СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С НЕПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ КРОМКАМИ Российский патент 1997 года по МПК B21D5/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования при порезке листового материала на полосы с переменной по длине шириной и изготовлении деталей с непараллельными кромками, в том числе с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения.

Известен способ, реализованный в устройстве для продольной резки листового материала (см. а.с. N 1156867, кл. B23D 19/08, 1985 г), заключающийся в том, что непосредственно при порезке к кромкам заготовки прикладывают изменяющиеся в процессе резания поперечно направленные сжимающие усилия, что позволяет получить заготовку с непараллельными кромками (с переменной по длине шириной).

К существенным недостаткам данного способа можно отнести невысокую производительность, обусловленную необходимостью плавного приложения сжимающих усилий, и соответственно невысокую скорость резания и перемещения полосы, т. к. при повышении скорости перемещения полосы и приложении поперечных усилий возможно заклинивание ножей и их поломка. Помимо этого настройка устройства, на котором реализуется описанный способ, при переходе на новый типоразмер заготовки, является весьма трудоемкой операцией. Кроме того, в связи с изготовлением из каждой заготовки одной детали, в обрезь (металлоотход) переходят сравнительно большие периферийные участки.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому является выбранный в качестве прототипа изготовления деталей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, автор М.Е.Докторов (см. заявку на изобретение N 4926138/27, кл B 21 D 5/06 от 08.04.91, по которой принято решение о выдаче а.с. от 26.08.91).

При изготовлении деталей по указанному способу предусматривается формовка на плоской заготовке с постоянной по длине шириной гофров с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, обрезка периферийных участков промежуточной заготовки перед формовкой гофра в плоскость с получением промежуточной заготовки постоянной ширины и формообразование детали заданной формы и размеров.

При этом с целью снижения трудоемкости изготовления деталей и увеличения производительности, из одной заготовки выполняют по меньшей мере две детали и технологическую перемычку, при этом участки с переменной по длине шириной для будущих деталей размещают на заготовке параллельно между собой, а участок технологической перемычки с переменной по длине шириной размещают на заготовке между ними, гофры с изменяющейся по длине шириной формуют на каждом из упомянутых участков, обеспечивая параллельность граничных линий участков будущих деталей, одновременно с обрезкой и удалением периферийных участков осуществляют продольное разделение заготовок и удаление перемычки, а детали заданной формы и размеров формуют из полученных заготовок.

По рассматриваемому прототипу предусматривается также в ряде случаев изготовление деталей из заготовки, ширина которой соответствует в поперечных сечениях по крайней мере сумме максимальных ширин участков заготовки с переменной по длине шириной развертки для двух деталей и ширине участка заготовки для технологической перемычки между ними.

К существенным недостаткам прототипа можно отнести повышенную трудоемкость изготовления деталей с непараллельными кромками и низкую производительность, обусловленную необходимостью дополнительного изготовления между деталями перемычки с переменной по длине шириной и ее удалением в потоке профилирования из стана. При этом имеет место повышенный расход металла из-за отхода перемычки в обрезь.

Целью изобретения является увеличение производительности и уменьшение отходов за счет изготовления смежных деталей повернутыми в плоскости заготовки на угол 180^o относительно друг друга.

Для достижения указанной цели в способе М.Е.Докторова изготовления деталей с непараллельными кромками, по которому на заготовке постоянной ширины размещают по меньшей мере два участка с переменной по длине шириной для будущих деталей параллельно между собой, производят формовку на каждом из упомянутых участков гофров с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения с обеспечением постоянства ширины упомянутых участков для каждой из будущих деталей, продольное разделение заготовок одновременно с обрезкой периферийных участков и переформовку гофров в плоскость с получением деталей с непараллельными кромками, формовку гофров на двух соседних участках заготовки для будущих деталей ведут с увеличением ширины развертки гофров одного участка и с уменьшением ширины развертки гофров другого участка.

При изготовлении деталей по заявляемому способу целесообразно граничные линии смежных будущих деталей по длине совмещать на заготовке, а ширину заготовки определять по зависимости
B_заг≥b_max+0,5(b_max+b_min)(n-1), (1)
где B_заг ширина заготовки;
b_max и b_min максимальная и минимальная ширина развертки детали соответственно;
n количество размещенных в заготовке по ширине деталей.

