Способ получения заготовок из профильных труб и устройство для его реализации

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, может быть использовано для обработки профильных труб квадратного, прямоугольного сечения, в частности для изготовления завитков, вензелей для арок, ворот, оград и др. Заготовке изделия придают заданное поперечное сечение деформацией ее исходного профиля с последующей резкой на заготовки заданной длины. Перед резкой заготовки видоизменяют ее поперечное сечение, предпочтительно по всей длине, путем образования как минимум на двух противоположных сторонах заготовки декоративных ребер жесткости определенной высоты, предпочтительно двух на каждой стороне, посредством прокатывания вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах. Способ реализован посредством устройства, содержащего верхнюю матрицу с пуансоном, выполненным с возможностью осевого перемещения в матрице, две ответные полуматрицы с ножами, установленные на расстоянии друг от друга, равном или примерно равном ширине пуансона в зоне реза. Наружный профиль матрицы и полуматриц в зоне взаимодействия с заготовкой выполнен с обеспечением возможности образования в зоне реза прямолинейного или практически прямолинейного участка с переходными зонами от упомянутого участка к основному материалу. Расширяются технологические возможности и обеспечивается получение заданного профиля по всей длине заготовки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

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

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, может быть использовано в мебельной промышленности для обработки профильных труб квадратного, прямоугольного сечения, в частности для изготовления завитков, вензелей для 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 А, 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.

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

Известен штамп для резки трубчатых заготовок, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, подвижный нож, расположенный в ползушке, смонтированный с возможностью вертикального перемещения от ползуна пресса в корпусе, установленном на нижней плите, неподвижный нож, размещенный в корпусе, а также оправки (а.с. СССР №562391, МПК: B23D 23/00, 1976).

Недостатком известного штампа является низкая стойкость ножей, что снижает эффективность работы штампа и его долговечность.

Известен штамп для резки трубчатых заготовок, содержащий верхнюю и нижнюю плиты, подвижный нож, расположенный в ползушке, смонтированной с возможностью вертикального перемещения от ползуна пресса в корпусе, установленном на нижней плите, неподвижный нож, размещенный в корпусе, и оправки, при этом подвижный и неподвижный ножи расположены в гнездах, выполненных, соответственно, в ползушке и в корпусе, и установлены с возможностью поворота в них по мере износа. (патент РФ №2376112, МПК: B23D 21/00, B23D 35/00, B26D 3/16).

Штамп работает следующим образом. В трубу вставляют оправку, устанавливают в отверстие неподвижного ножа и затем перемещают в штампе на оправку подвижного ножа до упора в торец выталкивателя. При ходе от ползуна пресса ползушки вниз подвижный нож опускается и отрезает часть трубы в виде кольца. При дальнейшем ходе ползушки, выталкиватель своим скосом находит на скос копира и отрезанная часть трубы удаляется из полости подвижного ножа.

При обратном ходе ползушки подвижный и неподвижный ножи совмещаются и штамп готов для нового рабочего цикла.

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, преимущественно прямоугольного сечения, согласно изобретению перед резкой заготовки видоизменяют ее поперечное сечение, предпочтительно по всей длине, путем образования как минимум на двух противоположных сторонах заготовки декоративных ребер жесткости, предпочтительно двух на каждой стороне, посредством прокатывания вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах, затем как минимум один конец, предпочтительно оба конца заготовки, деформируют по непрокатанным сторонам и обрезают до требуемой длины.

В варианте использования способа при прокатке высоту ребра выбирают из соотношения h=(0,6-1,2)δ, предпочтительно h=(0,8…1)δ, где: h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширину 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.

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 ребра, 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 ребер, и в этом случае предварительная прокатка практически не сказывается на условиях деформации профиля при образовании криволинейных профилей, что приводит к образованию гофров 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.

В варианте применения способа в зоне реза заготовку деформируют таким образом, что декоративные ребра жесткости соприкасаются или практически соприкасаются между собой, образуя при этом прямолинейный или практически прямолинейный участок с переходными зонами от упомянутого участка к основному материалу, причем длину упомянутого прямолинейного участка выбирают из соотношения L≈l₁+l₂+l₃, где: L - общая длина образованного прямолинейного участка, l₁ - длина прямолинейного участка до линии реза, l₂ - длина прямолинейного участка после линии реза, l₃ - ширина реза, после чего производят резку трубы на заготовки, при этом длину переходного участка выбирают из соотношения L₁=(3…6)S, предпочтительно 4…5, где: S - ширина профиля трубы.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при его дальнейшем уменьшении ухудшаются условия захватывания деформированного участка гибочным устройством и, кроме этого, ухудшается внешний вид изделия.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при его дальнейшем увеличении происходит увеличение длины деформированного участка, что приводит к ухудшению внешнего вида изделия.

