СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОПЫТЧАТОЙ РЕШЁТКИ
METHOD FOR MAKING A CUBIC LATTICE

Изобретение относится к области обработки металла деформацией, а именно, к способу изготовления декоративной копытчатой решетки (КР), представляющей собой древнерусское изделие из прутков, рапорт (ячейка) которого близок к вертикальному ромбу, но со скругленными боковыми углами и килевидными заострениями вверху и внизу
(https://temple_architecture.academic.ru/188/%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D1%8B%D1%82%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D1%88%D1%91%D1%82%D0%BA%D0%B0).
Известен способ изготовления КР (https://www.youtube.com/watch?v=9WpMMhnUJoY&app=desktop#menu, дата обращения 04.12.2021), состоящий из ячеек со скругленными боковыми и килевидными элементами вверху и внизу, включающий подготовку к процессу деформации, формирование штамповкой части фрагмента ячейки, поворот заготовки на 180° и формирование следующей части фрагмента ячейки, повтор фрагментов необходимое количество раз, сборку изделия, путем жесткого соединения скругленных боковых элементов.
Недостатком описанного способа является невозможность изготовления штамповкой КР с декоративным ступенчатым переходом (ДСП) между скругленными боковыми и килевидными элементами вверху и внизу из-за несовпадения оси симметрии фрагмента ячейки с его опорными участками, что значительно увеличивает трудоемкость изготовления изделия при ручном способе изготовления каждого элемента фрагмента ячеек.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ изготовления КР (RU 2720146, 05.07.2019), состоящей из ячеек со скругленными боковыми и килевидными элементами вверху и внизу и ДСП между ними, включающий подготовку к процессу деформации, формирование штамповкой части фрагмента ячейки, поворот заготовки на 180° и формирование следующей части фрагмента ячейки, повтор фрагментов необходимое количество раз, сборку изделия, путем жесткого соединения скругленных боковых элементов, при этом подготовку к процессу деформации осуществляют путем определения размеров и пропорций каждого элемента фрагмента ячейки, формирование полностью одного ДСП бокового скругленного элемента и опорного участка другого ДСП, поворот заготовки на 180° ,окончательно формируют ДСП предыдущей части фрагмента ячейки, боковой скругленный элемент и опорный участок очередного ДСП.
Недостатком описанного способа является невозможность изготовления штамповкой КР с ДСП в виде наклонных ступенек между скругленными боковыми и килевидными элементами вверху и внизу из-за отсутствия опорного участка, расположенного на оси симметрии фрагмента ячейки, что значительно увеличивает трудоемкость изготовления изделия при ручном способе гибки каждого элемента фрагмента ячеек.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является сокращение трудоемкости изготовления изделия за счет возможности формирования штамповкой фрагментов ячеек более лаконичной геометрии, обусловленной наличием ДСП в виде наклонной ступеньки, находящейся между скругленным боковым и килевидным элементами фрагмента ячейки, с предварительным определением размеров и пропорций каждого элементам фрагмента ячейки.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления копытчатой решетки, состоящий из ячеек, содержащих фрагменты в виде скругленных боковых и килевидных элементов, и декоративных ступенчатых переходов между ними, включающий подготовку к процессу деформации, формирование штамповкой фрагментов ячейки, повтор фрагментов ячейки необходимое число раз и сборку изделия путем жесткого соединения скругленных боковых элементов с образованием копытчатой решетки.
Новым в изобретении является то, что декоративный ступенчатый переход ячейки копытчатой решетки выполняют в виде наклонной ступеньки, прилегающей к скругленным боковым и килевидным элементам, при этом подготовку к процессу деформации осуществляют путем определения размеров и пропорций каждого элемента фрагмента ячейки, причем высоту А, мм, и ширину В, мм, ячейки задают из условия:
А=ВФ, где
Ф - значение величины золотого сечения,
радиус скругления бокового элемента R, мм, определяют из условия:
R=0,25A,
ширину наклонной ступеньки b, мм, определяют по формуле:
b=(0,5А-S):cosα, где
α - угол наклона диагонали к высоте А ячейки, град,
S - длина хорды, мм, которую определяют как расстояние между точками пересечения окружности радиуса R с диагоналями ячейки, при этом при формировании фрагментов ячейки первоначально формируют полностью один декоративный ступенчатый переход в виде наклонной ступеньки, скругленный боковой элемент и частично другой декоративный ступенчатый переход в виде наклонной ступеньки с примыкающим к ней временным опорным участком, переворачивают заготовку на 180° и окончательно формируют декоративный ступенчатый переход предыдущей части фрагмента ячейки, скругленный боковой элемент, временный опорный участок и очередной декоративный ступенчатый переход, причем временный опорный участок для каждого декоративного ступенчатого перехода располагают на оси симметрии фрагмента ячейки, а середину каждой наклонной ступеньки располагают на пересечении диагоналей ячейки с осью симметрии каждого фрагмента ячейки из условия расположения наклонных ступенек на диагоналях ячейки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - ячейка КР с ДСП;
на фиг. 2 - часть фрагмента ячейки КР с ДСП (до переворота на 180°);
на фиг. 3 - часть фрагмента ячейки КР с ДСП (после переворота на 180°);
на фиг. 4 - внешний вид КР с ДСП в собранном виде, изготовленной по предлагаемому способу.
