткой, установленного над отверстием в прижимной плите и закрепленного с помощью кронштейна к опорному столу, расположение пневмоцилиндра обеспечивает возможность предварительного прижима заготовки к горизонтальной установочной плоскости матрицы вблизи ее центра,
в качестве двигателя использован электродвигатель,
а на четвертой каретке установлена с возможностью вертикального перемещения пара обрабатывающих роликов, состоящая из верхнего ролика с вертикальной осью вращения, выполненного в форме диска с горизонтальной нижней поверхностью и вертикальной боковой поверхностью, и нижнего поддерживающего ролика с осью вращения перпендикулярной оси приводного вала электродвигателя, и выполненного в форме цилиндра с горизонтальной боковой поверхностью и вертикальной торцевой, обращенной к центру отверстия опорного стола, ролики в паре расположены так, что их оси вращения пересекаются, а плоскость нижнего ролика, проходящая через его торцевую поверхность, обращенную к центру отверстия опорного стола, является касательной плоскостью для боковой поверхности верхнего ролика в форме диска.
Координатно-расположенные средства крепления планшайбы опорного стола и прижимной плиты могут быть выполнены в виде углублений, углублений с резьбой, отверстий или иметь иную форму.
Планшайба прижимной плиты может являться сменной оснасткой устройства и меняется в зависимости от размеров и других параметров изготавливаемой продукции.
Для перемещения третьей каретки по направляющим может быть использован серводвигатель или пневмоцилиндр, крайнее положение штока которого устанавливается с помощью регулируемого упора.
Прижимная пятка пневмоцилиндра предварительного прижима заготовки может быть установлена с возможностью регулировки ее крайнего положения, например, на может быть установлена на штоке с резьбой или иным образом.
Пара обрабатывающих роликов может быть установлена с возможностью регулировки расстояния между ними.
Параметры матрицы и прижимного диска определяют параметры изготавливаемой продукции, в частности наружный и внутренний диаметры изделия. Матрица и прижимной диск являются сменными.
Для обеспечения возможности движения подвижных частей устройства могут быть использованы в частности такие приводы как серводвигатели, мотор-редукторы и пневмоцилиндры, а также известные механические передачи: винт-гайка, шестерня-зубчатая рейка и другие. При использовании в качестве приводов пневмоцилиндров, при необходимости, конструкция может быть дополнена регулируемыми упорами для установки крайних положений передвижения подвижных частей устройства.
Отрезные ролики, установленные на третьей каретке, производят обрезку наружного края заготовки при принудительном вращении за счет мотора-редуктора.
Пневмоцилиндр предварительного прижима с прижимной пяткой обеспечивает возможность предварительного прижима заготовки к горизонтальной установочной плоскости матрицы вблизи ее центра тем самым выравнивая заготовку в плоскость. Крайнее положение пятки может быть отрегулировано таким образом, чтобы при прижиме заготовки сохранить возможность выполнить правильное позиционирование заготовки оператором перед зажимом ее прижимным диском и матрицей. Наличие пневмоцилиндра предварительного прижима расширяет функциональность устройства за счет обеспечения возможности обработки не только плоских заготовок, но и заготовок с остаточной деформацией.
Используемая в предлагаемой конструкции устройства пара обрабатывающих роликов позволяет производить широкую номенклатуру изделий и вариантов их обработки. Это достигается за счет возможности обработки заготовок большего по сравнению с аналогами наружного размера и выполнению большего количества вариантов обработки заготовок. За счет этого также расширяется функциональность устройства.
Конструкция устройства выполнена сборно-разборной для обеспечения возможности замены или ремонта ее частей.
Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями, на которых изображен частный случай реализации предлагаемого устройства:
На фиг. 1 показан вид спереди устройства,
на фиг. 2 - вид с вырезом по оси симметрии приводного вала,
на фиг. 3 - вид сверху прижимной плиты с пневмоцилиндром предварительного прижима заготовки,
на фиг. 4 - разрез по D-D прижимной плиты с пневмоцилиндром предварительного прижима заготовки,
на фиг. 5 - вид слева второй каретки,
на фиг. 6 - вид сверху четвертой каретки,
на фиг. 7 - разрез по А-А четвертой каретки,
на фиг. 8 - разрез пары обрабатывающих роликов, в процессе гибки наружной кромки заготовки детали,
на фиг. 9 - разрез пары обрабатывающих роликов в завершении процесса гибки наружной кромки заготовки детали,
на фиг. 10 - разрез внутреннего обрабатывающего ролика, в процессе обработки заготовки детали
на фиг. 11 - разрез внутреннего гибочно-отрезного ролика, в процессе операции вырезки внутреннего отверстия в заготовке детали,
на фиг. 12 - разрез внутреннего гибочно-отрезного ролика, окончание процесса гибки внутренней кромки в заготовке детали,
на фиг. 13 - пример заготовки с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения.
