Система адаптивного управления процессом гибки с растяжением профилей для гибочно-растяжного пресса Российский патент 2023 года по МПК B21D7/12 

Описание патента на изобретение RU2808294C1

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для формообразования заготовок из пресованных и гнутых профилей.

Известен гибочно-растяжной пресс, который совместно с заготовкой деформирует специальный гибкий кабель, центр которого, закреплен на гибочном пуансоне, а два конца закреплены с двух сторон на шарнирах растяжных гидроцилиндров. В процессе гибки с растяжением производится адаптивное управление растяжными гидроцилиндрами. При любых изменениях длины гибкого кабеля, фиксируемых специальным датчиком, приводятся в движение штоки растяжных гидроцилиндров, адаптивно управляя растяжением заготовки в зависимости от действующих условий деформирования [патент US 3948071, МПК B21D 11/04, опубл. 06.04.1976].

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает разброса механических свойств материала заготовки, что приводит к низкой повторяемости результатов процесса формообразования и снижению качества формы деталей.

Известен способ адаптивного управления процессом гибки с растяжением профильных деталей, при котором формообразованием управляют по траектории, откорректированной с учетом механических свойств материала заготовки, определенных по показаниям датчиков, полученным в процессе предварительного растяжения. Коррекция управляющей программы деформирования производится в зависимости от отклонений механических свойств материала заготовки от расчетных [патент RU № 2252831, МПК B21D 7/025 B21D 11/20, опубл. 27.05.2005].

Недостатком данного способа является то, что скорректированная таким образом управляющая программа не учитывает измененяющихся условий трения заготовки об гибочный пуансон.

Технической задачей изобретения является снижение разброса величин пружинений заготовок деформируемых путем гибки с растяжением.

Краткое описание чертежей:

Фиг. 1 - Блок-схема системы адаптивного управления процессом гибки с растяжением для гибочно-растяжного пресса.

Фиг. 2 - Динамическая конечно-элементная модель гибки с растяжением профильной заготовки от предварительного растяжения до калибровки перемещением штоков гидроцилиндра на 0,25% от исходной длины заготовки. Цветная шкала на модели показывает величины тангенциальных деформаций.

Фиг. 3 - Деформация растяжения конца заготовки от времени (для контрольного элемента №327014 заготовки).

В предлагаемом изобретении техническая задача решается путем оснащения системой адаптивной управления гибочно-растяжного пресса, которая будет корректировать управляющую программу деформирования в зависимости от условий трения. Блок-схема адаптивной системы управления показана на фиг. 1. Система построена по модульному принципу и состоит из следующих основных компонентов:

- промышленный компьютер 3;

- программируемый логический контроллер 1, связанный с исполнительными механизмами гибочно-растяжного пресса 9, 10;

- датчики измерения деформаций 2, закрепляемые на концах заготовки.

В промышленном компьютере имеется управляющая программа состоящая из базовой 4 (неизменяемой) и вариативной 6 частей. Обе части управляющей программы построены на основе динамического конечно-элементного анализа процесса гибки с растяжением 5. На фиг. 2 показана динамическая конечно-элементная модель процесса гибки с растяжением заготовки из прессованного профиля. Деформирование заготовки в конечно-элементной модели осуществлялось по общеизвестной схеме «растяжение с последующим изгибом и дополнительным растяжением» (Р-И-Р) [Лысов М.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методами гибки. М. Машиновстроение, 1966]. Для заготовки длиной 4700 мм после изгиба, в случае коэффициента трения равного 0,14, площадь растянутой зоны с тангенциальной деформацией 4,7% составляет F=79,3 см2, в то время как при коэффициенте трения 0,1, площадь растянутой зоны с аналогичной деформацией составляет F=59,5 см2 (фиг. 2). Такое изменение распределений деформаций по сечениям заготовки влияет на итоговую величину пружинения (табл. 1).