Устройство для изготовления КР с ДСП включает в себя матрицу (не показана) и пуансон (не показано).
Способ осуществляется следующим образом.
Выполняют подготовку к процессу деформации.
Разделяют ячейку 1 (фиг. 1) на симметричные фрагменты 2 (фиг. 1).
Определяют размеры и пропорции элементов фрагментов 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1). Каждый фрагмент 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1) содержит полностью сформированный ДСП в виде наклонных ступенек 3 (фиг. 1, 2, 3) между килевидным 4 (фиг. 1, 3) и скругленным боковым 5 (фиг. 1, 3) элементами. При этом частично сформированный ДСП имеет наклонную ступеньку 3 (фиг. 2, 3), временный опорный участок 6 (фиг. 2, 3), примыкающий к ней, задают высоту А (фиг. 1) и ширину В (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1) с учетом соотношения:
А=ВФ, где
А - высота ячейки 1 (фиг. 1), мм;
В - ширина ячейки 1 (фиг. 1), мм;
Ф - значение величины золотого сечения,
определяют радиус скругления бокового элемента по формуле:
R=0,25А, где
R - радиус (фиг. 1, 2, 3) скругления бокового элемента 5 (фиг. 1, 2, 3), мм;
А - высота ячейки 1 (фиг. 1), мм,
определяют из построения длину хорды S (фиг. 1), мм - расстояние между точками пересечения окружности радиуса R (фиг. 1) с диагоналями ячейки 1 (фиг. 1), располагают наклонные ступеньки 3 (фиг. 1) на диагоналях ячейки 1 (фиг. 1) и задают координаты середины каждой наклонной ступеньки 3 (фиг. 1) на пересечении диагоналей ячейки 1 (фиг. 1) с осью симметрии каждого фрагмента 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1),
определяют ширину наклонной ступеньки по формуле:
b=(0,5А-S):cosα, где
b - ширина наклонной ступеньки 3 (фиг. 1, 2, 3), мм;
А - высота ячейки 1 (фиг. 1), мм;
S - хорда (фиг. 1), мм;
α - угол наклона диагонали к высоте А ячейки 1 (фиг. 1), град,
при этом при формировании фрагментов 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1) первоначально формируют полностью один декоративный ступенчатый переход в виде наклонной ступеньки 3 (фиг. 2), скругленный боковой элемент 5 (фиг. 2) и частично другой декоративный ступенчатый переход в виде наклонной ступеньки 3 (фиг. 2) с примыкающим к ней временным опорным участком 6 (фиг. 2) переворачивают заготовку на 180° и окончательно формируют декоративный ступенчатый переход предыдущей части фрагмента 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1), скругленный боковой элемент 5 (фиг. 3), временный опорный участок 6 (фиг. 3) и очередной декоративный ступенчатый переход, причем временный опорный участок 6 (фиг. 2, 3) для каждого декоративного ступенчатого перехода располагают на оси симметрии фрагмента 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1), а середину каждой наклонной ступеньки 3 (фиг. 1) располагают на пересечении диагоналей ячейки 1 (фиг. 1) с осью симметрии каждого фрагмента 2 (фиг. 1) ячейки 1 (фиг. 1) из условия расположения наклонных ступенек 3 (фиг. 1) на диагоналях ячейки 1 (фиг. 1).
Таким образом, предложенный способ изготовления обеспечивает сокращение трудоемкости изготовления получаемого изделия (фиг. 4) за счет пропорционирования каждого элемента фрагмента ячейки КР с ДСП и перехода от ручного способа изготовления к штамповке.