СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ U-ОБРАЗНОГО ПРОФИЛЯ С РАСПОЛОЖЕННЫМИ ПО ДЛИНЕ ПОЛКАМИ ПОД КРЕПЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ УСТРОЙСТВ
METHOD OF MANUFACTURING U-SHAPE LONG SECTIONS WITH MOUNT FLANGES FOR ATTACHMENT OF VARIOUS DEVICES

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления из листовых полосовых заготовок полутрубчатых изделий с периодическими площадками под крепление различных устройств. Техническим результатом изобретения является снижение стоимости изготовления и повышение эксплуатационных качеств.
Известен способ формования тонколистового материала (патент РФ №2365451), при котором лист деформируют между вращающимся вокруг своей оси и неподвижным твердым формующими инструментами путем равномерного передвижения по зоне формования за счет разности коэффициентов трения между листом и каждым из инструментов. Причем деформирование листа осуществляют вращающимся вокруг своей оси инструментом, который выполняют упругим. Лист передвигают с помощью вращающегося инструмента с обеспечением изгиба и приданием формы неподвижного инструмента по всей длине.
Недостатками данного способа являются сложность обеспечения технологических параметров ввиду влияния на коэффициент трения большого количества факторов.
Известен способ формообразования трубчатых деталей из листа и устройство для его осуществления (патент РФ №2250149). Данный способ включает изгиб заготовки путем ее ротационно-локального деформирования, которое осуществляют параллельно ее продольным кромкам, изгиб начинают с поочередной подгибки продольных кромок, после чего производят последующий пошаговый изгиб заготовки от каждой подогнутой продольной кромки до середины заготовки. Устройство для формообразования трубчатых деталей из листа содержит взаимодействующие верхний и нижний деформирующие узлы. Верхний деформирующий узел выполнен в виде нажимного роликового устройства и смонтирован на штоке силового привода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости. Нижний деформирующий узел выполнен в виде приводного ролика или двухопорной балки. Нажимное роликовое устройство соединено со штоком силового привода посредством ножевидной обоймы, выполненной из условия обеспечения замыкания на нее продольных кромок трубчатой листовой заготовки.
Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость изготовления и сложность создания профилей с переменным поперечным сечением.
Известен способ формования тонколистового материала (патент РФ №2259249). Способ включает последовательно или ротационно-локальное деформирование заготовки на опорном деформирующем элементе с одновременным перемещением заготовки или формообразующего инструмента относительно друг друга. В пятне пластического контакта инструмента с заготовкой создают контактные сжимающие напряжения, достигающие предела текучести материала заготовки детали.
Недостатками данного устройства являются высокие контактные напряжения и быстрый износ штампового инструмента.
Известен способ и устройство гибки длинных профилированных заготовок (патент РФ №2259250). При данном способе гибки перемещают заготовку в продольном направлении и перпендикулярно полке заготовки, определяющей внешний радиус гибки, и параллельно ее свободным стенкам прилагают изгибающее и разнесенные относительно него противодействующие усилия. В месте действия изгибающего усилия перпендикулярно к свободным стенкам заготовки прилагают стесняющие усилия, уменьшающие их гофрообразование. В устройстве, содержащем нажимные и опорные деформирующие элементы, выполненные в виде роликов, имеющих форму поперечного сечения изгибаемых деталей, в нажимном ролике пазы для свободных стенок заготовки выполнены с расширением от оси ролика.
Недостатком данного способа является создание стесняющих усилий только в одной плоскости.
Известен способ формообразования длинномерных заготовок и многофункциональный гибочно-правильный станок для его осуществления (патент РФ №2299107), при котором прикладывают изгибающие нагрузки с заданным усилием или прогибом заготовки за один или несколько переходов по площади заготовки путем ротационно-локального деформирования вдоль линий кривизны нажимным перемещающимся роликом на раздвигающихся опорах, установленных на различном расстоянии между ними в зависимости от радиусов кривизны детали. При этом формообразование осуществляют с минимизацией пятна контакта верхнего нажимного ролика с заготовкой путем уменьшения диаметра ролика и радиуса его кривизны в поперечном направлении. Осуществляют способ при помощи станка, верхний деформирующий элемент которого выполнен в виде смонтированного на штоке силового привода ходовой части ролика. Нижний - в виде двух раздвижных секций, установленных с возможностью взаимодействия с верхним деформирующим роликом.