Таблица 1
Влияние коэффициента трения на величину пружинений заготовки
Коэффициент трения Пружинение левого края заготовки, мм Пружинение правого края, мм 0,1 0,02 0,01 0,11 1,71 0,66 0,12 4,11 3,24 0,13 5,7 4,8 0,14 8,3 7,9

Базовая часть управляющей программы деформирования содержит кадры предварительного растяжения и изгиба заготовки на необходимый угол охвата с последующим незначительным калибровочным растяжением, обеспечиваемым перемещением штоков гидроцилиндров растяжения на величину, составляющую 0,25% от длины исходной заготовки. Такое растяжение после гибки показывает значительную разницу между деформациями, при различных коэффициентах трения (фиг. 3). В случае если измерять деформацию растяжения на концах заготовки сразу непосредственно после изгиба, разница деформаций на концах заготовки в зависимости от коэффициентов трения не значительна и составляет около 0,5%, что сложно измерить датчиками деформаций (фиг. 3). Это обусловлено тем, что при изгибе, заготовка активно растягивается только в тех зонах, где происходит огибание ею гибочного пуансона. Вариативная часть управляющей программы деформирования содержит кадры калибровки растяжением, которая необходима для минимизации явления пружинения. Данных частей управляющих программ подготавливается несколько вариантов для различных коэффициентов трения. В зависимости от степени растяжения, на этапе конечно-элементного анализа подбирается деформация калибровочного растяжения, при которой полученная геометрия детали удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям по точности. Система работает следующим образом (фиг. 1):

1. С промышленного компьютера 3 на программируемый логический контроллер 1 передается базовая часть управляющей программы деформирования 4.

2. По результатам деформирования по базовой части управляющей программы 4, экстензометром 2 измеряются деформации заготовки и передаются через программируемый логический контроллер 1 на промышленный компьютер 3.

3. На промышленном компьютере 3 производится сравнение 7 деформаций растяжения заготовки после незначительного калибровочного растяжения, полученных в результате работы базовой части управляющей программы 4, с расчетными деформациями, имеющимися в вариативных частях управляющей программы 6.

4. Вариативная часть управляющей программы деформирования с наиболее близкими значениями деформаций 8 передается через программируемый логический контроллер 1 на растяжные гидроцилиндры 9 гибочно-растяжного пресса.

В качестве датчиков деформации могут применяться навесные контактные экстензометры с обратной связью, закрепляемые на зону заготовки, находящуюся у цанговых зажимов пресса. Данная зона заготовки практически не изгибается, что позволит измерять деформацию растяжения на прямолинейном участке с необходимой точностью (фиг. 1). По результатам оценки пруженений заготовки, для достижения необходимой формы готового изделия сегмента шпангоута, необходимо в зависимости от коэффициента трения шток растяжного гидроцилиндра переместить на расстояния, приведенные в таблице 2.

Таблица 2
Необходимые перемещения штока растяжного гидроцилиндра для осуществления калибровки в зависимости от коэффициента трения
Коэффициент трения 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 Перемещение штока растяжного гидроцилиндра, мм 11,5 13,5 15 18 25

В результате применения предлагаемой системы адаптивного управления процессом гибки с растяжением для гибочно-растяжного пресса, снижается статистический разброс пружинений деформированных деталей.

