Способ получения изделий из профильных труб и устройство для его реализации

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано для обработки профильных труб прямоугольного сечения, в частности для изготовления арок, ворот, оград, решеток на окна, элитной и дачной мебели. Видоизменяют поперечное сечение заготовки предпочтительно по всей длине путем образования как минимум на двух противоположных сторонах заготовки декоративных ребер жесткости определенной высоты посредством прокатывания вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах. Используют как минимум два прокатных формовочных диска с прижимным устройством. При этом поперечный профиль как минимум одного диска выполнен из условия обеспечения заданной высоты ребра. Расширяются технологические возможности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в мебельной промышленности для обработки профильных труб квадратного, прямоугольного сечения, в частности для изготовления арок, ворот, оград, решеток на окна, элитной и дачной мебели.

Известен способ гибки длинномерных заготовок на прессах и гибочных роликовых машинах, при использовании которого гибку заготовки производят по участкам с последовательной подачей в гибочное устройство /Сипилин П.М., Зефиров И.В. Обработка корпусной стали. Л.: Судостроение, 1972 г., с.241/.

При гибке первого участка начало заготовки выступает за опору пресса или опорный ролик гибочной машины на величину технологического припуска на гибку.

Припуск предусмотрен во всех случаях гибки таким образом, что после изготовления детали оставшаяся часть припуска идет в отходы, что удорожает значительно способ гибки.

Известен способ получения изделий из профильных труб, при использовании которого заготовку с припуском последовательно по участкам изгибают в гибочном устройстве с опорами, при этом первым изгибают участок, смещенный от конца припуска на 0,25-0,75 расстояния между опорами, затем перед гибкой следующего участка заготовку возвращают назад таким образом, чтобы середина первого участка совпадала с первой по ходу подачи заготовки опорой, после чего заготовку изгибают последовательно по направлению к ее концу (а.с. СССР №1009562 A, МПК B21D 7/00. "Способ гибки длинномерных заготовок", авт. В.А. Тихомиров, М.Н. Ничипоров, Н.И. Бакуткин, Н.В.Фатеев, с приоритетом от 13.07.81 г., бюл. № 13 от 07.04.83 г.).

Недостаток - невозможность изготовления спиралевидных деталей из профильных труб предлагаемым способом, остается гибочный припуск, что приводит к удорожанию способа при изготовлении.

Известно устройство, содержащее приводную поворотную ось с установленным на ней шаблоном и жестко связанными с шаблоном копирами, рабочие поверхности которых эквидистантны рабочей поверхности шаблона, на оси которого установлены взаимодействующие с обеими поверхностями копиров втулки и зажим конца заготовки, при этом шаблон выполнен из неподвижной части с открытым криволинейным пазом и из подвижной части, установленной в криволинейном пазу неподвижной части, привод оси шаблона выполнен в виде закрепленных на ее концах по обе стороны копиров двух планок с продольными отверстиями, одна из которых смонтирована с возможностью периодического взаимодействия с подвижной частью шаблона, а концы оси ролика размещены в продольных отверстиях планок (а.с. СССР №1696044 A1, МПК B21D 7/02, с приоритетом от 31.03.89 г., бюл. №45 от 07.12.91 г. "Устройство для гибки полос и труб", авт. А.И. Миняков, В.В. Пискарева, В.А. Костенко).

Недостаток - невозможность производить гибку труб на угол более 720°. После изготовления детали устройство почти полностью разбирается, дорого в изготовлении, т.к. детали изготавливаются с повышенной точностью, а также низкая производительность.

Известно устройство для гибки полос и труб, содержащее закрепленные на смонтированном на станине приводном валу гибочные копиры, установленный между ними шаблон и сопряженный с ним подпружиненный ролик, при этом на шаблоне смонтирован зажим, где оно снабжено установленным на приводном валу дополнительным копиром, а также двуплечим рычагом и планшайбой, причем дополнительный копир выполнен с профилем, эквидистантным профилю шаблона, планшайба смонтирована на станине с возможностью поворота, ролик смонтирован на планшайбе, двуплечий рычаг шарнирно закреплен на станине, одним плечом сопряжен с дополнительным копиром, а другим шарнирно с планшайбой, а также оно снабжено смонтированными на станине упорами, а в планшайбе выполнена дугообразная прорезь, в которой размещены упоры (а.с. СССР №940915, МПК B21D 7/02 от 24.11.80 г., бюл. №25 от 07.07.82 г., авт. В.Б. Чан, С.С. Толкачев, В.В. Дзямулич, А.М. Цикерман).

Недостаток - невозможность производить гибку профильных труб на угол более 720°.

