Устройство для подгибки кромок листовой заготовки Российский патент 2023 года по МПК B21D5/14 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при подгибке кромок крупногабаритных листовых заготовок, например, обечаек или секторов газотурбинных двигателей, перед последующей вальцовкой листовой заготовки.

Для изготовления крупногабаритных листовых деталей, таких как обечайка, применяют трех/четырехвалковые листогибочные машины, на которых осуществляют вальцевание листовой заготовки. Для цилиндрических обечаек или секторов вырезают прямоугольную заготовку со строго параллельными кромками и длиной, при этом процесс гибки начинается с подгибки кромок: сначала передней кромки, затем задней. Затем осуществляют подгибку средней части листовой заготовки. При этом на кромках заготовки после подгибки остаются прямолинейные участки, которые впоследствии механически удаляются («Ковка и штамповка. Справочник в 4-х томах», Т.2. Горячая штамповка/ под ред. Е.И. Семенова, М.: М. - 1986. 592 с., - стр. 347-348 рис.10.).

Известный технологический процесс обладает следующими недостатками:

1. Низкий коэффициент использования дорогостоящих листовых материалов при изготовлении деталей, связанный с получением и последующим удалением прямолинейных участков кромок.

2. Высокие затраты на оснастку при разработке технологического процесса под каждый конкретный диаметр обечайки или сектора.

Известно устройство для подгибки кромок листовой заготовки, включающее верхний и нижние валки, и вспомогательный элемент, который расположен между вышеупомянутыми валками, при этом вспомогательный элемент выполнен в виде незамкнутой трубы, охватывающий верхний валок и который выполнен с возможностью вращения с верхним валком в одном направлении (Авторское свидетельство №884786 от 17.12.1979 г., МПК B21D 5/14, опубл. 30.11.1981 бюл. №44).

Недостатком данного устройства подгибки кромок листовой заготовки является то, что для изменения радиуса подгиба кромок листовой заготовки требуется замена вспомогательного элемента, что увеличивает время переналадки оборудования, при этом для обеспечения жесткости и работоспособности устройства в целом необходимо изготовление вспомогательного элемента в виде незамкнутой трубы значительной толщины по сравнению с листовой заготовкой, что увеличивает трудоемкость изготовления устройства.

Известно устройство формовки стальной трубы, содержащее пару нижних матриц, и пуансон для выполнения прессовой гибки стального листа, выполненный с возможностью его опускания посредством привода, при этом пуансон имеет головку пуансона, контактирующую со стальным листом, и несущий элемент пуансона, соединяющий головку пуансона с приводом (Патент РФ №2655511 от 30.03.2015, МПК B21D 5/01, B21C 37/08, опубл. 28.05.2018 бюл. №16).

Недостатком данного устройства является низкое качество получаемых листовых деталей, связанное с тем, что подгибка кромок осуществляется с помощью пресса за счет многократных перегибов (в описании описано 5 переходов) листового материала между матрицей и пуансоном, оставляющие на поверхности листовой заготовки следы перегиба (огранку от деформирующего инструмента).

Наиболее близким является устройство для подгибки кромок листовой детали, содержащее привод, закрепленный на опорной раме, стол для листовой заготовки, механизм прижима заготовки, расположенные друг над другом деформирующий и опорный элементы (Авторское свидетельство №1319969 от 01.07.1985, МПК B21D 5/14, опубл. 30.06.1987 бюл. № 24).

Недостатками данного устройства являются низкое качество получаемого гнутого края листовой заготовки из-за наличия прямого участка после подгибки кромок, который появляется из-за того, что ролик не может подойти вплотную до конца заготовки, конец которой зажат в подающих роликах. При этом подгибка кромок осуществляется локально в результате перемещения гибочных роликов по длине кромок листа, что так же снижает качество поверхности получаемого гнутого края из-за возможности образования таких дефектов как «гармошка» или «рябизна». Еще одним недостатком вышеописанного устройства является длительное время переналадки инструмента для подгибки на разные диаметры.

