КАЛИБРОВОЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ТРУБ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к инструменту для калибровки экструдированной прямой трубы.
Уровень техники
Производители транспортных средств используют более легкие и более крепкие материалы, такие как алюминиевые сплавы, чтобы обеспечить снижение выбросов, экономию топлива, снизить производственные затраты и уменьшить вес транспортного средства. Однако при снижении веса транспортного средства должны соблюдаться все более ужесточающиеся стандарты безопасности. Одним из подходов для сочетания этих противоположных целей является использование штампованных алюминиевых профилей, имеющих сложную форму.
Экструдированные линейные элементы, имеющие сложные, некруглые сечения, обычно получают из алюминиевых заготовок путем продавливания через отверстие экструзионной матрицы при высоких температуре и давлении. Когда алюминий разделяется на пластине дорна и опять сливается в концевой части отверстия экструзионной матрицы, может возникнуть неоднородный по сечению формы поток материала. Экструдированные конструкционные трубы после экструзии подвергают воздушному охлаждению. При охлаждении они имеют склонность к скручиванию, изгибанию и другим деформациям, за счет чего они могут не соответствовать спецификациям для соответствующих деталей. Линейные элементы могут быть экструдированы с длиной, превышающей 100 футов. Элементы с такими длинами затем подвергают вытягиванию до 5%, чтобы их распрямить и уменьшить скручивание до параметров в рамках ограничений, установленных Ассоциацией Алюминиевой промышленности. Вытягивание согласно этим ограничениям не является в достаточной степени исправляющим допуски для использования в автомобильной отрасли. Линейные элементы обрезают до более короткой длины, требуемой для целевого продукта, конкретной производственной заготовки или для перевозки.
Поперечное сечение экструдированных труб является постоянным по всей длине линейного элемента. Значительным преимуществом экструзионной технологии является универсальность в отношении определения формы профиля, позволяющая создать многополостные секции, имеющие внешние фланцы, внутренние ребра, задающие полости, и имеющие переменную толщину по секции. Такая универсальность позволяет изготовить профиль с эффективными по весу поперечными сечениями и высокой жесткостью секций. Такие трубы обычно используют для передних и задних бамперов, демпфирующих элементов, передних коллекторов спортивных автомобилей и передних стоек.
Такие детали обычно имеют дугообразный одноосный или многоосный изгиб по своей длине, который может быть выполнен путем растяжной гибки экструдированной линейной трубы. Растяжная гибка может быть произведена с помощью соответствующего инструментария в специализированном прессе или гидравлической машине. При растяжной гибке прямую экструдированную заготовку трубы зажимают на ее концах. Затем инструмент передвигается и одновременно растягивает и изгибает трубу по односторонней ответной части инструмента. Этот процесс служит как формованию (гибке по шаблону) детали по ее длине, а также для уменьшения допусков компонента до уровня, приемлемого в автомобильной отрасли. Такой тип процесса гибки не может быть использован для экструдированной детали, которая в автомобиле должна быть прямолинейной. Хотя вытягивание и гибка совместно могут уменьшить отклонения по размерам, одно только вытягивание не является достаточным для исправления этих отклонений и допусков прямой трубы, чтобы удовлетворить требованиям для допусков в автомобилях.
В качестве ближайшего аналога полезной модели может быть выбрана публикация патента США №4,970,886 от 20.11.1990, в которой раскрыто устройство для придания формы экструдированному удлиненному элементу осевого напряжения и приложения фасонного штампа к его наружной поверхности. Недостатком данной конструкции является невозможность ее использования для калибровки труб по размерам и исправления их изгибов и скручивания.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является исправление размерных допусков линейной экструдированной трубы при ее вытягивании.
Для достижения указанного эффекта предложен калибровочный инструмент для выпрямления линейной экструдированной трубы, который имеет первую часть, задающую первую часть внутренней полости, вторую часть, задающую вторую часть внутренней полости, зажимный механизм, который в открытом положении позволяет поместить трубу во внутреннюю полость инструмента, а в закрытом состоянии зажимает трубу между первой частью и второй частью инструмента, а также растяжной механизм, захватывающий два конца трубы и выполненный с возможностью вытягивать трубу в продольном направлении при закрытом зажимном механизме.
Калибровочный инструмент может быть использован для выпрямления удлиненной экструдированной трубы, имеющей несколько внутренних стенок внутри наружной стенки.
Первая и вторая части внутренней полости при закрытом зажимном механизме могут быть расположены с образованием зазора между трубой и внутренней полостью, составляющего от 0,025 до 0.5 мм.
Растяжной механизм может быть выполнен с возможностью вытягивать трубу от 1% до 4% от ее длины, в частности на 3% от ее длины.
Зажимный механизм может состоять из первого зажима и второго зажима, а первая и вторая части инструмента могут проходить в продольном направлении и заключать в себе трубу вдоль ее длины между указанными первым и вторым зажимами.
Калибровочный инструмент может быть выполнен с возможностью выпрямления трубы, имеющей по меньшей мере один фланец, проходящий наружу от наружной стенки трубы.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные и другие аспекты предложенного решения будут описаны более подробно на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Фиг. 1 представляет собой общий вид экструдированной трубы, которая находится в скрученном состоянии.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение инструмента в процессе зажимания скрученной экструдированной трубы.