Недостатком данного способа является высокая сложность изготовления.
-3
2
-1
Известен способ изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов и устройство для его осуществления (патент РФ №2187403), при котором спрофилированную заготовку устанавливают с возможностью фиксации и вращения и подвергают локальному формообразованию ее периферийную часть при температурах выше 0,4 температуры плавления, но ниже температуры собирательной рекристаллизации, со скоростью 10-10с. Локальное формообразование ведут обжатием периферийной части заготовки по меньшей мере одним роликом в направлении ее образующей на оправке, служащей одновременно для фиксации центральной части. Период вращения заготовки относительно локального инструмента задают не меньшим времени интенсивной релаксации напряжений в деформируемых участках. Устройство для изготовления деталей содержит узлы осевой фиксации и вращения заготовки, оснащенные приспособлениями для установки оправок, по меньшей мере один ролик с роликодержателем и рабочую печь.
Недостатками данного способа являются необходимость нагрева заготовки, высокая трудоемкость изготовления и ограниченность применения.
Поставлена задача разработать способ формования тонколистового материала, при котором длинномерную полосовую листовую заготовку формуют в полутрубчатый U-образный профиль с периодически расположенными по длине полками для крепления различных устройств. Причем, шаг расположения полок может быть различным, а сами полки выполнены с помощью стесненного изгиба для уменьшения радиусов гиба и повышения жесткости поперечного сечения детали.
Поставленная цель, согласно изобретения, достигается за счет того, что при заявляемом способе формования тонколистового материала длинномерную полосовую листовую заготовку первоначально формуют в W-образный профиль с центральной площадкой, имеющей высоту больше, чем в окончательно изготовленной детали. Затем в данной площадке выполняют сквозные отверстия с требуемой периодичностью по длине заготовки в местах будущего формирования полок. Далее, попеременно устанавливают заготовку в матрицу, центрируя ее по созданным ранее отверстиям, и выполняют двустороннюю раскатку роликами W-образного профиля в U-образный, либо, как вариант, формуют пуансоном при небольшом относительном расстоянии между полками; за исключением частей заготовки, где требуется сформировать полку на этом и последующих переходах. После формирования U-образного профиля пуансоном завершают окончательное формирование полки с подчеканиванием радиусов изгиба нарочито созданным инструментом с минимальными радиусами гиба (способом стесненного изгиба). Причем, перед раскаткой роликами (формовании пуансоном) W-образную заготовку могут предварительно подвергнуть термообработке.
Сущность изобретения способа формования тонколистового материала схематично поясняется на чертежах, где представлены:
на Фиг.1 - аксонометрический вид окончательно получаемой детали (количество полок и их шаг может быть различным), сформованной заявляемым способом;
на Фиг.2 - совмещенный вид двух поперечных сечений по центральным отверстиям: промежуточной заготовки с W-образным профилем (утолщенной линией) и окончательно сформованной полки с указанием мест минимальных радиусов гиба и разницей в высоте центральной площадки.
В настоящее время аппаратура геофизическая скважинная по ГОСТ 26116-84 изготавливается в основном с использованием шасси печатных плат, фрезерованных из цельных прутков алюминиевых сплавов. Данная конструкция является трудоемкой в изготовлении, требует деления шасси на части ввиду ограничений технологии обработки, что приводит к многочисленным местам стыков и электрических разъемов. Все это ухудшает эксплуатационные свойства скважинной аппаратуры и приводит к ее значительному удорожанию.
Заявляемый способ формования тонколистового материала позволяет производить шасси электронных печатных плат практически любой длины цельной деталью при высоком коэффициенте использования материала, минимальной трудоемкости изготовления и одновременно получать снижение массы конструкции, улучшение демпфирующих свойств и других эксплуатационных параметров.
Вышеуказанные преимущества достигаются путем формования заявляемым способом полутрубчатого U-образного профиля с периодически расположенными по длине полками для крепления различных устройств (печатных плат). Причем, шаг расположения полок может быть различным, а сами полки выполнены с помощью стесненного изгиба для уменьшения радиусов гиба и повышения жесткости поперечного сечения детали (Фиг.1).