Техническим результатом заявляемого устройства для подгибки концевых частей листовой заготовки является повышение качества поверхности подогнутых кромок листовой заготовки за счет исключения образования поверхностных дефектов типа «гармошки» и «рябизны», и за счет точности подгибки кромок до требуемого радиуса без прямых участков. А так же сокращение времени переналадки инструмента для подгибки концевых частей листовых заготовок, следовательно, повышение точности настройки оборудование.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для подгибки кромок листовой заготовки, содержащее опорную раму, стол для листовой заготовки, механизм ее прижима, расположенные друг над другом деформирующий и опорный элементы, в отличие от известного он снабжен стойками, закрепленными на опорной раме с возможностью поворота посредством привода стоек со скоростью Vs относительно оси, установленной в опорной раме с возможностью настраивания ее положения в зависимости от радиуса подгибки кромок листовой заготовки, механизм прижима заготовки выполнен в виде прижима центральной части заготовки, выполненного с возможностью перемещения в вертикальном направлении, и дополнительного прижима заготовки в зоне деформации, при этом деформирующий и опорный элементы закреплены между стойками, деформирующий элемент выполнен в виде деформирующего вала, имеющего возможность регулирования его положения в вертикальном и горизонтальном направлениях, опорный элемент выполнен в виде опорного вала, упомянутые деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны с равной линейной скоростью Vd=Vo, равной скорости поворота стоек Vs, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации выполнен с радиусной поверхностью и закреплен между стойками с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения и поворота относительно настраиваемой оси совместно с деформирующим валом, опорным валом и стойками, стол для листовой заготовки выполнен с заходной угловой частью, радиусная поверхность дополнительного прижима выполнена радиусом, центр которого совмещен с центром деформирующего вала, прижим центральной части заготовки выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении посредством гидравлического привода, деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения посредством отдельных электроприводов, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации закреплен с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения посредством электропривода, стойки выполнены с возможностью поворота совместно с деформирующим валом, опорным валом и дополнительным прижимом относительно оси посредством гидравлического или электропривода.

Повышение качества получаемой поверхности подогнутых кромок и достижение требуемого радиуса подогнутых кромок без прямолинейных участков достигается благодаря тому, что листовая заготовка дополнительно прижата в зоне деформации дополнительным прижимом с радиусной поверхностью, что исключает складкообразования в зоне деформации, а так же благодаря тому, что подгибка кромок осуществляется путем одновременного поворота стоек с опорным, деформирующим валом и дополнительным прижимом относительно настраиваемой оси, что исключает получение радиуса отличного от требуемого по конструкторской документации без прямых участков, подлежащих удалению, что, в том числе, экономит дорогостоящий материал, а так же повышается точность получаемого радиуса подгибки кромок листовой заготовки благодаря сокращению переналадок предлагаемого устройства.

На фигурах показаны:

Фиг. 1 - устройство для подгибки кромок в момент установки листовой заготовки;

Фиг. 2 - устройство для подгибки кромок в начале осуществления процесса подгибки кромок;

Фиг. 3 - устройство для подгибки кромок в конце осуществления процесса подгибки кромок.

Устройство для подгибки кромок листовой заготовки содержит следующие элементы.

Устройство для подгибки кромок листовой заготовки 1 содержит опорную раму 2, на которой закреплены стойки 3. Устройство содержит стол 4 для листовой заготовки 1 (фиг.1).

Между стойками 3 закреплены деформирующий вал 5 и опорный вал 6. Деформирующий 5 и опорный 6 валы выполнены с возможностью вращения относительно своей оси с помощью электропривода в противоположные стороны с равными линейными скоростями (фиг.2):

; (1)

где - линейная скорость вращения деформирующего вала 5, мм/с;

- линейная скорость вращения опорного вала 6, мм/с.

Деформирующий вал 5 выполнен с возможностью регулирования положения в вертикальном А и горизонтальном Б направлениях. Регулирование положения деформирующего 5 вала позволяет установить деформационный изгиб Δ листовой заготовки 1, а так же осуществить настройку в зависимости от толщины h листовой заготовки 1 (фиг.1).

Листовая заготовка 1 фиксируется в центральной части прижимом 7 центральной части заготовки 1. Прижим 7 центральной части необходим для фиксации листа на столе 4. При этом прижим 7 центральной части выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении для регулирования толщины листовой заготовки с помощью гидравлического привода 8.

Так же между стойками 3 установлен дополнительный прижим 9 в зоне деформации листовой заготовки 1 с возможностью регулирования вертикального и горизонтального перемещения.

Дополнительный прижим 9 имеет радиусную поверхность 10, причем центр радиуса вышеупомянутой радиусной поверхности 10 совмещен с центром деформирующего вала 5. Регулирование вертикального и горизонтального положения дополнительного прижима 9 обеспечивается электроприводом (не показан).

Устройство содержит настраиваемую ось 11 для установки радиуса подгибки . Настраиваемая ось 11 установлена в опорной раме 2. Для поворота деформационного вала 5, опорного вала 6 и дополнительного прижима 9 относительно оси 11 совместно со стойками 3 имеется гидравлический или электрический привод (не показан).

При этом скорость поворота стойки 3 относительно настраиваемой оси 11 должна быть равна линейной скорости вращения деформирующего 5 вала и линейной скорости вращения опорного 6 вала (фиг.2):

. (2)

Если , то заготовка будет подкручиваться на меньший диаметр, что снизит точность получаемой детали, требуемый диаметр кромок не будет достигнут.

