Спосіб виготовлення складних однопрофільних структур

Запропонований винахід відноситься до технології виготовлення металевих профільних виробів і може бути використаний для виготовлення, наприклад, дискретних комірчастих заповнювачів багатошарових конструкцій. Металеві профільні вироби, заповнювачі, а також деякі механізми можуть складатись з конструкцій однакового профілю необхідної форми, утворюючи просту або складну просторову структур у. До простої структури можна віднести гофровані листи та стрічки, що профільовані тільки в одному напрямку. Складні просторові однопрофільні структури утворюються з'єднанням простих (гофрованих) стр уктур в об'ємну конструкцію або профілюванням листової заготовки в декількох напрямках. До таких структур, відповідно, відносяться сотові і комірчасті конструкції. Описаний спосіб виготовлення сотових конструкцій [Берсудский В. Е., Крысин В. Н.. Лесных С. И. Производство сотовых конструкций - М.: Машиностроение. 1966. - 282с; гл.5, ст.129-131, табл.5.1.; гл.6, ст..256, табл.6.4], що включає утворення дренажних і складальних отворів, по крокове профілювання паралельних гофр згином листової заготовки з подачею її в одному напрямку, складання окремих гофрованих заготовок в пакети і з'єднання їх в єдин у сотову стр уктур у за допомогою клею або зварювання. Недоліком цього способу є те, що його неможливо використати для отримання дискретної комірчастої структури, оскільки утворенні гофри неможливо профілювати в інши х напрямках, через їх жорсткість. Близьким до запропонованого є спосіб утворення витяжкою рівнорозташованих виступів прямокутної форми в металевій стрічці, який включає, попередню неповну витяжку виступів з притиском недеформованих частин і двох дільниць в зонах виступів, прилеглих до їх менших сторін, кінцеве формоутворення локальним зусиллям деформації в згаданих зонах [А. С. №1655608 Б.И. №22 - М., 1991г., кл.5В21D22/00]. Подача заготовки відбувається покроковою в одному напрямку. В результаті отримується гофро-комірчаста структура. Недоліком цього способу є те, що при витяжці форма, крок і висота профілювання обмежуються пластичними властивостями матеріалу заготовки. Тому дискретні комірчасті структури [Деклараційний патент України №28158А., опубл. б'юл. "Промислова власність", 2000р, №5-11, кл. В32В3/12] виготовити цим способом неможливо. В основу винаходу поставлено задачу збільшення можливості профілювання і виготовлення різноманітних по формі, кроку і висоті складних однопрофільних структур шляхом утворення формуючих отворів з обраними конфігурацією, розмірами, спрямованістю і кроком один від одного, наступного профілювання в різних напрямках по осях між формуючими отворами і калібрування форми профілю одночасно в зоні найбільшої кількості профілів з подачею структури в будь-якому з напрямків попереднього їх профілювання. На Фіг.1 зображена частина листової заготовки із круглими складальними отворами., та формуючими отворами в вигляді квадратів. На Фіг.2 теж саме, формуючі отвори мають вигляд ромбів. На Фіг.3 - схема профілювання в першому напрямку і вид з торця отриманого профілю (вгорі), а також вигляд зверху профільованої заготовки (внизу). На Фіг.4 - схема профілювання в другому напрямку. Звер ху, лівор уч, повздовжнє розташування виступів і впадин інструменту профілювання, праворуч - поперечний розріз А -А і вигляд профілю стр уктури з торця. На Фіг.5 - складна однопрофільна структура, вид зверху. На Фіг.6 - схема калібрування форми профілю (сферичної). На Фіг.7 показані приклади складних однопрофільних структур у вигляді дискретних комірчастих заповнювачів з різним пірамідальним профілем (аксонометрія). Спосіб виготовлення має послідовність наступних те хнологічних операцій: 1) Утворення (пробивання) круглих складальних 2 і формуючих отворів 3 з обраними конфігурацією, розмірами, напрямком і кроком в листовій заготовці 1, розміри якої, в свою чергу, обираються з врахуванням коефіцієнту усадки Кy по кожному з напрямків x і у H æ aö K iy = 1 + × tgç ÷ (1) ti è2ø де: Н - висота структури, мм; tі - відстань між вершинами профілів структури по осях jc і у, мм; a - кут на хилу бічної поверхні профілю до площини основи, град. Усадка, ще може визначатись, як: (2) Diy = ti - ti ,мм де: `ti - початковий крок отворів, відстань між осями перемичок заготовки, мм. Конфігурація формуючих отворів може бути