В варианте применения способа угол наклона образующей от точки начала прямолинейного участка к основному металлу выбирают равным 3-6°, предпочтительно 4°.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при его дальнейшем уменьшении происходит увеличение длины деформированного участка, что приводит к ухудшению внешнего вида изделия.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при его дальнейшем увеличении ухудшаются условия захватывания деформированного участка гибочным устройством и, кроме этого, ухудшается внешний вид изделия.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для деформации заготовки в зоне реза, фиг.2 - верхняя матрица с пуансоном, на фиг.3 - нижние полуматрицы с ножами, на фиг.4 - поперечное сечение трубы после прокатки перед резкой, на фиг.5 - внешний вид трубы после деформации боковых стенок в аксонометрии, на фиг.6 - внешний вид трубы после деформации перед резкой.

Для реализации указанного способа предложено устройство, содержащее верхнюю матрицу 1 с пуансоном 2, выполненным с возможностью осевого перемещения в матрице 1, две ответные полуматрицы 3 и 4 с ножами 5 и 6 соответственно, установленные на расстоянии друг от друга равном или примерно равном ширине пуансона 2 в зоне реза. Наружный профиль матрицы 1 и полуматриц 3 и 4 в зоне взаимодействия с заготовкой-трубой 7 выполнен таким образом, что при деформации заготовки из трубы, в зоне реза, образуется прямолинейный 8 или практически прямолинейный участок с переходными зонами 9 и 10 от упомянутого участка к основному материалу. На заготовке 7, перед резкой, предварительно выполняют ребра 11.

Предложенный способ при помощи предложенного устройства реализуется следующим образом.

Предварительно сдеформированную трубу, на противоположных стенках которой образованы ребра 11, вставляют между верхней матрицей 1 и двумя ответными полуматрицами 3 и 4 и перемещают матрицы навстречу друг другу. При перемещении матрицы 1 происходит деформация заготовки 7 таким образом, что в зоне реза образуется прямолинейный 8 или практически прямолинейный участок с переходными зонами 9 и 10 от упомянутого участка к основному материалу. Деформацию производят до тех пор, пока ребра 11 не соприкоснутся или практически не соприкоснутся между собой. Одновременно с деформацией, происходит резка заготовки 7 пуансоном 2, выполненным с возможностью перемещения в матрице 1 и взаимодействующим своими рабочими поверхностями с ножами 5 и 6.

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 заготовок из профильных труб, включающий придание профильной трубе заданного поперечного сечения предпочтительно по всей ее длине путем прокатывания вовнутрь части стенки трубы как минимум на двух противоположных сторонах с образованием ребер жесткости и последующую резку профильной трубы на заготовки заданной длины, отличающийся тем, что перед резкой деформируют как минимум один конец профильной трубы по непрокатанным сторонам до соприкосновения между собой ребер жесткости с образованием прямолинейного участка с переходными зонами от упомянутого участка к основному материалу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ребра жесткости образуют на двух противоположных сторонах.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформируют оба конца профильной трубы.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что 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.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что высоту ребра выбирают из соотношения h=(0,8…1)δ, где h - высота ребра, δ - толщина стенки трубы, а ширину прокатываемой части стенки трубы - из соотношения (5,8…6,2)δ, где S₁ - ширина прокатываемой части стенки трубы, S - ширина профиля трубы, а δ - толщина стенки трубы.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирование профильной трубы перед резкой и ее резку на заготовки осуществляют с помощью режущего устройства, содержащего верхнюю матрицу с пуансоном, выполненным с возможностью осевого перемещения в матрице, две ответные полуматрицы с ножами, установленные на расстоянии друг от друга, равном ширине пуансона в зоне реза, при этом наружный профиль матрицы и полуматриц в зоне взаимодействия с заготовкой выполнен с возможностью образования при деформировании профильной трубы в зоне реза прямолинейного участка, длина которого составляет L=l₁+l₂+l₃, где L - общая длина образованного прямолинейного участка, l₁ - длина прямолинейного участка до линии реза, l₂ - длина прямолинейного участка после линии реза, l₃ - ширина реза, и переходными участками от упомянутого прямолинейного участка к основному материалу, длина которых выбрана из соотношения L₁=(3…6)S, где S - ширина профиля трубы.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что длина переходного участка выбрана из соотношения L₁=(4…5)S, где S - ширина профиля трубы.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол наклона образующей от точки начала прямолинейного участка к основному металлу выбирают равным 3- 6°.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что угол наклона образующей от точки начала прямолинейного участка к основному металлу выбирают равным 4°.

10. Устройство для получения заготовок из профильных труб способом по п.1 или 6, содержащее верхнюю матрицу с пуансоном, выполненным с возможностью осевого перемещения в матрице, две ответные полуматрицы с ножами, установленные на расстоянии друг от друга, равном ширине пуансона в зоне реза, при этом наружный профиль матрицы и полуматриц в зоне взаимодействия с заготовкой выполнен с возможностью образования при деформировании профильной трубы в зоне реза прямолинейного участка длиной, составляющей L=l₁+l₂+l₃, где L - общая длина образованного прямолинейного участка, l₁ - длина прямолинейного участка до линии реза, l₂ - длина прямолинейного участка после линии реза, l₃ - ширина реза, и переходных зон от упомянутого участка к основному материалу длиной, составляющей L₁=(3…6)S, где S - ширина профиля трубы.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью образования при деформировании профильной трубы в зоне реза переходной зоны, составляющей L₁=(4…5)S, где S - ширина профиля трубы.