Если , то заготовка будет подкручиваться на больший диаметр, чем требуемый диаметр, следовательно, не достигается соответствующая точность получаемого радиуса кромок.

Соответственно, при нарушении условия (2) не обеспечивается требуемое качество подогнутых краев листовой заготовки 1 из-за отклонения диаметра подгиба листовой заготовки 1.

Создание локальной зоны деформации по всей ширине листовой заготовки 1 обеспечивает поверхностное приглаживание заготовки 1 в зоне между валами 5, 6 и дополнительным прижимом 9, что позволяет получить подогнутую кромку заготовки без прямолинейных участков.

Стол 4 для листовой заготовки 1 имеет заходную часть 12 (фиг.1). Заходная часть 12 стола 4 может быть выполнена в виде угловой или радиусной поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Заготовка 1 укладывается на стол 4 в горизонтальном положении. Заготовка 1 укладывается таким образом, что бы длина ее кромки, требующей подгиба, располагалась от центра опорного вала 6 не менее, чем на диаметра опорного вала 6 : . Выполнение этого условия необходимо для подгибки кромки заготовки 1 без образования прямого участка на краю заготовки.

Кромка заготовки 1 расположена по направлению к валам 5 и 6. Затем устанавливают положение настраиваемой оси 10 путем ее вертикального перемещения относительно центра опорного вала.

Затем настраивают положение деформирующего вала 5 путем его смещения в вертикальном А и в горизонтальном Б направлениях для установки деформационного изгиба Δ. Деформационный изгиб Δ задается для достижения требуемого радиуса подгибки кромки листа, тем самым регулирует процесс получения концевых поверхностей листа. При этом одновременно с положением деформационного вала 5 настраивается положение дополнительного прижима 9. Дополнительный прижим 9 устанавливается на минимальном расстоянии от вала 5 для прижатия заготовки 1 в зоне деформации. Такое расположение прижима 9 позволит исключить образование складок и гофр на краю листа, и предотвратит образование таких дефектов как «гармошка» или «рябизна».

После настройки положения вала 5, настраиваемой оси 11 кромку для подгиба подводят вплотную к зоне деформации. Опускают прижим центральной части 7 на заготовку 1. Затем опускают дополнительный прижим 9 на заготовку 1.

Включают привод опорного вала 6, деформируемого вала 5, и стойки 3. И осуществляют подгиб кромки листовой заготовки 1 на радиус подгиба за счет поворота стойки 3 одновременно с валами 5, 6 и дополнительным прижимом 9. Заготовка в зоне деформации испытывает линейный изгиб от точки касания вала 5 до точки касания дополнительного прижима 9 заготовки 1 к опорному валу 6. Подгибка кромок заготовки 1 осуществляется в направлении поворота стойки 3 от точки соприкосновения деформирующего вала 5 с заготовкой 1 и заготовки 1 с опорным валом 6 до торца заготовки 1.

При этом валы 5 и 6 вращаются в противоположные стороны с равными линейными скоростями согласно выражению (1). Скорость поворота стойки 3 так же должна быть равна скоростям вращения валов 5 и 6 согласно выражению (2). Это необходимо для того, чтобы обеспечить требуемый радиус подгиба кромочной части листа.

При достижении стойки 3 крайнего положения завершается процесс подгибки кромок заготовки 1. После отключения привода стойки 3 деформирующий вал 5 отводится в вертикальном направлении на величину А в исходное положение для освобождения кромки заготовки 1. После чего замеряется диаметр кромки заготовки 1. При получении большего диаметра подгиба проводится повторная подстройка установки за счет уменьшения зоны деформации и повторения процесса подгибки для достижения требуемого диаметра кромки заготовки 1. При этом величины настройки смещения «А» и «В» сохраняются и при дальнейшей необходимости подгибки кромок заготовок 1 таких же диаметров и толщин устанавливают эти же настройки и без предварительного опробования получают кромки требуемого диаметра. Подогнутая кромка листовой заготовки получается заданного диаметра подгиба без прямолинейных участков, которые требовали бы дальнейшего удаления, что позволяет экономить дорогостоящий материал листовой заготовки 1.

После завершения подгибки одной кромки листовой заготовки 1 ее поворачивают другим концом и повторяют процесс подгибки кромок с установленными настройками валов 5, 6 дополнительного прижима 9 и настраиваемой оси 11, не требующими переналадки.

Устройство для подгибки кромок листовой заготовки является универсальным для группы листовых деталей с толщиной от 0,5мм до 2мм и диаметрами от 80мм до 2м, и поэтому не требуется изготовления на каждый типа размер собственных дорогостоящих штампов, при этом существенно сокращая время освоения и внедрения данной номенклатуры.

