АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 2002 года по МПК B21D5/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению профилей из листовых заготовок профилированием в валках, и может быть использовано в машиностроении, в первую очередь, в авиакосмической отрасли при изготовлении тонкостенных профилей из широкой номенклатуры материалов.

Заявляемое изобретение направлено на решение народнохозяйственной задачи: расширение технологических возможностей при изготовлении профилей из листовых заготовок и повышении их качества.

Известно а.с. 278614 СССР, МПК В 21 D 5/06, "Стан для получения профилей из листовых заготовок", опубликовано 30.04.75, бюл. 16, по которому получают профили из листовых заготовок труднодеформируемых материалов прокаткой с использованием узла гибки в виде двух индукторов, расположенных один над другим. Стан содержит устройство предварительной гибки, состоящее также из нагревательного и формующего индукторов, калибрующую роликовую пару. Индукторы выполняют роль концентраторов магнитных полей, возбуждаемых в них токами от генераторов сильных импульсов тока. Индукторы выполнены из высокопрочной керамики. Заготовка, двигаясь в направлении прокатки, постепенно принимает форму профиля. Заготовка профилируется непрерывно, зазор в индукторах регулируется в зависимости от исходной толщины заготовки.

Недостатками данного аналога являются:
- не обеспечивается изготовление профилей из широкой номенклатуры материалов, так как индукторы не могут менять параметры процесса;
- нет регулирования процесса профилирования по технологическим параметрам;
- не ясно как производится подача заготовки в стан;
- не обеспечивается контроль параметров процесса профилирования и готового профиля;
- не обеспечивается гибка профилей с продольной кривизной.

Известно также устройство для изготовления профилей широкой номенклатуры "Автоматическая линия" (PIEMME, VIA MONTEGRAPPA, 109, 30030, SALZANO-VE-ITALIA), включающее рулонницу подающую, правильные ролики, штамп перфорирующий, рольганг направляющий, станок профилирующий (20 клетей), стол направляющий, рольганг направляющий, штамп отрубной, стол со сбрасывателем. Передача момента от электропривода в клети производится крестовиной на оба вала (верхний и нижний). Распирающие усилия компенсируются регулируемой серьгой. За последней клетью расположены датчики, измеряющие отклонение профиля от заданных параметров. Имеется возможность замены валов для профилирования любой ширины (от 100 до 1500 мм).

Недостатками этого аналога можно считать:
- усложнение конструкции за счет увеличенного количества клетей, передачи момента кручения от электропривода сразу на два вала;
- значительное увеличение металлоемкости из-за повышенного количества клетей, наличия вспомогательных устройств (два рольганга направляющих, два стола: направляющий и со сбрасывателем);
- невозможность профилирования заготовок труднодеформируемых материалов, так как отсутствуют нагревательные устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство "Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных профилей", (а. с. 1796311, В 21 D 5/06, опубл. 23.02.1993 г. Б.И. 7). Известная линия содержит установленные в технологической последовательности рулонницу подающую в виде разматывателя и подающего устройства, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, устройство измерительное и электрический привод с пультом управления, стол приемный со срабатывателем.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки:
- в составе линии имеются рулонница подающая в виде разматывателя и подающего устройства, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установка отрезки профиля, устройство измерительное и электрический привод с пультом управления, стол приемный со срабатывателем;
- основные агрегаты линии смонтированы в аналогичной технологической последовательности;
- профилирование ведется тех же толщин заготовки 0,5-2,0 мм, то есть тонкостенных профилей.

Недостатками прототипа являются:
- профилирование заготовок ведется с малыми степенями деформации, что увеличивает количество рабочих клетей, следовательно, металлоемкость оборудования;
- невозможно профилировать заготовки труднодеформируемых материалов (алюминиево-литиевых, титановых, алюминиево-бериллиевых и т.п.);
- не обеспечивается смазка профилируемых заготовок, что снижает технологические возможности процесса и линии;
- невозможность изготовления профиля с продольной кривизной;
- отсутствует управляющее устройство, обеспечивающее контроль параметров процесса формообразования профиля и количественный учет.

Технический результат - расширение технологических возможностей за счет установки нагревательных устройств, сочетания процессов волочения прокатки и повышение качества профилей. Перечисленные сходные существенные признаки необходимы для достижения технического результата.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки.

Электрическая печь нагрева позволяет вести профилирование труднодеформируемых титановых, алюминиево-литиевых, алюминиево-бериллиевых и подобных сплавов.

Смазывающе-подающее устройство с индивидуальным приводом позволяет вести смазку заготовки и обеспечивает ее подачу в профилирующий агрегат.

Направляющее устройство - регулируемое, обеспечивает направленную подачу заготовки в формующие роликовые пары.

Пятиклетьевая волочильно-прокатная установка (профилегибочный агрегат)/патент 2148455/ обеспечивает деформирование заготовки с созданием осевого подпора и растяжения в формующих клетях, гибку профиля по радиусу одновременно с его калибровкой.

Блок отсчитывающего устройства с электронным блоком управления обеспечивают непрерывность процесса профилирования, пробивку крепежных отверстий, отрезку профиля заданной длины.

Навесная печь нагрева формующих роликов обеспечивает профилирование нагретых в электропечи заготовок.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 показана компоновочная схема автоматизированной линии; на фиг.2 - конструктивная схема устройства отсчитывающего.

