ГИБОЧНЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ГИБКИ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА Российский патент 2011 года по МПК B21D5/01 B30B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гибочному прессу или листоштамповочному прессу со столами с управляемой деформацией.

Уровень техники

Гибочные прессы являются станками, которые сами по себе хорошо известны. Как показано на фиг.1, такого типа станок содержит нижний стол 12 и верхний стол 14, подвижный относительно стола 12. Чаще всего нижний стол 12 выполнен неподвижным, а верхний стол 14 может придвигаться к нижнему столу под действием силовых цилиндров V₁ и V₂, которые воздействуют на края 14а и 14b верхнего стола. Обычно, у нижнего стола 12 имеется свободная сторона 12а, снабженная крепежными средствами 16 для гибочных матриц 18. Таким же образом сторона 14 с верхнего стола 14 снабжена крепежными средствами 20 для гибочных пуансонов 22.

Металлический лист F или пакет укладывают на гибочные матрицы 18 нижнего стола 12. Лист F может иметь самую различную длину L в зависимости от назначения. Под действием поршней цилиндров V₁ и V₂ установленные на верхнем столе пуансоны 22 приближаются к металлическому листу F, уложенному на матрицах нижнего стола 12. После контакта пуансона 22 с металлическим листом F сила давления начинает увеличиваться, и пуансон задавливается в металлический лист, деформируя его вначале в области упругой деформации, а затем в области пластической деформации, что позволяет получить необратимый изгиб листового металла.

Вследствие того, что усилие передается верхнему столу цилиндрами V₁ и V₂, которые воздействуют на края 14а, 14b этого стола 14, линейная нагрузка, распределенная между двумя краями столов, создает линейную деформацию верхнего стола в форме вогнутой дуги с максимумом деформации вблизи средней плоскости стола. Это означает, что в конце процесса гибки центральная группа пуансонов 22 вдавливается в листовой металл F меньше, чем крайние группы. Если бы гибка производилась на матрице 18, которая в процессе гибки остается идеально прямолинейной, то получалась бы деталь с более тупым углом изгиба в центральной части, чем на краях. Разумеется, такой результат неприемлем. Для устранения этого недостатка предлагались различные решения, направленные на управление деформацией краев столов с помощью различных средств с целью получения равномерной гибки по всей длине изгибаемой заготовки.

Наиболее часто эти решения предусматривают выполнение прорезей, таких как прорези 24 и 26, показанные на фиг.1 и выполненные в нижнем столе 12 симметрично относительно средней плоскости Р'Р пресса. В этом случае указанные прорези 24, 26 определяют среднюю зону 28 нижнего стола 12, в которой прорези отсутствуют и которая имеет длину L, при этом две прорези 24 и 26 имеют длину а. При наличии прорезей 24 и 26 классического типа, то есть, когда между ними остается участок 28 длиной b без прорезей, края верхнего и нижнего столов 14 и 12 деформируются по существу параллельно.

Чтобы задать направление движения столам 12, 14, когда со стороны силовых цилиндров V₁, V₂ прикладывается усилие для вертикального перемещения подвижного стола 14, станина гибочного пресса обычно включает в себя две щеки 70, 71, которые должны направлять подвижный стол 14, ограничивая его поперечное перемещение, и удерживать стол 12 неподвижным на оси движения подвижного стола 14, причем это должно выполняться в течение всего времени приложения гибочного усилия к металлическому листу или пакету со стороны силовых цилиндров V₁, V₂. Подвижный стол 14 содержит ролики, которые облегчают движение по противоположным поверхностям щек 70, 71 и посредством которых стол 14 взаимодействует с направляющей конструкцией во время движения. Кроме того, в существующих в настоящее время конструкциях неподвижный стол содержит направляющие рельсы, которые воздействуют на противоположные поверхности щек 70, 71, когда в процессе гибки металлического листа край стола деформируется под действием гибочного усилия. Указанные рельсы выполнены из материала, обеспечивающего пониженное трение. Обычно их выполняют из конструкционной стали, бронзы или синтетических материалов. Чтобы обеспечить точность задания направления без люфта между щеками 70, 71 и деформируемой частью стола 12, а также обеспечить максимально возможную жесткость, в указанных направляющих рельсах часто создают предварительно напряженное (деформированное) состояние посредством пружинных шайб и предусматривают точную геометрическую регулировку их положения.