На иллюстрациях выполнены следующие обозначения:
1. опорный стол,
2. отверстие в опорном столе,
3. электродвигатель,
4. приводной вал электродвигателя,
5. планшайба, установленная на приводном валу электродвигателя,
6. координатно-расположенные углубления планшайбы на приводном валу и планшайбы прижимной плиты,
7. столбики-подставки в планшайбе на приводном валу и в планшайбе прижимной плиты,
8. матрица,
9. прижимная плита,
10. отверстие в прижимной плите,
11. подшипник прижима прижимной плиты,
12. прижимная планшайба прижимной плиты,
13. прижимной диск,
14. штоки пневмоцилиндров для подъема и опускания прижимной плиты,
15. корпуса пневмоцилиндров для подъема и опускания прижимной плиты,
16. направляющие колонки,
17. линейные направляющие первой каретки,
18. первая каретка для горизонтального перемещения второй каретки,
19. серводвигатель с редуктором первой каретки
20. вторая каретка для вертикального перемещения обрабатывающего ролика,
21. серводвигатель с редуктором второй каретки,
22. обрабатывающий ролик на второй каретке,
23. гибочно-отрезной ролик на второй каретке,
24. линейные направляющие третьей каретки,
25. третья каретка для горизонтального перемещения отрезных роликов,
26. пневмоцилиндр третьей каретки,
27. шток пневмоцилиндра третьей каретки,
28. отрезные ролики,
29. мотор-редуктор отрезных роликов,
30. линейные направляющие четвертой каретки,
31. четвертая каретка для горизонтального и вертикального перемещения пары обрабатывающих роликов,
32. серводвигатель горизонтального перемещения четвертой каретки,
33. пара обрабатывающих роликов,
34. серводвигатель с редуктором вертикального перемещения пары обрабатывающих роликов,
35. заготовка для изготовления глухой крышки,
36. заготовка для изготовления проходной крышки,
37. пневмоцилиндр для предварительного прижима заготовки,
38. пятка пневмоцилиндра предварительного прижима,
39. общая ось приводного вала, прижимного диска.
Δ - измеряемое отклонение от плоскостности заготовки с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения.
Изображенное на иллюстрациях устройство для обработки листовых заготовок с остаточной деформацией содержит опорный стол 1 с отверстием, 2, электродвигатель 3 с приводным валом 4, закрепленный на опорном столе 1, планшайбу 5, закрепленную на приводном валу 4 электродвигателя 3, в координатно-расположенных углублениях 6 планшайбы 5 на столбиках-подставках 7 установлена матрица 8. Устройство содержит прижимную плиту 9 с отверстием 10, в котором на прижимном подшипнике 11 установлена планшайба 12 прижимной плиты 9, а в координатно-расположенных углублениях 6 планшайбы 12 прижимной плиты на столбиках-подставках 7 установлен прижимной диск 13.
Прижимная плита 9 удерживается штоками 14 пневмоцилиндров 15, закрепленных на опорном столе 1. Штоки 14 соединены с направляющими колонками 16 на опорном столе 1.
На прижимной плите 9 на линейных направляющих 17 установлена первая каретка 18 с серводвигателем 19 с редуктором, обеспечивающим возможность горизонтального перемещения каретки, на первой каретке 18 установлена вторая каретка 20 с серводвигателем 21 обеспечивающим возможность вертикального ее перемещения. На второй каретке 20 в зависимости от изготавливаемого изделия может быть установлен обрабатывающий ролик 22, гибочно-отрезной ролик 23, или иной тип ролика.
С одной стороны на опорном столе 1 на линейных направляющих 24 установлена третья каретка 25 с пневмоцилиндром 26 со штоком 27 и регулируемым упором, на третьей каретке 25 установлены отрезные ролики 28 приводимые в движение мотором-редуктором 29 отрезных роликов.
С другой стороны на опорном столе 1 на линейных направляющих 30 установлена четвертая каретка 31 с серводвигателем 32, обеспечивающим возможность горизонтального перемещения. На четвертой каретке 31 установлена пара обрабатывающих роликов 33 с возможностью вертикального перемещения с помощью серводвигателя 34. Данная пара роликов 33 предназначена для обработки наружной кромки заготовки 35 или 36.
К опорному столу 1 также закреплен на кронштейне пневмоцилиндр 37 со штоком и пяткой 38 для предварительного прижима заготовки 35 или 36 с остаточной деформацией к матрице 8. Крепление пневмоцилиндра 37 обеспечивает возможность предварительного прижима заготовки 35 или 36 к матрице 8 вблизи ее центра. Также расположение и крепление пневмоцилиндра 37 обеспечивает возможность свободного выполнения необходимых операций обработки заготовки с использованием всех кареток.
Приводной вал, планшайбы, прижимной диск и матрица имеют общую ось 39.
Для обработки на устройстве могут быть использованы заготовки 35, 36 с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения, как показано на Фиг. 13. Величина деформации Δ, отклонение формы заготовки от плоскости, может быть измерена как расстояние между плоскостью, которая проходит через крайние точки заготовки, и верхней точкой нижней кромки заготовки.