Похожие патенты RU2808294C1

название год авторы номер документа
Пресс для гибки заготовок с растяжением 1982
  • Чистяков Вениамин Петрович
  • Хасьянов Мухарям Иосифович
  • Пименов Юрий Николаевич
  • Герман Константин Германович
  • Кушнир Яков Львович
  • Рибчинец Эдуард Борухович
  • Копелевич Александр Моисеевич
  • Галеев Владимир Сафарович
  • Казаков Игорь Александрович
SU1107927A1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ ПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2003
  • Одинг С.С.
  • Кретов И.А.
RU2252831C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКИ ПРОФИЛЕЙ 2003
  • Макаров К.А.
  • Мельникова И.Е.
  • Мельников Е.Н.
RU2243050C1
СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБТЯЖКОЙ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОБОЛОЧЕК ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ, ИМЕЮЩИХ ДВОЯКОВЫПУКЛУЮ ПОЛОГУЮ ФОРМУ 2022
  • Бодров Валерий Владимирович
  • Михеев Владимир Александрович
  • Багаутдинов Рамиль Мерсеитович
  • Бухаров Иван Владимирович
  • Батурин Алексей Александрович
  • Сурудин Сергей Викторович
RU2799365C1
Устройство для управления гидрав-личЕСКиМ пРЕССОМ 1979
  • Гусев Владимир Сергеевич
  • Макаров Николай Максимович
  • Марченко Владимир Александрович
SU821207A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКИ ПРОФИЛЕЙ НЕСИММЕТРИЧНОГО СЕЧЕНИЯ 1998
  • Макаров К.А.
  • Марьин Б.Н.
  • Муравьев В.И.
  • Макарова Е.А.
  • Шпорт В.И.
RU2148456C1
Способ управления гибкой длинных заготовок 1982
  • Тихомиров Вячеслав Александрович
  • Ничипоров Михаил Николаевич
SU1076165A1
Станок для гибки профилей с растяжением 1976
  • Казаков Игорь Александрович
  • Кирьянов Леонид Леонидович
  • Шадрин Виктор Куприянович
  • Ершов Анатолий Георгиевич
SU724243A1
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГИБОЧНО-ПРАВИЛЬНАЯ МАШИНА 1997
  • Горбач В.Д.
  • Куклин О.С.
  • Брук М.Б.
  • Попов В.И.
  • Соколов О.В.
  • Шуньгин В.Ю.
RU2129929C1
Способ гибки профилей 1986
  • Грецов Александр Николаевич
  • Ермолаев Владимир Константинович
  • Савельева Анна Николаевна
  • Шерлин Юрий Морицевич
SU1355714A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 808 294 C1

Реферат патента 2023 года Система адаптивного управления процессом гибки с растяжением профилей для гибочно-растяжного пресса

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при гибке профильных заготовок с растяжением. Система управления процессом гибки содержит закрепляемые на концах заготовки датчики измерения деформаций растяжения, программируемый логический контроллер и промышленный компьютер с управляющей программой. Программа включает базовую часть и вариативные части с расчетными деформациями растяжения. На компьютере производят сравнение фактических деформаций растяжения, измеренных датчиками после калибровочного растяжения по базовой части управляющей программы, с расчетными деформациями растяжения из вариативных частей. Вариативная часть программы через программируемый логический контроллер передается на исполнительные механизмы гибочно-растяжного пресса. В результате обеспечивается снижение разброса величин пружинения заготовки, деформируемой путем гибки с растяжением. 3 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 808 294 C1

Система адаптивного управления процессом гибки с растяжением профильной заготовки для гибочно-растяжного пресса, отличающаяся тем, что она содержит датчики измерения деформаций растяжения профильной заготовки, выполненные с возможностью закрепления на ее концах, программируемый логический контроллер, выполненный с возможностью связи с исполнительными механизмами гибочно-растяжного пресса, и промышленный компьютер с управляющей программой, включающей базовую часть и вариативные части с расчетными деформациями растяжения профильной заготовки, выполненный с возможностью сравнения фактических деформаций растяжения, измеренных упомянутыми датчиками после калибровочного растяжения профильной заготовки, осуществляемого по базовой части управляющей программы после гибки профильной заготовки, с расчетными деформациями растяжения из вариативных частей управляющей программы и передачи вариативной части управляющей программы через программируемый логический контроллер на исполнительные механизмы гибочно-растяжного пресса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2808294C1

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ ПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2003
  • Одинг С.С.
  • Кретов И.А.
RU2252831C1
Растяжно - обтяжной пресс 1989
  • Чистяков Вениамин Петрович
  • Михеев Владимир Александрович
  • Логвинов Александр Васильевич
  • Волков Борис Федорович
SU1738426A1
Пресс для гибки заготовок с растяжением 1982
  • Чистяков Вениамин Петрович
  • Хасьянов Мухарям Иосифович
  • Пименов Юрий Николаевич
  • Герман Константин Германович
  • Кушнир Яков Львович
  • Рибчинец Эдуард Борухович
  • Копелевич Александр Моисеевич
  • Галеев Владимир Сафарович
  • Казаков Игорь Александрович
SU1107927A1
US 3948071 A1, 06.04.1976
US 2824594 A1, 25.02.1958.

RU 2 808 294 C1

Авторы

Карпухин Евгений Геннадьевич

Марковцев Владимир Анатольевич

Даты

2023-11-28Публикация

2023-03-23Подача