Однако конструкция, основанная на использовании направляющих рельсов, не является в полной мере удовлетворительной.

Большое число мест, где действует трение, и необходимость приведения направляющих рельсов в предварительно напряженное состояние означает, что в данном процессе участвуют силы сравнительно большой величины. В результате, управление деформацией краев стола, содержащего прорези, оказывается неудовлетворительным, что может приводить к неточности удержания положения края в процессе гибки металлического листа, особенно, когда указанные прорези имеют большую длину. Кроме того, когда край стола, оснащенного прорезями, после гибки возвращается в первоначальное, недеформированное состояние, могут возникать вибрации. Чтобы снизить влияние этого явления, необходимо смазывать трущиеся поверхности направляющих рельсов и/или щек, а это, в частности, связано с дополнительными затратами на техническое обслуживание.

К тому же, направляющие рельсы являются особо дорогостоящими узлами и могут подвергаться износу, который потребует их замены.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении предлагается способ решения вышеупомянутых проблем и улучшения требуемых функциональных характеристик.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается гибочный пресс, предназначенный для гибки, по меньшей мере, одного металлического листа и содержащий неподвижную станину, первый стол, у которого имеется сторона, оснащенная первыми гибочными инструментами, и второй стол, у которого имеется сторона, обращенная к указанной стороне первого стола и оснащенная вторыми гибочными инструментами, причем первый стол выполнен с возможностью перемещения относительно второго стола в направлении движения, обеспечивающем приложение гибочного усилия к металлическому листу, помещенному между первыми и вторыми гибочными инструментами, в то время как второй стол зафиксирован относительно станины, а деформируемая часть второго стола имеет возможность деформирования в указанном направлении движения, при этом гибочный пресс включает в себя, по меньшей мере, один связывающий стержень, который ориентирован по существу перпендикулярно направлению движения и один конец которого закреплен в деформируемой части второго стола, а другой конец закреплен в станине.

С помощью настоящего изобретения устраняются эффекты высокого трения и гистерезиса при обеспечении принудительной деформации стола, у которого имеется деформируемая часть (полученная при помощи прорезей или иной системы, которая делает возможным деформирование, по меньшей мере, одной части неподвижного стола, так чтобы кривизна края стола следовала «параллельно» за кривизной края, обращенного к нему подвижного стола), а также обеспечивается высокая точность работы при невысоких затратах. Кроме того, исключается необходимость технического обслуживания, связанного со снижением трения путем применения смазочных материалов, что имеет место в существующих конструкциях. Связывающие стержни, используемые в настоящем изобретении, такого технического обслуживания не требуют.

Согласно предпочтительному варианту первый и второй стол представляют собой, соответственно, верхний и нижний стол, а направление движения является вертикальным.

Желательно, чтобы гибочный пресс содержал, по меньшей мере, одну пару связывающих стержней. В такой конструкции оба связывающих стержня расположены, по существу, в плоскости направления движения.

Предпочтительно, чтобы гибочный пресс содержал, по меньшей мере, один направляющий элемент для обеспечения заданного перемещения первого стола в указанном направлении движения. В варианте осуществления с двумя связывающими стержнями оба связывающих стержня пары проходят в зоне, которая определяется частью указанного направляющего элемента, выступающей в область второго стола.

Желательно, чтобы соответствующий изобретению гибочный пресс содержал две пары связывающих стержней, поперечно отстоящих друг от друга в указанном направлении движения.

Согласно предпочтительному варианту станина содержит две щеки, по существу, параллельные направлению движения, которые отстоят друг от друга в направлении, поперечном направлению движения.

В варианте осуществления каждый связывающий стержень имеет форму цилиндра и содержит по своей длине участки различного диаметра. При такой геометрии можно предусмотреть, чтобы связывающий стержень содержал центральный участок малого диаметра и концевые участки большого диаметра.