Заявляемое согласно первому пункту формулы изобретения устройство "Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей" содержит установленные в технологической последовательности рулонницу подающую 1 (фиг. 1), электрическую печь нагрева 2, профилегибочный агрегат (ПГА) 3, имеющий в своем составе узел гибки-калибровки 4 с возможностью его отклонения в направлении профилирования, смазывающе-подающее устройство 5, блок отсчитывающего устройства 6, установленный на раме профилегибочного агрегата, направляющее устройство регулируемое 7, устройство для отрезки профиля в виде штампа летучего 8, стол приемный со срабатывателем 9 и пульт управления 10.

Устройство отсчитывающее (фиг.2) состоит из рамы 11, корпуса 12, на котором закреплен датчик 13. Внутри корпуса 12 с помощью вала 14 крепится ролик 15, который прижимается к заготовке при помощи пружины 16.

Пульт управления 10 и отсчитывающее устройство 6 взаимно увязаны системой электронного управления.

Все агрегаты автоматизированной линии выполнены самостоятельными блоками на своем основании, устанавливаются в линии по напольным направляющим и могут выводиться из линии профилирования пластичных или низкопластичных материалов.

Согласно второму пункту формулы изобретения автоматизированная линия содержит навесную электрическую печь нагрева роликов формующих клетей, закрепляемую на корпусе профилегибочного агрегата.

В процессе работы заготовка из рулонницы подающей 1, имеющей индивидуальный электрический привод и подающее устройство, направляется в смазывающе-подающее устройство 5, а в случае применения горячей деформации - в электропечь нагрева 2, затем через отсчитывающее устройство 6 и направляющее устройство регулируемое 7 в первую пару роликов волочильно-прокатной установки 3 (фиг.1). В устройстве 6 фотодиод преобразует энергию инфракрасного луча светодиода в электрический сигнал и подает команду на вход датчика отсчитывающего устройства. Профилегибочный агрегат производит деформирование заготовки в роликовых парах, изготовленных соответственно принятой схеме формообразования в условиях стесненного изгиба с созданием на основных формующих переходах (2 и 4 клети) осевого подпора на входе и аксиального растяжения на выходе. Соответственно поданному сигналу в штампе летучем 8 производится отрезка профиля заданной длины, который поступает на приемный стол со сбрасывателем 9.

При деформировании заготовок из низкопластичных материалов, нагретых в печи 2 соответственно автоматическому контролю по установленным термопарам, на профилегибочный агрегат устанавливается навесная электрическая печь, обеспечивающая поддержание температуры роликового формующего инструмента в пределах 200-250^oС. Печь имеет прозрачный экран, термопары на входе и выходе для автоматического контроля поддержания заданной температуры.

Заправка заготовки в агрегаты автоматизированной линии - вручную, профилирование - автоматическое.

Экспериментальная отработка отдельных узлов линии производилась на имеющейся производственной базе с использованием установки ВПУ-120/7,5, гибочно-прокатных станков типа ГПС-200, ГПС-300, ГПС-500. Основная часть автоматизированной линии проработана на базе проектировочных расчетов.

Заявляемое изобретение "Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей" представляет интерес для народного хозяйства так как позволит:
- изготовлять в холодном состоянии гнутые профили из широкой номенклатуры листовых материалов толщиной 0,6-2,5 мм при глубине формования 50 мм;
- изготовлять гнутые профили из труднодеформируемых материалов в условиях горячей деформации при температурах нагрева до 400^oС;
- снизить металлоемкость конструкции по сравнению с прототипом в 2-2,5 раза, так как в условиях стесненного изгиба достаточно за 3-5 переходов получать профили сложной формы сечения;
- повысить точностные возможности процесса и качества профилей за счет сочетания в ПГА процессов волочения и прокатки, создания аксиального растяжения, позволяющего выровнить остаточные напряжения по сечению.

Заявляемое техническое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Изобретение предназначено для изготовления тонкостенных гнутых профилей. Автоматизированная линия содержит разматыватель, подающее устройство, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, устройство измерительное и электрический привод с пультом управления, стол приемный со сбрасывателем. Для непрерывной работы профилегибочного агрегата и отрезки профиля заданной длины предусмотрено отсчитывающее устройство с электронным блоком управления. Электрическая печь нагрева использована для профилирования низкопластичных материалов. Профилегибочный агрегат имеет узел гибки-калибровки для обеспечения профилирования плоской заготовки и калибровки профиля растяжением за счет роликовой пары и гибки профиля заданной кривизны, при этом все агрегаты выполнены в виде самостоятельных блоков. При профилировании низкопластичных материалов профилегибочный агрегат имеет электрическую печь нагрева роликов формующих клетей. Повышается качество тонкостенных гнутых профилей за счет выравнивания остаточных напряжений, расширяются технологические возможности за счет обеспечения нагрева труднодеформируемых материалов. Снижена металлоемкость за счет уменьшения количества переходов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей, содержащая установленные в технологической последовательности рулонницу подающую в виде разматывателя и подающего устройства, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, устройство измерительное и электрический привод с пультом управления, стол приемный со сбрасывателем, отличающаяся тем, что она снабжена установленной за рулонницей электрической печью нагрева, смазывающе-подающим устройством с индивидуальным приводом, установленным за печью нагрева, отсчитывающим устройством с электронным блоком управления для обеспечения непрерывной работы профилегибочного агрегата и отрезки профиля заданной длины, установленным за смазывающе-подающим устройством, профилегибочный агрегат имеет узел гибки-калибровки для обеспечения профилирования плоской заготовки и калибровки профиля растяжением роликовой парой и гибки профиля заданной кривизны, при этом все агрегаты выполнены в виде самостоятельных блоков. 2. Автоматизированная линия по п. 1, отличающаяся тем, что профилегибочный агрегат имеет навесную электропечь нагрева роликов формующих клетей.