Способ изготовления деталей двойной кривизны и обтяжной пресс для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и оборудованию для получения крупногабаритных обшивок двойной кривизны. Цель изобретения - повышение качества с одновременным повышением производительности . Способ заключается в загружении торцевых кромок заготовки касательными усилиями, реализуемыми вдоль кромок, свободных от зажимных губок, путем соответстаующего профилирования заготовки по ширине, а со стороны зажимных губок - за счет приложения суммарных усилий под зауглами. Каждое из устройств для установки зажимных губок обтяжного пресса выполнено в виде тягорычажной системы , обеспечивающей приложение суммарных усилий под заданными углами. Система состоит из п рядов тягорычажных узлов, каждый 1-й ряд (1 0,1,2... п) содержит 21 тягорычажных узлов, а каждый тягорычажный узел состоит из тяги и рычага. Основная тяга тягорычажного узла нулевого ряда шарнирно присоединена к штоку растяжного цилиндра, а зажимные губки с помощью концевых тяг связаны с рычагами тягорычажных узлов последнего ряда. Число зажимных губок равно 2п+ В процессе формообразования заготовка растягивается на постоянную величину, что является основным условием устранения разнотолщинности у получаемых деталей. 2 с.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 О 11/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4722256/27 (22) 24.07.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (71) Казанский авиационный, институт им.

А.Н.Туполева (72) Л.Г. Комарова, М,"И.Лысов и В.Н.Мацнев (53) 621;981.1 (088.8) (56) Громова А,Н. Изготовление деталей из листов и профилей при серийном производстве. M.: Оборонгиз, 1960, с.127. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ И ОБТЯЖНОЙ

ПРЕСС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и оборудованию для получения крупногабаритных обшивок двойной кривизны. Цель изобретения — повышение качества с одновременным повышением производительно сти. Способ заключается в загружении торцевых кромок заготовки касательными усилиями, реализуемыми вдоль кромок, свободных от зажимных губок, путем соответИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления деталей двойной кривизны и к устройствам для их реализации, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества и производительности.

На фиг. 1 дан обтяжной пресс, общий вид; на фиг. 2 изображена листовая заготовка, поторцам которой показано распре,деление касательных напряжений, обеспечивающих формообразование за счет сдви. Ж 1690901 А1 ству:ощего профилирования заготовки по ширине, à со стороны зажимных губок — эа счет приложения суммарных усилий под зада -ными углами. Каждое из устройств для установки зажимных губок обтяжного пресса выполнено в виде тягорычажной системы, обеспечивающей приложение суммаркых усилий под заданными углами.

Система состоит из и рядов тягорычажных узлов, каждый 1-й ряд (! = 0,1,2 ... n) содержит

2 тягорычажных узлов, а каждый тягорыI чажный узел состоит из тяги и рычага. 0сновная тяга тягорычажного узла нулевого ряда шарнирно присоединена к штоку растяжного цилиндра, а зажимные губки с помощью концевых тяг связаны с рычагами тягорычажкых узлов последнего ряда. Число зажимных губок равно 2" . В процессе формообразования заготовка растягивается ка постоянную величину, что является основным условием устранения раэкотолщинности у получаемых деталей, 2 с.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл. говых деформаций; на фиг. 3 — тягорычажная система обтяжного пресса, вид сверху; на фиг. 4 — то же, при и = 2 в конечной стадии деформирования; ка фиг. 5 — распределение деформаций по площади заготовки при формировании на пресса, Процесс формообразования иэ плоской листовой заготовки в деталь двойкой кривизны можно осуществить за счет сдвиговых деформаций при постоянстве длин дуг продольных волокон(при равномерном растяжении). Условием сдвигового механизма формообразования заготовки при изготовлении деталей двойной кривизны является

1690901 действие на торцовых кромках заготовки касательных напряжений и возможность реализации переменных вдоль образующей обтяжного пуансона перемещений, которые согласно предлагаемому способу изготовления деталей двойной кривизны оказываются возможными в случае предварительного профилирования заготовки по ширине и загрузки торцовых кромок заготовки со стороны закрепления в эажимных губках касательными силами благодаря приложению суммарных усилий под углами к торцовым кромкам заготовки при наличии индивидуального привода эажимных губок, Создание переменных касательных напряжений вдоль направляющей т(х) — т.е, вдоль торцовых кромок заготовки свободных от зажимных губок, осуществляется путем предварительного профилирования заготовки соответствующим образом. Равновесие добавочного элемента заготовки фиг. 1, ограниченного по ординате линиями

/ у =- О и линией, соединяющей точки (x«. ук, и (Х»1, у»+1), а ПО абСцИССЕ ЛИНИЯМИ Х =- Х«И

Х = Х к+1 фиг,1.