Предпочтительно, чтобы концевые участки большого диаметра были вставлены, соответственно, в часть станины и в деформируемую часть второго стола.

Предпочтительно, чтобы отрезок центрального участка связывающего стержня малого диаметра был вставлен с зазором в один из элементов, образуемых указанной частью станины и деформируемой частью второго стола.

Согласно одному из аспектов изобретения, предпочтительно, чтобы в состоянии покоя ось каждого связывающего стержня представляла собой прямую линию, причем стержень был способен изгибаться, так чтобы его конец мог быть смещен относительно указанной прямолинейной оси на величину d, по меньшей мере, до 0,5% длины стержня.

Согласно другому аспекту изобретения, предпочтительно, чтобы второй стол содержал, по меньшей мере, одну прорезь, а деформируемая часть располагалась при этом между прорезью и верхней стороной второго стола.

Предпочтительно, чтобы в целях обеспечения максимальной жесткости каждый связывающий стержень был выполнен из материала с высоким значением модуля упругости, т.е. превышающим 200 МПа.

Желательно, чтобы каждый связывающий стержень был выполнен из стали из семейства марганцево-кремнистых сталей, хромистой, хромованадиевой, хромомарганцевой или кремний-молибденовой стали. Естественно, возможно применение любого другого подходящего материала, позволяющего получить достаточную гибкость без риска излома и пластической деформации.

Краткое описание чертежей

Остальные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения изложены более подробно в последующем описании примеров предпочтительных вариантов осуществления, которые не носят ограничительного характера. Описание сопровождается прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает гибочный пресс, содержащий две прорези, которые располагаются соответственно с каждой из сторон средней плоскости Р'Р и идут от противоположных сторон нижнего стола;

фиг.2А и 2В изображают соответствующий изобретению вариант осуществления связывающего стержня;

фиг.3 представляет собой вид спереди соответствующего изобретению гибочного пресса, с параллельным боковыми направляющими, на которых установлены две соответствующие пары связывающих стержней;

фиг.4 в увеличенном виде изображает фрагмент гибочного пресса фиг.3 с одной из двух пар связывающих стержней;

фиг.5 представляет собой вид сбоку фиг.4;

фиг.6 в перспективной проекции изображает боковую направляющую щеку и фрагмент нижнего стола, при этом указанные элементы соединены друг с другом парой связывающих стержней;

фиг.7 в сечении изображает боковую направляющую щеку и фрагмент нижнего стола с парой связывающих стержней при отсутствии нагрузки на нижний стол;

фиг.8 идентична фиг.7, но изображает ситуацию, когда нижний стол находится под полной нагрузкой.

Осуществление изобретения

В нижеприведенном описании считается, что нижний стол 12 является неподвижным столом, у которого имеются прорези 24, 26, в идеальном случае расположенные соответственно симметрично относительно средней плоскости Р'Р гибочного пресса, в то время как верхний стол 14 является подвижным столом, выполненным с возможностью перемещения под действием силовых цилиндров V₁, V₂. Корме того, у силовых цилиндров V₁, V₂ имеются направляющие средства (на чертежах не показаны) для задания вертикального направления движения верхнему столу 14 вдоль оси движения D верхнего стола 14 и деформируемой части 112 нижнего стола 12.

Как уже говорилось в связи с фиг.1, под действием поршней силовых цилиндров V₁ и V₂, расположенных на противоположных краях подвижного стола 14, верхняя часть 112 неподвижного стола 12, т.е. часть стола 12, расположенная между прорезями 24 и 26 и верхней стороной 12а нижнего стола 12, совершает перемещение, изгибаясь в результате движения D.

Настоящее изобретение предлагает техническое решение, заключающееся в сопровождении движения деформируемой части 112 нижнего стола 12 или принудительном перемещении указанной части таким образом, чтобы перемещение деформируемой части 112 во время приложения гибочного усилия и после него происходило внутри вертикальной призмы, заключающей в себе стол 12, без какого-либо поперечного перемещения указанной деформируемой части 112. Выражение поперечное перемещением деформируемой части 112 следует понимать, как любое перемещение, которое не укладывается в пространство, ограниченное двумя параллельными осями X₁X₂ и Х₃Х₄, которые показаны на фиг.5 и соответствуют координатам противоположных граней нижнего стола 12.