Изготовление из одной заготовки по крайней мере двух будущих деталей повернутыми в ее плоскости на угол 180^o друг относительно друга и увеличение при этом ширины развертки гофров по длине на смежных участках заготовки для будущих деталей в противоположных направлениях, позволяет произвести одновременную формовку по крайней мере двух деталей без выполнения перемычки по длине между ними и тем самым снизить трудоемкость изготовления деталей и увеличить производительность. При этом поворот двух будущих деталей в плоскости заготовки на угол 180^o друг относительно друга позволяет разместить в заготовке участки для выполнения из них деталей параллельно между собой без перемычек, а затем после выполнения с изменяющейся по длине шириной развертки гофров на участках будущих деталей сохранить эту параллельность, расположить будущие кромки деталей параллельно между собой вдоль заготовки и произвести в дальнейшем разделение заготовки продольной разрезкой по прямым линиям высокопроизводительными способами, например разрезкой дисковыми ножами в потоке профилирования. Следует отметить, что размещение по заявляемому способу в заготовке по крайней мере двух участков для выполнения из них деталей параллельно между собой и без перемычек позволяет в сравнении с прототипом уменьшить металлоотходы в обрезь, так как по заявляемому способу в обрезь попадают только периферийные участки заготовки при формообразовании из нее по крайней мере двух деталей, в то время как по прототипу в обрезь попадают предусмотренные для каждой детали периферийные участки заготовки.

При этом по заявляемому способу на одну деталь будет приходиться 2/n периферийных участков, идущих в отход, в то время как для прототипа отход определяется суммарной величиной 2/n+П, где П отход в виде перемычки, приходящийся на одну деталь. В связи с этим при изготовлении деталей по заявляемому способу расход металла будет меньшем, чем по прототипу.

Увеличение ширины развертки гофров по длине на смежных участках заготовки для будущих деталей в противоположных направлениях позволяет сместить и направить граничные линии между будущими деталями в плоскости заготовки вдоль линии профилирования, сохранив их прямолинейность, и обеспечить параллельное размещение будущих деталей в заготовке, отказавшись от перемычек между ними и произвести в дальнейшем разделение участков заготовки продольной разрезкой по упомянутым граничным линиям высокопроизводительным безотходным способом, например дисковыми ножами в потоке профилирования.

С целью уменьшения металлоотходов при изготовлении деталей за счет уменьшения припуска по длине в заготовке будущие детали совмещают по длине.

По заявляемому способу могут быть изготовлены детали как одинаковой, так и различной формы, а их изготовление может производиться по технологическим переходам как одновременно, так и последовательно.

Ширина заготовки B_заг, из которой изготавливают детали по заявляемому способу может быть постоянной по длине и соответствовать значению, определяемому по формуле (1).

При этом соответствие в поперечных сечениях ширины заготовки значению (1), позволяет уменьшить расход заготовки в сравнении с прототипом, для которого ширина заготовки будет соответствовать значению n•b_max, на величину 0,5(n-1)•(b_max-b_min).

Следует отметить, что заявляемый способ может быть применен не только для изготовления плоских деталей с непараллельными кромками, но и для получения гнутых профилей с изменяющейся по длине шириной развертки поперечного сечения, а также и для получения плоских деталей с гофрами постоянной и переменной по длине шириной развертки.

Для формообразования гофров с изменяющейся по длине шириной развертки используют универсальные валки, на одном из которых выполняют выступы с переменными размерами по периметру его бочки, на другом впадины, глубина которых соответствует максимальной высоте выступа. Продольную разрезку заготовки с выполненными на ней гофрами производят в одной из рабочих клетей стана с помощью дисковых ножей, установленных на валах.

Для переформовки гофра в плоский участок при доформовке детали могут быть применены валки с цилиндрическими участками.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение вариантов выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 заготовка для изготовления деталей с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения, штриховыми линиями обозначены контуры участков заготовки для детали, на фиг. 2 вариант заготовки для изготовления трех деталей, на фиг. 3 вариант промежуточной заготовки после формообразования гофров с переменной по длине разверткой на участках, предназначенных для деталей, на фиг. 4 отдельные участки заготовки для деталей и для обрези после продольного разделения промежуточной заготовки, на фиг. 5 детали с непараллельными кромками, штриховыми линиями выделен "излишек" металла, закладываемый в гофр, на фиг. 6 схема технологических переходов, применяемая для формообразования деталей с непараллельными кромками, на фиг. 7 вариант калибра валков для формообразования гофров на участках заготовки для деталей, на фиг. 8 разрез по А А валков на фиг. 7.