Условие равенства нулю проекций на ось х сил, действуюших на этот добавочный элемент, имеет вид

Хпрx=0 -ЛГ»+ЛРк =О . (1) где AT» — приращение касательного усилия на к-том участке;

Л Р» — приращение нормального усилия на к-том участке.

С учетом того, что Рк = гтр ур h, P«1 =

=rJ> у» + 1 h, выражение для определения приращения нормального усилия на добавочном элементе имеет вид

АР» =гтр ук+1 h--op у«

=Ор П(Ук+1 — Ук)

Приращение касательного усилил рассчитывается по формуле тк+1+т«

ЛТ» — — - — --- («+ 1 - Хк )

2 гДе т»+1, Гк — касательные напРЯженил в к и к+ 1 точках, рассчитываемые Ilo формулам

3 — ; — (3 I + IZ Sin />) 2—

Тогда, исходя иэ условия равновесия (1), длина участка профилирования рассчитывается по формуле, уп =(Ух+1 — y.)= (тк +1 +тк ) (Хк +1 Хк) 2 Ор (3) (K + 1 + Тк ) (XR + 1 X к ) 1-и — 4о + г7

7 р где Q — ширина заготовки, равная ширине детали в сечении с координатами у = 0;

"5 а=0.

Переменные касательные напряжения вдоль образующей < (V ) — т.е, вдоль торцовой кромки заготовки, закрепляемой в зажимных губках, реализуются при установке зажимных губок с возможностью индивидуальных перемещений путем приложения суммарных усилий под углами, Угол приложения суммарного усилия R.,íà j-том участке, ограниченном координатами yi+1 и yi с учетом того, что касательное усилие, развиваемое на этом участке, должно быть равно

Зо Т вЂ” (y i+1 yi ) Л, (4)

TJ+1 +7) где т) +1, т — касательные напряжения )+1 и j точках рассчитываются по формуле (2). а

35 растягивающее усилие постоянно и равно (и+1-И) h (5) определяется по формуле

Ti Х.1 -1-1 + г у = агс1ц -- = а гсто (6)

Pi 0 р

Для того, чтобы приложить к торцовым

45 кромкам заготовки суммарные усилия под заданными углами у предлагаемого обтяжного пресса каждое из устройств для установки эажимных губок выполняется в виде тлгорычажной системы, состоящей иэ и-рядов тлгорычажных узлов, каждый i-ый ряд при i -= 0,1,2...n сcоoд е рpж и т T 2 2 э3тТи х х уyз3rл1оoвs, а

I тлгорычажный узел состоит иэ тяги и неравноплечного рычага, связанных между собой с помощью сферического шарнира. при этом тяга тягорычажного узла нулевого ряда шарнирно соединена со штоком растлжного цилиндра, концевые тяги шарнирно связаны одним концом с рычагами последнего ряда системы, другим с зажимными губкап 1 ми, число которых равно 2, тяги тягоры1690901 ного пресса при ширине зажимных губок b=

-90 мм

2 Ь З1пс, п+1. > 2 чажных узлов последующего ряда шарнирно связаны с рычагами тягорычажных узлов предыдущего ряда.