Известен способ гибки профильных труб, включающий изгибание заготовки последовательно по участкам в гибочном устройстве, при этом перед гибкой две противоположные стороны заготовки прокатывают вовнутрь до заданной глубины и конфигурации, затем изгибаемый конец ее сплющивают по непрокатанным сторонам, вставляют в паз гибочного устройства и производят гибку по непрокатанным сторонам, и устройство для его реализации, содержащее шаблон с рабочей поверхностью и пазом для установки заготовки, гибочный элемент на оси, причем шаблон закреплен на планшайбе, имеющей отверстия для последовательной установки друг за другом вспомогательных шаблонов с рабочими поверхностями, гибочный элемент зафиксирован относительно оси от поворота фиксатором и установлен над планшайбой с возможностью регулирования планки в продольном направлении в направляющей, закрепленной на станине, а в стенке паза шаблона вмонтирован пуансон-фиксатор с острой кромкой для фиксации заготовки (патент РФ №2365450, МПК B21D 7/02 - прототип).

При использовании указанного способа осуществляют изгибание заготовки последовательно по участкам в гибочном устройстве. При этом перед гибкой две противоположные стороны заготовки прокатывают вовнутрь до заданной глубины и конфигурации. Затем изгибаемый конец ее сплющивают по непрокатанным сторонам, вставляют в паз гибочного устройства и осуществляют гибку по непрокатанным сторонам. Для гибки используют устройство, содержащее шаблон с рабочей поверхностью и пазом для установки заготовки, вспомогательные шаблоны с рабочими поверхностями, гибочный элемент на оси. Шаблон закреплен на планшайбе, имеющей отверстия для последовательной установки друг за другом вспомогательных шаблонов. Гибочный элемент зафиксирован относительно оси от поворота фиксатором и установлен над планшайбой с возможностью регулирования планки в продольном направлении в направляющей, закрепленной на станине. В стенке паза шаблона вмонтирован пуансон-фиксатор с острой кромкой для фиксации заготовки.

Основным недостатком указанного способа является то, что при деформации стенок трубы поперечный профиль заготовки образуется произвольной формы, что значительно ухудшает внешний вид изделия.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа получения изделий из профильных труб, применение которого позволит получать заданный профиль по всей длине заготовки.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе получения изделий из профильных труб прямоугольного сечения, включающем видоизменение поперечного сечения трубы, согласно изобретению видоизменение поперечного сечения трубы производят путем образования как минимум на двух ее противоположных сторонах декоративных ребер жесткости прокаткой вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах, при этом высоту упомянутого ребра жесткости выбирают из соотношения h=(0,6-1,2)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширину прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы.

В варианте применения способа, поперечное сечение трубы видоизменяют по всей длине.

В варианте применения способа, декоративные ребра жесткости образуют на двух стенках трубы.

В варианте применения способа, высоту упомянутого ребра жесткости выбирают из соотношения h=(0,8…1)δ, а ширину прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5,8-6,2)δ.

Для реализации указанного способа предложено устройство, содержащее как минимум два прокатных формовочных диска с прижимным устройством, в котором согласно изобретению поперечный профиль как минимум одного формовочного диска выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты декоративного ребра жесткости, определяемой из соотношения h=(0,6-1,2)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, и ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы.

В варианте исполнения, поперечный профиль двух формовочных дисков выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты декоративного ребра жесткости, определяемой из соотношения h=(0,6-1,2)δ, и ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ.

В варианте исполнения, поперечный профиль двух дисков выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты декоративного ребра жесткости, определяемой из соотношения h=(0,8-1,0)δ, а ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5,6-6,2)δ.

В варианте исполнения, как минимум один формовочный диск выполнен разборным, состоящим как минимум из диска, на наружной поверхности которого выполнен профиль для формирования ответного профиля на поверхности трубы, и двух прижимных шайб, установленных с обеих сторон диска и образующих ручей для обрабатываемой заготовки, при этом зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы составляет δ₁=(0,07-0,15)δ, где δ₁ - зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы, δ - толщина стенки трубы.

Верхнее значение указанного соотношения h=(0,6-1,2)δ выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит утонение металла в зоне образования декоративного ребра жесткости, что приводит к ухудшению механических характеристик получаемых изделий; нижнее значение выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит гофрообразование и разрывы ребер профиля при его деформации, что приводит к ухудшению внешнего вида изделия.

Верхнее значение указанного соотношения S₁=S-(5-7)δ выбрано исходя из того, что, при дальнейшем его увеличении происходит выдавливание металла внутри на смежные стенки, что приводит к ухудшению условий деформации заготовки при образовании криволинейных профилей. Кроме этого, ухудшается внешний вид изделия. Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит увеличение ширины декоративных ребер жесткости, и в этом случае предварительная прокатка практически не сказывается на условиях деформации профиля при образовании криволинейных профилей, что приводит к образованию гофр в месте внутренних радиусов и разрывам профиля в месте образования наружных радиусов, что в конечном итоге приводит к ухудшению внешнего вида изделия и снижению его потребительских свойств.

Для реализации указанного способа предложено устройство, содержащее как минимум два прокатных формовочных диска с прижимным устройством, в котором согласно изобретению поперечный профиль как минимум одного диска, предпочтительно двух, выполнен таким образом, что при прокатке обеспечивается высота ребра исходя из соотношения h=(0,6-1,2)δ, предпочтительно h=(0,8…1)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширина прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, предпочтительно (5,8…6,2)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы.