В некоторых наиболее частых случаях применения устройство работает следующим образом: Сначала выполняют последовательность операций одинаковую для различных видов изделий. Устанавливают листовую заготовку 35 или 36 в форме квадрата или восьмигранника (при больших размерах) с остаточной деформацией в виде прогиба в плоскости поперечного сечения на матрицу 8 с касанием середины длинной стороны заготовки к верхнему отрезному ролику 28, а со стороны оператора (фронтальной) заготовка может выставляться с помощью установочного щупа относительно матрицы так, чтобы центр заготовки был над центром матрицы. Включают пневмоцилиндр 37 предварительного прижима заготовки 35 или 36. Шток пневмоцилиндра опускается и пяткой 38 прижимает заготовку к горизонтальной плоскости матрицы 8, тем самым компенсируя остаточную деформацию заготовки. Проверяют правильность позиционирования заготовки на матрице 8 и при необходимости в состоянии предварительного прижима смещают заготовку в правильное положение, например, центруя заготовку с высокой точностью относительно центра матрицы 8. При правильном позиционировании заготовки и предварительном прижиме ее пневмоцилиндром 37 к плоскости матрицы 8 с помощью пневмоцилиндров 15 опускают прижимную плиту 9 вниз и зажимают заготовку между матрицей 8 и прижимным диском 13. После этого выключают пневмоцилиндр 37 предварительного прижима, при этом его шток втягивается в исходное положение, обеспечивающее возможность выполнения всех необходимых последующих операций обработки заготовки. Далее включают электродвигатель 3 с малой скоростью вращения и мотор-редуктор 29 отрезных роликов 28. Отрезают наружную кромку заготовки. После этого пневмоцилиндр 26 отводит третью каретку 25 с отрезными роликами 28 от заготовки по линейным направляющим 24. Включают электродвигатель 3 с высокой частотой оборотов вращения.
Далее выполняют различные операции в зависимости от видов изделий:
1. При вырезке и обработке центра заготовки (Фиг. 11)
Серводвигателем 21 опускают вторую каретку 20 с гибочно-отрезным роликом 23 на заданное расстояние до отрезки центра заготовки 36. После отрезки центра заготовки 36 серводвигатель 21 возвращает вторую каретку 20 в исходное положение.
Далее выключают электродвигатель 3, поднимают вверх прижимную плиту 9 с помощью штоков 14 пневмоцилиндров 15, освобождают полученную деталь и снимают ее с матрицы 8.
2. При раскатке изделия со сквозным отверстием (Фиг. 11, 12, 8, 9)
Серводвигателем 21 опускают вторую каретку 20 с гибочно-отрезным роликом 23 на заданное расстояние до отрезки центра заготовки 36 и загиба ее внутренней кромки. Затем серводвигатель 21 возвращает вторую каретку 20 в исходное положение.
Четвертую каретку 31 перемещают с помощью серводвигателя 32 в сторону заготовки на расстояние 0,5…1 мм между крайней поверхностью пары обрабатывающих роликов 33 и матрицей 8, так что заготовка входит в пространство между роликами 33, после чего серводвигатель 34 четвертой каретки 31 опускает пару обрабатывающих роликов 33 до раскатки наружной кромки заготовки. По окончании раскатки наружной кромки изделия пару обрабатывающих роликов 33 возвращают в исходное положение.
Далее выключают электродвигатель 3, поднимают вверх прижимную плиту 9 с помощью штоков 14 пневмоцилиндров 15, освобождают полученную деталь и снимают ее с матрицы 8.
3. При раскатке изделий с коническим дном (Фиг. 10)
Серводвигателем 21 опускают вторую каретку 20 с обрабатывающим роликом 22 на заданное расстояние до получения цилиндрического углубления в центре заготовки. После чего включают первую 18 и вторую 20 каретки совместно. Соотношением между скоростями этих кареток задается угол конуса внутреннего углубления изделия. Величиной хода первой каретки 18 задается внутренний диаметр углубления. Затем первую 18 и вторую 20 каретки возвращают в исходное положение на расстояние 0,5…1 мм между обрабатывающим роликом 22 и матрицей 8.
Далее выключают электродвигатель 3, поднимают вверх прижимную плиту 9 с помощью штоков 14 пневмоцилиндров 15, освобождают полученную деталь и снимают ее с матрицы 8.
4. При раскатке изделий со сферическим дном
Включают первую 18 и вторую 20 каретки совместно, направляя обрабатывающий ролик 22 по траектории для получения цилиндрического углубления в центре заготовки. Соотношением между скоростями этих кареток задается радиус сферического внутреннего углубления изделия. Затем первую 18 и вторую 20 каретки возвращают в исходное положение на расстояние 0,5…1 мм между обрабатывающим роликом 22 и матрицей 8.
Далее выключают электродвигатель 3, поднимают вверх прижимную плиту 9 с помощью штоков 14 пневмоцилиндров 15, освобождают полученную деталь и снимают ее с матрицы 8.