Число дискретно прикладываемых к за- 2 540 540 готовке суммарных сил равно числу зажим- 5

iä 1

3 90 д 90 ных губок и должно быть таким, чтобы при

1 <и < использовании тягорычажных систем для установки эажимных губок обеспечить воз выбирают число рядов и = 1 (при выборе и— можность реализации вдольторцовых кро- берется целое значение, отбрасывается мок заготовки переменных сдвиговых 10 дробная часть), тогда количество тягорыдеформаций, т,е. между зажимными губка- чажных узлов нулевого ряда эксперименми должно быть расстояние тального обтяжного пресса равно 2 = 1, и+1, < количество тягорычажных узлов первого ря1=

2 b< (-пс да — 2 = 2, а количество эажимных губок

1+1

15 равно 2 = 4. В зажимных губках при Ьс =

В то же время это расстояние между -540 мм закрепляется 360 мм заготовки, зажимными губками не должно быть боль- между зажимными губками устанавливаютшим, для того, чтобы исключить перенапря- ся -,àçîðû по 60 мм. жение в зоне зажима, приводящее к Определяют углы приложения суммарместным вырывам, а также чтобы не допу- 20 ных усилий по формуле (6). Для изготовлестить неравномерности растягивающих де- ния данной детали они будут равны рд = формаций. Это условно выполняется в = 6"., g =51, случае, если Обтяжной пресс, реализующий предлагаемый способ изготовления деталей двой25 ной кривизны, фиг, 2.3, содержит станину 1, внутри которой в средней части установлен гидравлический цилиндр 2 для подъема сто-где Ь вЂ” ширина зажимных губок; ла 3, на котором установлен обтяжной пуан пс — ширина образующей обтяжного сон 4. На верхней плоскости станины по пуансонанасбеге,равная ширинелистовой 30 обоим концам имеются направляющие, по которым перемещаются правая 5 и левая 6

Таким образом, число рядов и тягорычаж- каретки. Внутри станины на кронштейнах с ных систем рассчитывают при решении сле- подшипниками установлены ходовые винты дующего неравенСтва: 7 перемещения кареток 5 и 6. С торцов ста35 нинь закреплены электродвигатели 8 и ре2 пс Inc

g дукторы 9 вращения ходовых винтов. В

3 b — 1 „b 1 (7) средней части каждой из кареток на шарниIg 2 Ig 2 рах установлены растяжные цилиндры 10, к выходному концу штока которых шарнирно

Пример. Для того, чтобы на обтяжном 40 присоединены тяги 11 тягорычажных узлов прессе изготовить деталь, имеющую reo- нулевого ряда, к концам рычага 12 нулевого метрические размеры: r -350 мм: R =40 мм; ряда с помощью сферических шарниров 13 о а =ф-30 необходимо произвести расчеты присоединено по два тягорычажных узла по следующему алгоритму. первого ряда, содержащих тяги 14,15 и ры45 чаги 16,17, привязанные с по. ащью сфериРассчитывают координаты профилиро- ческих шарниров 13 к концам рычагов 16,17 вания заготовки по формуле (3), задавая иэ. этого ряда, с помощью концевых тяг 18, 19, условия достижения требуемой точности 20, 21 присоединено по четыре зажимных шаг по координате х, Для детали заданной губки 22, 23, 24, 25, геометрии касательные напряжения т(х); 50 Все гидравлические цилиндры пресса т(у), уп и ширина участка профилирования питаются GT индивидуальных насосных приэаготовки, рассчитанные по формулам (1), водов (не показаны). (2), представлены в таблице 1 при ширине Пресс работает следующим образом. листовой заготовки в сечении с координа- Вращение валов электродвигателей 8 той у-0; а=0, равной 1 о=360 мм,4„будет 55 передается через муфты и редукторы Q на равна - 540 мм. ходовые винты 7, перемещающие каретки 5

Решая неравенство (7), рассчитывают и 6 в кРайнее положение, опРеделЯемое гачисло рядов тягорычажных систем обтяжно- баритами листовой заготовки. Укладывают го пресса. Для экспериментального обтяж- листовую заготовку на пуансон 4, установ1690901 ленный на столе 3. Переместив каретки 5 и

6, подают тягорычажные системы с растяжными цилиндрами 10 для того, чтобы закрепить заготовку в эажимных губках

22,23,24,25, при этом тяги 18,19,20,21 устанавливают под заданными углами к торцовым кромкам заготовки, Затем стол 3 поднимается вверх до тех пор, пока заготовка полностью не приляжет по гребню пуансона и концы ее не примут направление по касательной к поверхности пуансона в точках сбега, а с помощью растяжных цилиндров 10, при работе их на втягивание, производится растяжение заготовки. По окончании формообразования уменьшают давление в рабочей полости растяжных цилиндров до нуля, после этого освобождают деталь от зажимных губок, отводят штоки растяжных цилиндров с тягорычажными системами в заднее г сложение и снимают деталь с пуансона.

