Учебное пособие 800606

3.1.3. Способы изготовления гнутых профилей

Применение гнутых профилей из листового и полосового металлопроката взамен профилей, получаемых непосредственно прокаткой, дает возможность существенно снизить вес выпускаемой продукции. Гнутые профили, форма и размеры которых регламентированы Государственным стандартом, изготавливаются специализированными заводами путем изгиба в универсальных штампах, устанавливаемых на специальные листогибочные прессы, путем изгиба на специальных профилегибочных машинах с поворотной траверсой и с помощью роликовых профилировочных машин.

Область применения того или иного способа изготовления гнутых профилей зависит от их формы, размеров, толщины исходного материала и масштаба производства. Поперечные сечения гнутых профилей приведены на (рис. 3.16). Рассмотрим перечисленные способы получения гнутых профилей.

Изготовление гнутых профилей на специальных листогибочных прессах

Изготовление гнутых профилей из листового и полосового металлопроката на специальных листогибочных прессах при помощи универсальных штампов широко применяется в целом ряде металлообрабатывающих предприятий серийного и сельскохозяйственного машиностроения, вагоностроительных заводов, авиационных заводов и т.д. При помощи данного способа гибки получают самые разнообразные по форме и размерам профили, некоторые из них приведены на рис. 3.17, а. Длина гнутых профилей достигает 6-ти метров, а толщина изгибаемой заготовки 10 мм и более.

131

Рис. 3.16. Примеры сечений гнутых профилей

132

переходы и штампы, применяемые для изготовления гнутых профилей цилиндрической формы.

Изгиб профилей выполняется на специальных листогибочных кривошипных прессах давлением до 4500 кН. Эти прессы, как правило, двухстоечные, открытого типа с длинным узким столом и ползуном.

Гибка в универсальных гибочных штампах обладает рядом достоинств: простотой, дешевизной и универсальностью применяемых штампов, удобством эксплуатации, легкостью и быстротой переналадки инструмента. Наряду с этим имеются и недостатки, а именно: пониженная точность размеров изгибаемого профиля по сравнению с размерами профилей, получаемых в специальных штампах с прижимным устройством; многопереходность при гибке сравнительно простых профилей, снижающая производительность труда.

Изготовление гнутых профилей путем профилирования на роликовых профилировочных станах

Профилирование представляет собой процесс непрерывного постепенного пластического изгиба ленты при помощи последовательно расположенных нескольких пар вращающихся роликов, имеющих профиль образующей.

При помощи профилирования получают, как правило, тонкостенные замкнутые и незамкнутые профили со сложной формой в основном в автомобильной промышленности для изготовления окантовочных и декоративных деталей. На отечественных автомобильных заводах путем профилирования изготавливается до 60 различных профилей толщиной 0,5 – 2 мм, шириной от 3 до 100 мм, из которых получаются до 130 наименований различных деталей.

Кроме того, методом профилирования изготавливают гнутые профили из алюминия и других металлов толщиной до 6 мм при ширине заготовки до 500 мм, применяемые при производстве железнодорожных вагонов, кузовов грузовых автомашин, сельскохозяйственных машин и др. В РФ имеется профилировочный стан, на котором профилируются листы

134

толщиной до 3 мм, шириной до 2000 мм со скоростью 30 м/мин.

Профилирование выполняется с помощью специальных профилировочных станов, рабочим органам которых являются гибочные ролики, расположенные последовательно друг за другом (рис. 3.18).

Лента, проходя между роликами, постепенно изгибается, приобретая требуемую форму. Изменение формы поперечного сечения происходит не только между роликами, но и вне их, лента деформируется уже на подходе к роликам. Профилировочные станки имеют до 20 пар роликов, что дает возможность получать много различных переходных форм профилируемой ленты. Гибочные (профилировочные) ролики подразделяются на основные и вспомогательные.

Оси основных роликов расположены горизонтально, а оси вспомогательных роликов – вертикально. Вспомогательные ролики служат для боковой подгибки, а также для направления заготовки.