Фиг. 3 представляет собой схему экструдированной прямой трубы в калибровочном инструменте перед вытягиванием.
Фиг. 4 представляет собой схему экструдированной прямой трубы в калибровочном инструменте после вытягивания.
На Фиг. 5 приведено изображение поперечного сечения экструдированной трубы после калибровки вытягиванием.
Осуществление полезной модели
Далее представлено подробное описание вариантов осуществления полезной модели. Описанные варианты приведены исключительно в качестве примеров, которые могут быть воплощены в различных альтернативных формах. Фигуры необязательно выполнены в масштабе. Некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью изображения деталей конкретных компонентов. Конкретные конструкционные и функциональные особенности, изложенные в данном описании, не должны рассматриваться как ограничение, и приведены лишь в качестве иллюстрации для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами реализации полезной модели.
На Фиг. 1, показана экструдированная труба 10 перед растяжной калибровкой, раскрытой в настоящем документе. Труба 10 имеет внешнюю стенку 12 и несколько внутренних стенок 14. На противоположных сторонах трубы 10 предусмотрены первый фланец 16 и второй фланец 18. Пунктирными линиями 20 на Фиг. 1 показана желаемая форма трубы 10. Сплошными линиями показаны первый фланец 16 и второй фланец 18, которые скручены в продольном направлении и выходят за пределы поля допусков.
На Фиг. 2, показана экструдированная труба 10, расположенная в калибровочном растяжном инструменте 24, который может быть использован для калибровки трубы 10. Первая часть 26 инструмента 24 и вторая часть 28 инструмента 24 показаны расположенными вокруг экструдированной трубы 10. Стрелки на Фиг. 2 показывают перемещение первой части 26 в направлении второй части 28 инструмента 24. Следует понимать, что вместо первой подвижной части 26, как показано на рисунке, подвижными могут быть обе части 26 и 28, или только вторая часть 28. Первая часть 26 задает первую часть 30А полости 30, а вторая часть 28 задает вторую часть 30В полости 30. Между экструдированной трубой 10 и полостью 30 предусмотрен зазор 32. На одну или обе части 26 и 28 растяжного калибровочного инструмента 24 может воздействовать зажимное устройство 36, которое замыкает инструмент 24 вокруг трубы 10, но не прижимает его к трубе 10 полностью.
Для ограничения степени прижатия трубы 10 к растяжному калибровочному инструменту 24 предусмотрена одна или более калибровочных шайб или прокладок 38. Прокладки 38 могут быть отдельными компонентами или могут быть выполнены как часть инструмента 24. Обозначением "t" показана толщина фланца 18. Прокладки 38, имеющие толщину t±0.025-0.5 мм расположены между первой и второй частями 26 и 28 инструмента 24. Прокладки 38 предотвращают тугой прижим трубы 10 к первой и второй частям полости 30.
На Фиг. 3 показана труба 10, расположенная в растяжном калибровочном инструменте 24. На рисунке первая часть 26 удалена для лучшего обзора, а труба 10 показана расположенной на второй части 28 растяжного калибровочного инструмента 24. Растяжной инструмент 40 прикреплен к каждой из противоположных продольных концов трубы 10 с помощью комплекта концевых зажимов 42. Концевые зажимы 42 подвергаются вытягиванию растяжным инструментом 40 в противоположных направлениях. Растяжной инструмент 40 может быть механическим, гидравлическим или пневматическим инструментом, который прикладывает к трубе 10 противоположно направленные силы.
На Фиг. 4 показана труба 10, расположенная в растяжном калибровочном инструменте 24, где обозначение "s" показывает степень растяжения трубы 10 с Фиг. 3 растяжным инструментом 40. Степень растяжения может составлять от 1% до 4%, или в одном варианте труба растянута на 3% по длине под воздействием растяжного инструмента 40. Растяжной инструмент 40 воздействует на трубу 10, когда первая и вторая части 26 и 28 зажаты с малым зазором, составляющим примерно 0,1 мм, между трубой 10 и первой частью 30А и второй частью 30В полости 30.
На Фиг. 5 показана выпрямленная линейная экструдированная труба 48, полученная в результате обработки на растяжном калибровочном инструменте 24. Экструдированная труба 48 является откалиброванной и любые скручивания или другие деформации уменьшены или устранены для соответствия спецификациям детали.
Зазор 32 между трубой 10 и первой частью 30А и второй частью ЗОВ полости 30 в одном варианте осуществления ограничен до примерно 0,1 мм. В качестве альтернативы первая часть 30А и вторая часть 30В полости 30 могут быть покрыты слоем смазки. Труба 10, зажата зажимным приспособлением 36 между первой частью 26 и второй частью 28 растяжного калибровочного инструмента 24 не очень туго. Зазор 32, со смазкой или без нее, предусмотрен для того, чтобы позволить растяжному инструменту 40 растянуть экструдированную трубу 10 по длине, оставляя ее зажатой в растяжном калибровочном инструменте 24
Примеры вариантов осуществления полезной модели, описанные выше, не характеризуют все возможные формы реализации. Используемые термины даны для целей описания, а не ограничения, и допускаются различные изменения без выхода за рамки концепции предложенного решения. Некоторые признаки могут быть объединены с признаками других вариантов осуществления, образуя новые варианты.