Формообразование детали заданной геометрии данным способом позволило осуществить деформирование заготовки только за счет сдвиговых деформаций, Формообразование детали только за счет сдвиговых деформаций позволяет получать равнотолщинные детали.

При изготовлении деталей сложной геометрии данным способом на соответствующем оборудовании благодаря догруэке угловых зон заготовки сдвиговыми деформациями удается разгрузить центральную зону заготовки от излишних растягивающих деформаций, обусловленных трением, при этом степень формоизменения эа 1 переход увеличивается, что позволяет снизить количество переходов.

Следует отме1ить также и тот факт, что при формообразовании деталей на обтяжном прессе отпадает необходимость в подготовительной операции правки листовой заготовки перед закреплением ее в эажимных губках, что обусловлено возможностью ориентации в пространстве зажимных губок.

Таким образом, при изготовлении обшивок на прессе данным способом удается получить более качественные детали; повысить производительность труда и как итог получить положительный экономический эффект.

Формула изобретения

1. Способ изготовления деталей двойной кривизны, заключающийся в раскрое заготовки, закреплении ее в эажимных губках, изгибе и деформировании эаготсвки усилиями, величину которых рассчитывают исходя из формы детали, о т л и ч а ю щ и йс я тем;что, с целью повышения качества с одновременным повышением производительности, в процессе раскроя боковым кромкам заготовки придают криволинейный контур, деформирование осуществля5 ют одновременным воздействием растягивающих и касательных усилий, при этом ширину заготовки и углы приложения суммарных усилий определяют соответственно по следующим зависимостям;

10 (тк+1+rк)(Хк+1 — X к)

Ln =Lc+

7 ар

Т)+ I +tj

Р =arCtg . ар

Гдв тк +1 tK tJ +1 Х1 — КаСатЕЛЬНЫЕ НаПряжения, прикладываемые соответственно в

20 к+1, к, j+1, )-x точках заготовки, К aSIA

1 — П

3 — " (Зя"„-+а2 з1п 2P) 25

Хк+1, Хк — абСцИССЫ К+ 1; К-й ТОЧКИ; к, n — константы кривой упрочнения

1 материала заготовки;

D — ширина заготовки, равная ширине

30 детали в сечении с координатой у = О, a = 0; кр — заданная деформация растяжения;

a,P — углы охвата детали; ар- растягивающие напряжения, возникающие при растяжении заготовки на ве35 личину ьр длЯ изготовлениЯ деталей двойной кривизны, 2. Обтяжной пресс для изготовления деталей двойной кривизны, содержащий станину с подъемным столом, на котором

4р установлен пуансон, подвижные каретки с растяжными цилиндрами, зажимные губки и устройства для их установки, о т л и ч а юшийся тем, что каждое из устройств для установки зажимных губок, выполнено в ви45 де тягорычажной системы, состоящей из и рядов тягорычажных узлов, каждый 1-й ряд при I=0,1,2...п, содержит 2 узлов, а тягоры-! чажный узел выполнен в виде тяги, неравноплечего рычага и связывающего их

50 сферического шарнира, при этом тяга тягорычажного узла нулевого ряда связана со штоком растяжного цилиндра, концевые тяги шарнирно связаны одним концом с рычагами последнего ряда системы, другим — с

55 эджимными губками, число K0Topblx равнО и+1

2, тяги тягорычажных узлов последующего ряда шарнирно связаны с рычагами тягорычажных узлов предыдущего ряда, при этом число рядов системы Определяют по следующему неравенству

1690901

2 пс пс

ЗЬ Ь

1 и 2 — 1 где Ь с — ширина образующей обтяжного пуансона на сбеге;

Ь вЂ” ширина зажимных губок.

1690901

1690901

1ри3

Составитель Е.Чистякова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор M.Toâòèí

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3882 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5