Заявляемый способ реализуют за счет предварительного формования листовой полосовой заготовки в роликах в W-образный профиль, представленный утолщенной линией поз.1 на Фиг.2. Для получения конструкции шасси с образующей окружностью диаметром 28 мм необходимая ширина полосы должна составлять около 42 мм. Толщина листовой полосовой заготовки может составлять 0,4…0,8 мм; длина - в зависимости от конструктивных потребностей - до 3…5 метров.
По эксплуатационным и технологическим характеристикам в качестве материала для изготовления можно принять деформируемые алюминиевые сплавы, которые обеспечивают достаточную прочность, жесткость, теплоотвод, износостойкость и обладают хорошими демпфирующими свойствами.
Технология формования подобных открытых W-образных профилей прокаткой в роликах достаточно хорошо изучена и используется длительное время, радиусы изгиба соответствуют нормативным 2…3 толщины листа (до пружинения). Для проведения впоследствии операции стесненного изгиба при окончательном формовании заготовку поз.1 выполняют с центральной площадкой, имеющей высоту больше, чем в окончательно изготовленной детали поз.2 (Фиг.2).
Разметка и сверление сквозных отверстий в центральных площадках в местах последующего формирования полок для крепления печатных плат (и других устройств) так же не вызывает технологических трудностей, как с использованием кондукторов, так и с помощью автоматизированных систем с числовым программным управлением. Эти отверстия выполняют как технологическую роль - центрирование детали в штамповой оснастке, так и конструктивную - служат для крепления печатных плат и других узлов скважинного оборудования, а также разводки кабелей.
Для снятия внутренних остаточных напряжений в металле или получения дополнительной прочности заготовку поз.1 можно дополнительно подвергнуть термообработке (отжигу или закалке - для алюминиевых сплавов типа Д16Т).
Затем заготовку поз.1 попеременно устанавливают в матрицу, центрируя ее по созданным ранее отверстиям, и выполняют двустороннюю раскатку роликами W-образного профиля в U-образный (Фиг.1), либо, как вариант, формуют пуансоном при небольшом относительном расстоянии между полками; за исключением частей заготовки, где требуется сформировать полку на этом и последующих переходах.
Выбор в варианте формования W-образного профиля в U-образный раскаткой роликами или пуансоном зависит от экономической целесообразности и технологических возможностей. При большом расстоянии между полками раскатка роликами может оказаться дешевле, и наоборот, при расстоянии между полками меньше диаметра возможного по технологическим параметрам ролика целесообразнее использовать штамповку пуансоном. При изготовлении шасси печатных плат заявляемым способом оба варианта могут использоваться одновременно при производстве даже одной детали.
Поочередное формование полок на W-образном профиле снижает требования к размеру штампового инструмента и необходимого усилия прессового оборудования.
После формирования U-образного профиля пуансоном завершают окончательное формирование полки с подчеканиванием радиусов изгиба нарочито созданным инструментом с минимальными радиусами гиба (способом стесненного изгиба), причем при использовании пуансона для получения U-образного профиля из W-образного, формование можно осуществлять за один переход.
Формирование полок под печатные платы продолжают заявляемым способом по всей длине заготовки, переустанавливая ее в матрице по центрирующим отверстиям. Готовое изделие (Фиг.1) можно обрабатывать другими известными способами: сверлить отверстия, фрезеровать всевозможные пазы, вальцевать кромки, подвергать термообработке и пр.
Использование способа «стесненного изгиба» увеличивает жесткость поперечного сечения детали и площадь поверхности прилегания печатной платы к центральной площадке W-образного профиля.
Применение разного шага выполнения полок под печатные платы по длине детали позволяет оптимизировать размещение электронных компонентов в приборе, расширить спектр частот демпфирования колебаний (вибраций), причем, на одной и той же штамповой оснастке без перенастроек. Так же просто обеспечивается модернизация скважинного оборудования под новые размеры печатных плат или производство различных вариантов шасси для разных производителей скважинного оборудования из одних заготовок W-образного профиля, которые могут быть заранее изготовлены с помощью высокопроизводительного способа прокатки в роликах (без операции сверления отверстий).
Таким образом, разработан высокопроизводительный и экономически эффективный способ изготовления U-образных полутрубчатых конструкций из листового материала больших линейных размеров с формированием по длине с возможным переменным шагом W-образных полок под крепление печатных плат, причем, жесткость полок увеличена за счет использования способа стесненного изгиба. Данный способ имеет существенные отличия от аналогов и новизну использования.