Благодаря тому, что в устройстве для подгибки кромок листовой заготовки, содержащее опорную раму, стол для листовой заготовки, механизм ее прижима, расположенные друг над другом деформирующий и опорный элементы, в отличие от известного он снабжен стойками, закрепленными на опорной раме с возможностью поворота посредством привода стоек со скоростью V_s относительно оси, установленной в опорной раме с возможностью настраивания ее положения в зависимости от радиуса подгибки кромок листовой заготовки, механизм прижима заготовки выполнен в виде прижима центральной части заготовки, выполненного с возможностью перемещения в вертикальном направлении, и дополнительного прижима заготовки в зоне деформации, при этом деформирующий и опорный элементы закреплены между стойками, деформирующий элемент выполнен в виде деформирующего вала, имеющего возможность регулирования его положения в вертикальном и горизонтальном направлениях, опорный элемент выполнен в виде опорного вала, упомянутые деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны с равной линейной скоростью V_d=V_o, равной скорости поворота стоек V_s, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации выполнен с радиусной поверхностью и закреплен между стойками с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения и поворота относительно настраиваемой оси совместно с деформирующим валом, опорным валом и стойками, стол для листовой заготовки выполнен с заходной угловой частью, радиусная поверхность дополнительного прижима выполнена радиусом, центр которого совмещен с центром деформирующего вала, прижим центральной части заготовки выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении посредством гидравлического привода, деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения посредством отдельных электроприводов, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации закреплен с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения посредством электропривода, стойки выполнены с возможностью поворота совместно с деформирующим валом, опорным валом и дополнительным прижимом относительно оси посредством гидравлического или электропривода, достигается повышение качества поверхности подогнутых кромок листовой заготовки, а именно требуемого радиуса без прямых участков, и экономия материалов листа, а так же сокращение времени переналадки инструмента для подгибки концевых частей листовых заготовок, следовательно, повышение точности настройки оборудование.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при подгибке кромок крупногабаритных листовых заготовок. Устройство содержит опорную раму, стол для заготовки, механизм ее прижима, деформирующий и опорный элементы. На опорной раме с возможностью поворота относительно настраиваемой оси закреплены стойки. Механизм прижима выполнен в виде прижима центральной части заготовки, перемещаемого в вертикальном направлении, и дополнительного прижима заготовки в зоне деформации. Деформирующий элемент выполнен в виде деформирующего вала, положение которого в вертикальном и горизонтальном направлениях регулируется. Опорный элемент выполнен в виде опорного вала. Указанные валы вращаются в противоположные стороны с равной линейной скоростью, равной скорости поворота стоек. Дополнительный прижим закреплен между стойками с возможностью поворота совместно с валами и стойками. В результате обеспечивается повышение качества получаемого подогнутого края заготовки и экономия материала. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для подгибки кромок листовой заготовки, содержащее опорную раму, стол для листовой заготовки, механизм ее прижима, расположенные друг над другом деформирующий и опорный элементы, отличающееся тем, что он снабжен стойками, закрепленными на опорной раме с возможностью поворота посредством привода стоек со скоростью V_s относительно оси, установленной в опорной раме с возможностью настраивания ее положения в зависимости от радиуса подгибки кромок листовой заготовки, механизм прижима заготовки выполнен в виде прижима центральной части заготовки, выполненного с возможностью перемещения в вертикальном направлении, и дополнительного прижима заготовки в зоне деформации, при этом деформирующий и опорный элементы закреплены между стойками, деформирующий элемент выполнен в виде деформирующего вала, имеющего возможность регулирования его положения в вертикальном и горизонтальном направлениях, опорный элемент выполнен в виде опорного вала, упомянутые деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны с равной линейной скоростью V_d=V_o, равной скорости поворота стоек V_s, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации выполнен с радиусной поверхностью и закреплен между стойками с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения и поворота относительно настраиваемой оси совместно с деформирующим валом, опорным валом и стойками.

2. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что стол для листовой заготовки выполнен с заходной угловой частью.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что радиусная поверхность дополнительного прижима выполнена радиусом, центр которого совмещен с центром деформирующего вала.

4. Устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что прижим центральной части заготовки выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении посредством гидравлического привода.

5. Устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что деформирующий и опорный валы выполнены с возможностью вращения посредством отдельных электроприводов, а дополнительный прижим заготовки в зоне деформации закреплен с возможностью регулирования вертикального и горизонтального положения посредством электропривода.

6. Устройство по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что стойки выполнены с возможностью поворота совместно с деформирующим валом, опорным валом и дополнительным прижимом относительно оси посредством гидравлического или электропривода.