По заявляемому способу в процессе изготовления деталей с непараллельными кромками целесообразно применять заготовку постоянной по длине L шириной B_заг (фиг. 1) для выполнения одновременно по крайней мере двух деталей. Целесообразность использования заготовки постоянной ширины, а не переменной (без краевых участков, идущих в отход), подтверждается возможностью ее получения из рулонной заготовки сравнительно простым и высокопроизводительным способом продольной разрезкой дисковыми ножами на агрегате продольного роспуска. Для получения фигурной заготовки без краевых участков, идущих в отходы (обрезь) необходимо применение дополнительно малопроизводительных трудоемких технологических операций, в том числе раскроя и продольной резки. Кроме того, изготовление деталей из такой заготовки затруднено из-за отсутствия базовых участков на заготовке для ее центрирования в валках и в стане при формообразовании деталей. При этом участки 1 и 2 с переменной по длине L шириной b_з (от b_max до b_min) для выполнения из них деталей размещают в заготовке параллельно между собой, а участки 3 и 4 заготовки являются будущими отходами и в дальнейшем отделяются от заготовки продольной резкой, например дисковыми ножами, и удаляются в виде обрези, имеющей переменную по длине ширину Δb, изменяющуюся от Δb_min до Δb_max.

Следует отметить, что заготовку постоянной ширины соответствующих размеров можно применять для изготовления трех (фиг. 2) и большего количества деталей. При этом заготовка содержит участки 1 и 2 для выполнения деталей, каждый из которых повернут относительно смежных в ее плоскости на угол 180^o друг относительно друга, и двух краевых участков 3 и 4. Перемычки между будущими деталями в заготовке предусматривать не целесообразно из-за повышенного расхода металла заготовки и усложнения процесса продольной порезки.

В процессе изготовления нескольких деталей из одной заготовки на участках 1 и 2 (фиг. 1 и фиг. 2) для будущих деталей формообразуют вдоль заготовки гофры 5 и 6 (фиг. 3) с изменяющейся по длине L шириной развертки поперечного сечения, обеспечивая постоянство ширины b_дз упомянутых участков для каждой детали промежуточной заготовки. При этом ширину развертки гофров 5 и 6 по длине L на смежных участках заготовки для будущих деталей увеличивают в противоположных направлениях. Тогда граничная линия 7 между участками 8 и 9 заготовки для выполнения из них деталей, а также граничные линии 10 между упомянутыми участками 8 и 9 и периферийными участками 3 и 4 заготовки становятся прямыми и параллельными между собой, а это и позволяет в одном технологическом потоке с формообразованием деталей после формовки гофров высокопроизводительным способом без отходов на технологические перемычки между деталями произвести разделение заготовки по упомянутым граничным прямым 7 и 10, например, дисковыми ножами, установленными в рабочих клетях профилегибочного стана.

Гофры 5 и 6 с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения могут быть выполнены как переменной, так и постоянной ширины по длине путем как одновременного их формообразования на заготовке в одном технологическом переходе при профилировании в валках стана, так и путем поочередного их формообразования в ряде технологических переходов.

Максимальную ширину l_max развертки гофра располагают со стороны максимальной ширины b_max развертки детали, ширину l_min со стороны минимальной ширины b_min развертки детали. Разность между наибольшей шириной l_max развертки гофра и максимальной длиной f_max хорды (шириной гофра) выдерживают равной разности между наибольшей шириной b_max развертки детали и меньшей шириной b_min развертки детали, то есть
l_max-f_max=b_max-b_min (2)
Размеры заготовки для изготовления деталей по заявляемому способу определяют из условия их размещения как по длине, так и по ширине с минимальными отходами. В этом случае целесообразно будущие детали в заготовке по длине совмещать, а ширину заготовки определять по зависимости (1). При этом следует иметь ввиду, что при B_заг=b_max+0,5(b_max+b_min)x(n-1) металлоотходы в обрезь минимальны и составляют по объему V_отх=(b_max-b_min)•S•L, где S и L толщина и длина заготовки. При B_заг>b_max+0,5(b_max+b_min)(n-1) металлоотходы увеличиваются и составляют
V_отх= [(b_max-b_min)+2•Δb_min]•S•L
Следует отметить, что в отдельных случаях, при недостаточной ширине заготовки, получение деталей по заявляемому способу может быть произведено с увеличенными металлоотходами путем продольного смещения будущих деталей друг относительно друга в заготовке.

После достижения постоянства ширины b_дз по длине участков для будущих деталей производят продольную разрезку промежуточной заготовки, в результате чего получают отдельные заготовки 11 и 12 (фиг. 4) постоянной ширины для деталей и отходы 13 и 14 в виде обрези. Затем обрезь удаляют, а из полученных отдельных промежуточных заготовок постоянной ширины формообразуют детали 15 и 16 (фиг. 5) с непараллельными кромками 17 и 18. При этом увеличивают ширину детали за счет выпрямления гофра и перемещения "излишка" 19 металла в стенку детали, обеспечивая увеличение ширины стенки от значения b_дз до b_д, в том числе до b₁ и b₂ на концевых участках детали в соответствии с изменением по длине детали величины разности между шириной развертки гофра и длиной хорды, на которую опирается, т.е. "излишка" металла.