На фиг.2A и 2B показан вариант осуществления связывающего стержня 100, соответствующего настоящему изобретению. Связывающий стержень 100 вытянут вдоль оси Х'Х и содержит три по существу цилиндрических участка: два концевых участка 100a и 100b и один центральный участок 100c, находящийся между двумя указанными концевыми участками 110а и 110b. Концевые участки 110а и 110b имеют больший диаметр, чем диаметр центрального участка 100с, так что способность к упругому изгибу у центрального участка 100с более высокая. Таким образом, связывающий стержень 100, закрепленный одним из своих концов 100a или 100b в деформируемой верхней части 112 нижнего стола 12, а другим своим концом 100a или 100b в станине гибочного пресса, способен за счет упругого изгиба своего центрального участка 100c сопровождать движение или деформацию верхней части 112 нижнего стола 12, когда к металлическому листу F прикладывается гибочное усилие.

Следует отметить, что диаметр конца 100b связывающего стержня 100 больше диаметра конца 100a.

На фиг.3 две пары связывающих стержней 100, 101 прикреплены к нижнему столу 12. Указанные две пары связывающих стержней 100, 101 расположены вблизи от противоположных краев нижнего стола 12, на некотором расстоянии друг от друга. Каждый связывающий стержень 100 или 101 закреплен одним из своих концов 100a или 100b в деформируемой части 112 нижнего стола 12, а другим концом 100a или 100b - в одной из двух щек 70, 71 станины гибочного пресса. Каждая из боковых направляющих щек 70, 71 проходит вертикально и опускается ниже одного из соответствующих силовых цилиндров V₁, V₂. Щеки 70, 71 проходят перпендикулярно плоскости нижнего стола 12 и по существу параллельно направлению движения D.

Из фиг.4-6 видно, что два связывающих стержня 100, 101 одной пары проходят в плоскости щек 70, 71 и, следовательно, перпендикулярно грани нижнего стола 12.

Концы 100b связывающих стержней 100, 101 закреплены в деформируемой части 112 стола 12 стандартными механическими средствами. В рассматриваемом варианте осуществления две гайки 200, 201 навинчены с противоположных сторон концевого участка 100b и поджаты к противоположным краям стола 12, тем самым жестко фиксируя концевой участок 100b в столе 12. Также можно предусмотреть, чтобы в отверстиях деформируемой части,112, в которые вставляются концы 100b связывающих стержней 100, 101, была нарезана резьба, при этом на концах 100b также нарезается резьба, чтобы концы 100b можно было завинчивать в указанные резьбовые отверстия.

В примере, выбранном для иллюстрации настоящего изобретения, длина концов 100b связывающих стержней 100, 101 равна толщине нижнего стола 12. Другой конец 100a каждого из связывающих стержней 100, 101 вставлен в гнездо 300, диаметр которого по существу равен диаметру конца 100a. Конец 100a связывающего стержня 100, 101 в данном варианте осуществления закреплен в щеке 70, 71 при помощи штифта 50. В щеках 70, 71 и на концах 100a связывающих стержней 100, 101 имеются соответствующие поперечные отверстия, по существу, одинакового диаметра; при этом каждое из указанных отверстий проходит и через щеку 70 или 71 и через конец 100a соответствующего связывающего стержня 100, 101. Когда конец 100a вставляют на место в гнездо 300 щеки 70, 71, отверстие конца 100a совмещается с отверстием щеки 70, 71, так что штифт 50 можно пропустить через щеку 70 или 71 и сквозь конец 100a связывающего стержня 100, 101, чтобы зафиксировать связывающий стержень 100, 101 в щеке 70, 71.