В варианте выполнения устройства, как минимум один формовочный диск выполнен разборным, состоящим как минимум из диска, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнен профиль для формирования ответного профиля на поверхности трубы, и двух прижимных шайб, установленных с обоих боков диска и образующих ручей для обрабатываемой заготовки, при этом зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы составляет на сторону δ₁=(0,07-0,15)δ, где δ₁ - зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы, δ - толщина стенки трубы.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при его дальнейшем уменьшении происходит заклинивание заготовки в ручье за счет того, что при образовании центральной впадины на поверхности трубы и двух ребер жесткости происходит выдавливание металла в стороны к прижимным шайбам, что в конечном итоге приводит к заклиниванию заготовки в прижимных роликах и ухудшению внешнего вида изделия.

При дальнейшем увеличении верхнего значения указанного соотношения происходит выдавливание металла в ручей с искажением получаемого профиля, что в значительной мере также ухудшает внешний вид изделия.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для образования ребер на поверхности трубы, вид спереди, на фиг.2 - рабочая зона дисков в увеличенном масштабе, на фиг.3 - поперечное сечение трубы до деформации с указанием геометрических размеров сечения, на фиг.4 - поперечное сечение трубы после деформации с указанием геометрических размеров сечения.

Для реализации указанного способа предложено устройство, содержащее два прокатных формовочных диска 1 и 2 с прижимным устройством (не обозначено). Поперечный профиль каждого диска выполнен таким образом, что при прокатке обеспечивается высота декоративного ребра жесткости исходя из соотношения h=(0,6-1,2)δ, предпочтительно h=(0,8…1)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширина прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, предпочтительно (5,8…6,2)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы, при этом зазор на сторону между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы составляет δ₁=(0,07-0,15)δ, где δ₁ - зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы, δ - толщина стенки трубы.

Диск 1 выполнен разборным, содержащим один формовочный диск 3, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнен профиль 4 для формирования ответного профиля на поверхности трубы, содержащего впадину 5 и ребра жесткости 6 на поверхности трубы, и двух прижимных шайб 7 и 8, установленных с обеих сторон диска 1 и образующих ручей 9 для обрабатываемой заготовки.

Диск 2 выполнен разборным, содержащим один формовочный диск 10, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнен профиль 11 для формирования ответного профиля на поверхности трубы, содержащего впадину 12 и ребра жесткости 13 на поверхности трубы, и двух прижимных шайб 14 и 15, установленных с обеих сторон диска 2 и образующих ручей 16 для обрабатываемой заготовки.

Предложенный способ при помощи предложенного устройства реализуется следующим образом.

Диски 1 и 2 приводятся во вращение. В образованный ручей подается труба, которая захватывается цилиндрической поверхностью дисков и проталкивается дальше, к выходу из дисков. При движении трубы в ручье диски 1 и 2 своими профилями 4 и 11 соответственно образуют на поверхности трубы по два декоративных ребра жесткости 6 и 13.

Полученную таким образом заготовку разрезают, при необходимости, в заданный размер.

Проведенные автором и заявителем испытания предложенного способа подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений и предложенных критериев.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ получения изделий из профильных труб, применение которого позволит получать заданный профиль по всей длине заготовки.

1. Способ получения изделий из профильных труб прямоугольного сечения, включающий видоизменение поперечного сечения трубы, отличающийся тем, что видоизменение поперечного сечения трубы производят путем образования как минимум на двух ее противоположных сторонах декоративных ребер жесткости прокаткой вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах, при этом высоту ребра выбирают из соотношения h=(0,6-1,2)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширину прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение трубы видоизменяют по всей длине.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ребра жесткости образуют на двух сторонах трубы.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что высоту ребра выбирают из соотношения h=(0,8-1)δ, а ширину прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5,8-6,2)δ.

5. Устройство для получения изделий из профильных труб прямоугольного сечения, содержащее как минимум два прокатных формовочных диска с прижимным устройством, отличающееся тем, что поперечный профиль как минимум одного формовочного диска выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты ребра, определяемой из соотношения h=(0,6-1,2)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, и ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, δ - толщина стенки трубы.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что поперечный профиль двух формовочных дисков выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты ребра, определяемой из соотношения h=(0,6-1,2)δ, и ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5-7)δ.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что поперечный профиль двух дисков выполнен из условия обеспечения при прокатке высоты ребра, определяемой из соотношения h=(0,8-1)δ, а ширины прокатываемой части стенки трубы - из соотношения S₁=S-(5,8-6,2)δ.

8. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что как минимум один формовочный диск выполнен разборным, состоящим как минимум из диска, на наружной поверхности которого выполнен профиль для формирования ответного профиля на поверхности трубы, и двух прижимных шайб, установленных с обоих сторон диска и образующих ручей для обрабатываемой заготовки, при этом зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы составляет δ₁=(0,07-0,15)δ, где δ₁ - зазор между поверхностью прижимной шайбы и стенкой трубы, δ - толщина стенки трубы.