На фиг. 6 приведен вариант последовательности технологических переходов при формообразовании деталей с непараллельными кромками по заявляемому способу в валках профилегибочного стана. При этом заготовка 20 постоянной ширины B_заг после 1 перехода (из задающей клети) подается в последующие. Во II переходе производят неравномерное по длине изменение (уменьшение) ширины участков заготовки 21 за счет формообразования гофров 22 и 23 с изменяющейся по длине шириной развертки их поперечного сечения. В III технологическом переходе производят продольную разрезку заготовки и удаление периферийных участков 13 и 14 в отход. Из полученных промежуточных заготовок 11 и 12 с вышеупомянутыми гофрами 22 и 23 в IV и V технологических переходах формообразуют детали 15 и 16 с непараллельными кромками путем выпрямления гофра и получения за счет этого стенки переменной по длине ширины. При этом для формообразования на заготовке 21 гофров 22 и 23 на одном из спаренных по калибру валков нижнем 24 (фиг. 7 и фиг. 8) выполнены выступы 25 с изменяющейся по окружности валка высотой, а на втором валке верхнем 26 выполнены ответные выступам кольцевые впадины 27.

Следует отметить, что из одной заготовки независимо от количества изготавливаемых деталей, в отход переходит два периферийных участка, что указывает на целесообразность одновременного изготовления из одной заготовки большего количества деталей.

Заявляемый способ может быть реализован с помощью обычного профилегибочного стана, в первых клетях которого формируются гофры с переменной по длине шириной развертки и увеличением упомянутых ширин на смежных участках в противоположных направлениях, а в последующих клетях стана на рабочих валах установлены дисковые ножи для продольного роспуска заготовки на отдельные заготовки и удаления периферийных участков в отход, а также валки для выпрямления гофров на отдельных заготовках и формообразования при этом деталей с непараллельными кромками.

Согласно данным приведенных расчетов и экспериментальной проверки заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:
а) увеличивается производительность оборудования, так как становится возможным по заявляемому способу изготавливать по крайней мере две детали без перемычки в заготовке между ними, в то время как по базовому - производительность оборудования снижается из-за необходимости формообразования перемычки и ее удаления в потоке профилирования;
б) снижается расход заготовки, так как при изготовлении по крайней мере двух деталей по заявляемому способу предусматривается отход в виде двух периферийных участков заготовки, идущих в обрезь, в то время как по базовому варианту предусматривается такой же отход в виде двух периферийных участков и дополнительно отход в виде перемычек между будущими деталями в заготовке.

С увеличением количества одновременно изготавливаемых деталей из одной заготовки производительность их изготовления возрастает, металлоотходы и трудоемкость изготовления деталей снижаются.

Заявляемое техническое решение не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду.

Заявляемый способ изготовления деталей с непараллельными кромками представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет повысить производительность и уменьшить металлоотходы при производстве упомянутых деталей.

Использование: резка листового металла на полосы с переменной по длине шириной. Сущность изобретения: на заготовке постоянной ширины размещают по меньшей мере два участка с переменной по длине шириной для будущих деталей параллельно между собой, формуют на каждом из упомянутых участков гофры с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения, увеличивая эту ширину в противоположных направлениях с обеспечением постоянства ширины упомянутых участков для каждой из будущих деталей. Затем осуществляют продольное разделение заготовок одновременно с обрезкой периферийных участков и переформовку гофра в плоскость с получением деталей с непараллельными кромками, повернутыми в плоскости заготовки на 180^o относительно друг друга. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1 1. Способ изготовления деталей с непараллельными кромками, включающий размещение на заготовке постоянной ширины по меньшей мере двух участков с переменной по длине шириной для будущих деталей параллельно между собой, формовку на каждом из упомянутых участков гофров с переменной по длине шириной развертки поперечного сечения с обеспечением постоянной ширины упомянутых участков для каждой из будущих деталей, продольное разделение заготовок одновременно с обрезкой периферийных участков и переформовку гофров в плоскость с получением деталей с непараллельными кромками, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и уменьшения отходов за счет изготовления смежных деталей повернутыми в плоскости заготовки на угол 180<198> одна относительно другой, формовку гофров на двух соседних участках заготовки для будущих деталей ведут с увеличением ширины развертки гофров одного участка и с уменьшением ширины развертки гофров другого участка.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что граничные линии смежных будущих деталей по длине совмещают на заготовке, а ширину B<Mv>заг<D> заготовки определяют по зависимости В<Mv>заг<D> <$E>>= > b<Mv>max<D> + 0,5 (b<Mv>max<D> + b<Mv>min<D>)<195>(n 1), где B<Mv>заг<D> ширина заготовки, b<Mv>min<D> и b<Mv>max<D> минимальная и максимальная ширина развертки детали соответственно, n количество размещаемых в заготовке по ширине деталей.