В процессе профилирования площадь поперечного сечения заготовки остается неизменной и в этом заключается принципиальное отличие профилирования от проката. В процессе профилирования происходит некоторая развальцовка (уширение) ленты, которую необходимо принимать во внимание при расчете ширины заготовки (ленты). Согласно практическим данным, величина развальцовки зависит от толщины ленты и колеблется в пределах 3 – 8 % (чем толще лента, тем развальцовка больше).

Величина минимально допустимых радиусов изгиба поперечного сечения профиля равна 2 – 3 м толщинам ленты. При необходимости получения меньших радиусов изгиба в ленте (в месте изгиба) выдавливается канавка глубиной h 0,3a при помощи специальной реборды, изготовленной за

одно целое с одним из верхних гибочных роликов (рис. 3.19).

135

существенно увеличивается. Поэтому при гибке профилированных заготовок, сортового металлопроката и труб применяют специальные приемы и оборудование, обеспечивающие отсутствие названных дефектов.

Гибка на специализированных станках с поворотным столом

Тонкостенные профили, полученные путем профилирования на роликовых машинах, изгибаются при помощи специальных станков, работающих по принципу наматывания. В качестве приема можно привести конструктивную схему профилегибочного станка для гибки окантовочных деталей, стекол дверей автомобиля (рис. 3.20). Этот станок имеет поворотный стол 1 и пневматический или гидравлический цилиндр 6, на штоке поршня 5 цилиндра закреплен нажимной ролик или нажимная колодка 4. На столе станка установлен шаблон 3, форма и размеры которого соответствуют внутреннему контуру изгибаемой детали.

Профилированная заготовка одним концом прикрепляется к шаблону зажимом 2, после чего стол машины начинает поворачиваться и наматывать заготовку на шаблон, которая в течение всего процесса гибки прижимается к шаблону роликом или колодкой. После выключения давления в цилиндре колодка (или ролик) отодвигается в исходное положение под действием пружины 6.

Гибка с растяжением Относительно толстостенные профили (преимуществен-

но сортовой металлопрокат и прессованные заготовки) изгибаются с одновременным растяжением вдоль продольной оси. Радиус изгиба таких заготовок велик и величина пружинения – существенна. В результате гибки с растяжением в поперечном сечении изгибаемой заготовки могут полностью отсутствовать нормальные сжимающие напряжения, действующие в окружном направлении, вследствие чего устраняется причина появления складок и существенно уменьшается пружинение. При этом нейтральный слой напряжений смещается в сторону сжатых волокон и при определенных условиях может быть вооб-

138

ще выведен за пределы поперечного сечения изгибаемой заготовки.

Рядом исследователей установлено, что изменение кривизны и угла изгиба в результате действия упругих деформаций пропорционально величине приложенного изгибающего момента. Поэтому при изгибе с растяжением необходимо уметь определять такие условия деформирования, при которых в изгибаемой заготовке возникает минимальный изгибающий момент, так как только в этом случае пружинение будет минимальным.

Рис. 3.20. Схема машины с поворотным столом

139

Для стадии линейного чистопластического изгиба неупрочняющейся заготовки Е.А.Попов предложил формулу для определения внешнего изгибающего момента М в функции растягивающей силы N и в функции величины смещения С нейтрального слоя напряжений

С помощью приведенной формулы можно установить, что с увеличением растягивающей силы изгибающий момент, необходимый для пластического изгиба заготовки, уменьшается, а величина смещения увеличивается. При N a S ней-

тральный слой напряжений совмещается с внутренней поверх-

заготовки будет испытывать напряжение одного знака.

Более детальное исследование процесса изгиба с растяжением было выполнено Е.Н. Мошниным и М.Н. Горбуновым. В результате этих исследований были установлены расчетные формулы для определения главных параметров технологического процесса гибки, а именно: упругих деформаций (пружинения) и силовых условий деформирования, и самое главное, установлены характер и степень влияния основных факторов на величину этих параметров. Рассмотрим эти расчетные формулы и проанализируем их.

Упругие деформации (пружинение), возникающие после изгиба с растяжением, М.Н. Горбунов предлагает определить с помощью формулы

140