СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КОРОБЧАТЫХ И ТРУБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ
METHOD OF SHAPING OF BOX-LIKE AND TUBULAR PARTS OF DOUBLE CURVATURE

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;
пр
На первом переходе формообразование трубчатой детали 1 двоякой кривизны толщиной s (фиг.1) в продольном направлении с радиусом рабочей поверхности R заданного сечения начинается с раскатки нажимным роликом 2 на призматическом вкладыше матрицы 3 по поверхности 4 заготовки (обозначенной штрих пунктиром). При этом наибольшие утонения Δs создаются в местах заготовки двоякой кривизны 5 и в ее среднем сечении 6, а заготовка получает некоторые побочные искривления по положению 7. Величина утонения Δs вдоль линии деформирования участка заготовки двоякой кривизны длиной lΔs изменяется по закону окружности. Например, наибольшая величина утонения Δs уменьшается в два раза на длине , а затем следует более быстрое падение до Δs=0.
поп
На втором переходе осуществляют изгиб заготовки до заданной формы 8 до заданного радиуса R в поперечном направлении (фиг.2) верхним роликом 2 по развернутой призматической матрице 3.
н
поп
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 к заданному радиусу детали в поперечном направлении R (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%