На своем конце 100b связывающий стержень 100, 101 зафиксирован в нескольких точках, чем обеспечивается особая жесткость его крепления - конкретно в данном варианте осуществления стержень зафиксирован двумя гайками 200, 201, которые изображены на прилагаемых фигурах, в то время как на конце 100a связывающий стержень 100, 101 закреплен только в одной точке. Концы 100a, 100b крепят к столу 12 и к щеке 70, 71 несъемным образом или с возможностью разборки. В случае неразборного крепления фиксацию концов 100a, 100b соответственно в столе 12 и щеке 70, 71 можно осуществить сваркой или склейкой, в то время как для разборного крепления концы могут быть зафиксированы посредством винтов, шпонок или каким-либо другим способом механического крепления.

При этом, из-за того, что центральный участок 100c связывающего стержня 100, 101 имеет диаметр, меньший, чем диаметр концов 100a, 100b, а гнездо 300 имеет диаметр, существенно больший диаметра конца 100a, центральный участок 100с обладает подвижностью и может совершать изгиб внутри гнезда 300. Таким образом, даже при максимальном изгибе центрального участка 100с связывающего стержня 100, 101, стержень 100, 101 не касается краев отверстия на входе в гнездо 300. Следует отметить, что связывающий стержень 100, 101 обладает очень высокой жесткостью в отношении растяжения/сжатия вдоль его продольной оси Х'Х.

В варианте осуществления, в котором имеется пара связывающих стержней 100, 101, закрепленных в щеке 70, 71 и в деформируемой части 112 стола 12, концы 100a, 100b указанных стержней образуют четыре вершины деформируемого параллелограмма между щекой 70 или 71 и деформируемой частью 112 стола 12. Естественно, что за счет использования пары связывающих стержней 100, 101 вместо только одного связывающего стержня 100, 101, контроль направления движения деформируемой части 112 стола заметно улучшается. Кроме того, настоящее изобретение не ограничивает число пар используемых связывающих стержней: в каждом комплекте может быть предусмотрено более двух пар связывающих стержней 100, 101.

На фиг.7 и 8 изображена пара связывающих стержней 100, 101, соответственно, при отсутствии нагрузки на нижний стол 12 и когда стол 12 находится под полной нагрузкой. В изначальном состоянии, при отсутствии нагрузки, центральный участок 100с связывающего стержня 100, 101 имеет изгиб, так что между концом 100b и концом 100a стержня имеется вертикальное смещение d - конец 100b расположен выше конца 100a. Смещение d между концами 100a и 100b связывающего стержня 100, 101 создает предварительную деформацию в стержне 100, 101. Когда прикладывается сила F₀ для гибки металлического листа F или пакета, указанная начальная предварительная деформация снижается до нуля (на половине смещения нижнего стола), после чего нижний стол 12 смещается еще сильнее на расстояние d в направлении движения D, так что конечная деформация оказывается равной по величине, но противоположной по знаку предварительной деформации, которая присутствовала изначально (в покое) в связывающем стержне 100, 101. Полезность изначального смещения d между концами 100a и 100b в направлении, противоположном движению D (т.е. конец 100b, закрепленный в деформируемой части 112 нижнего стола 12, расположен выше на расстояние d, чем конец 100а, закрепленный в щеке 70, 71), заключается в том, что у связывающего стержня 100, 101 появляется возможность изгиба на больший угол, когда деформируемая часть 112 стола 12 совершает движение. Это дает возможность направлять движение деформируемой части 112 нижнего стола 12 на большем отрезке. В варианте осуществления, показанном на фиг.7-8, величина хода составляет 2d. Если задать предварительную деформацию связывающего стержня 100, 101 таким образом, чтобы его конец 100b был смещен на максимальное расстояние (в пределах упругой деформации стержня) относительно конца 100а в направлении, противоположном движению D, то тогда движение связывающего стержня будет копироваться на расстоянии, равном удвоенной величине максимального смещения, так что деформируемая часть 112 получит возможность идеального изгиба, и деформация краев 12а стола 12 будет действительно совершаться параллельно нижней стороне 14с между краями 14а и 14b стола 14. К примеру, если начальное смещение (в направлении, противоположном движению D) между двумя концами 100а, 100b равно 1 мм, тогда длина хода, на протяжении которого связывающий стержень направляет движение деформируемой части 112 нижнего стола 12, может быть равна, по меньшей мере, 2 мм. Например, связывающий стержень 100, 101 имеет длину 150 мм при среднем диаметре (средней величине из диаметров различных участков 100а, 100b и 100с связывающего стержня 100, 101), равном 14 мм. При такой геометрии вертикальное смещение между двумя концами 100а и 100b связывающего стержня 100, 101 может лежать в интервале 0-1,5 мм.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к гибочному прессу для гибки металлических листов. Первый и второй столы пресса оснащены гибочными инструментами. Причем первый стол выполнен с возможностью перемещения относительно второго стола, а второй стол зафиксирован относительно станины. Деформируемая часть второго стола имеет возможность деформирования в указанном направлении движения. При этом имеется по меньшей мере один связывающий стержень, ориентированный по существу перпендикулярно направлению движения, один конец которого закреплен в деформируемой части второго стола, а другой конец закреплен в станине. Повышается качество гибки. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Гибочный пресс для гибки, по меньшей мере, одного металлического листа, содержащий неподвижную станину, первый стол, у которого имеется сторона, оснащенная первыми гибочными инструментами, и второй стол, у которого имеется сторона, обращенная к указанной стороне первого стола и оснащенная вторыми гибочными инструментами, причем первый стол выполнен с возможностью перемещения относительно второго стола в направлении движения, обеспечивающем приложение гибочного усилия к металлическому листу, помещенному между первыми и вторыми гибочными инструментами, в то время как второй стол зафиксирован относительно станины, а деформируемая часть второго стола имеет возможность деформирования в указанном направлении движения, при этом гибочный пресс включает в себя, по меньшей мере, один связывающий стержень, который ориентирован, по существу, перпендикулярно направлению движения, один конец которого закреплен в деформируемой части второго стола, а другой конец закреплен в станине.

2. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что первый и второй стол представляют собой, соответственно, верхний и нижний стол, а направление движения является вертикальным.

3. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну пару связывающих стержней.

4. Гибочный пресс по п.3, отличающийся тем, что оба связывающих стержня расположены, по существу, в плоскости направления движения.

5. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один направляющий элемент для обеспечения заданного перемещения первого стола в указанном направлении движения.

6. Гибочный пресс по п.5, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну пару связывающих стержней, при этом оба связывающих стержня указанной пары проходят в зоне, которая определена частью указанного направляющего элемента, выступающей в область второго стола.

7. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что содержит две пары связывающих стержней, поперечно отстоящих друг от друга в указанном направлении движения.

8. Гибочный пресс по п.7, отличающийся тем, что указанная станина содержит две щеки, по существу, параллельные направлению движения, которые отстоят друг от друга в направлении, поперечном направлению движения.

9. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что каждый связывающий стержень имеет форму цилиндра и содержит по своей длине участки различного диаметра.

10. Гибочный пресс по п.9, отличающийся тем, что связывающий стержень содержит центральный участок малого диаметра и концевые участки большого диаметра.

11. Гибочный пресс по п.10, отличающийся тем, что концевые участки большого диаметра вставлены соответственно в часть станины и в деформируемую часть второго стола.

12. Гибочный пресс по п.11, отличающийся тем, что отрезок центрального участка связывающего стержня малого диаметра вставлен с зазором в один из элементов, образуемых указанной частью станины и деформируемой частью второго стола.

13. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что в состоянии покоя ось каждого связывающего стержня представляет собой прямую линию, причем стержень способен изгибаться так, что его конец может быть смещен относительно указанной прямолинейной оси на величину, по меньшей мере, до 0,5% длины стержня.

14. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что второй стол содержит, по меньшей мере, одну прорезь, причем указанная деформируемая часть расположена между прорезью и верхней стороной второго стола.

15. Гибочный пресс по п.1, отличающийся тем, что каждый связывающий стержень выполнен из материала с высоким значением модуля упругости, превышающим 200 МПа.