круглою, овальною, еліпсною, ромбічною, три-, чотири-, п'яти, шестикутною в залежності від заданого профілю структури, який може бути конічним, сферичним, пірамідальним (три-, чотири-, п'яти-, шестигранним). Розміри отворів призначаються конструктивно в залежності від кроку `ti і параметрів b, с, Н. Спрямованість формуючих отворів визначається кутом нахилу β (Фіг.2) однієї з осей симетрії отвору до осі перемички. Він призначається залежно від форми бічних перемичок та параметрів b, с. Крок `ti, Фіг.1 і Фіг.2 визначається наступними залежностями: H ti = b + c + (3) sin(a) або æaö t i = t i + H × tg ç ÷ (4) è 2ø де: b, с - відстані між вершинами або сторонами формуючих отворів, мм. В результаті операції отримали листову (стрічкову) заготовку з круглими технологічними і формуючими отворами визначеної конфігурації. 2) Покрокове профілювання штампуванням або прокаткою листової заготовки з подачею і усадкою її вздовж осі x (Фіг.3). Отримуємо гофровану стр уктур у висотою Н 1 і кутом нахилу a. 3) Покрокове профілювання штампуванням або прокаткою поперек гофрованої структури з подачею і усадкою її вздовж осі у (Фіг.4 і Фіг.5). Формуючі отвори дозволяють перемичкам вільно зміститись і надати потрібної форми профілю структури, при цьому отвори змінюють свою конфігурацію. Отримуємо складну однопрофільну стр уктур у, профільовану в дво х напрямках і яка с дискретною комірчастою. 4) Калібрування форми профілю штампуванням або прокаткою. Це торкається надання конічної або сферичної форми профілю (фіг.6), які неможливо отримати на попередніх операціях. При формоутворенні, беруть участь тільки бічні перемички профілю і тому калібрування штампуванням може відбуватись одночасно по всій поверхні структури і всі х напрямках. Калібрування прокаткою є покроковим і його можна проводити у будь-якому напрямку одержаної структури. В результаті операції одержуємо дискретну комірчасту стр уктур у з профілем конічної або сферичної форми. Таким чином, утворення на листовій заготовці формуючих отворів з визначеною конфігурацією, розмірами, спрямованістю і кроком один від одного, з наступним профілюванням у різних напрямках, а також калібрування форми профілю одночасно в зоні найбільшої кількості профілів з можливістю подачі структури в любому напрямку дозволяє виготовити різноманітні по формі, кроку і висоті складні однопрофільні структури типу дискретних комірчастих. На підставі цього, робимо висновок, що поставлена задача - збільшення можливостей профілювання і виготовлення різноманітних складних однопрофільних структур, виконується. Запропонованим способом було виготовлено складну однопрофільну структур у двохрівневого дискретного комірчастого заповнювача з профілем у вигляді пірамідальних чотирьохграних виступів і ромбовидними формуючими отворами (зразок додається). Параметри структури: Н=25мм - висота структури, мм; tx=t y=31мм - відстань між вершинами профілів структури по осях χ і у, мм; a=59° - кут нахилу бічної поверхні профілю до площини основи; A=550мм - ширина структури; B=830мм - довжина структури. 1. Утворення отворів в листовій заготовці: 1.1. Визначення параметрів заготовки і отворів. Коефіцієнт усадки Ку по кожному з напрямків x і у H æaö K x = K y = 1 + × tg ç ÷ = 1,44. ti è2 ø Таким чином розміри листової заготовки: ширина – А1=А*K x=550*1,44»800мм; довжина – Β1=B*Ky=830*1,44*1200мм. Складальні отвори круглі - діаметром 4мм. Конфігурація формуючих отворів - ромбічна (Фіг.2). Розміри ромба - велика вісь 23мм, мала вісь 16,5мм, радіуси заокруглення вершин по великій осі - 1,5мм, по малій осі - 3мм. Розміри перемичок с=5+0.2мм, b=10+0.2мм. Спрямованість формуючих отворів - кут β=45°. Початковий крок отворів: æ aö H t x = t y = ti + H × tgç ÷ = b + c + = 44,6мм 2ø sin(a ) è 1.2. Пробивання отворів. Інструмент - пробивний штамп послідовної дії. Обладнання-прес КЕ2330 або ДГ2436А. Подача покрокова по довжині 1200 мм. Пробивання одночасно двох рядів технологічних і дво х рядів формуючих отворів по всій ширині 800мм Отримуємо листову заготовк у з пробитими отворами, (Фіг.2). 2. Профілювання (гофрування) в одному напрямку. Оснастка - штамп для першого згину. Обладнання - прес П6328Б або ДГ2436А. Можливе застосування профільованих вальців і прокатного устаткування. Подача заготовки покрокова по довжині 1200мм. Проводиться згин одного ряду по всій ширині 800мм. Отримуємо гофровану структур у, (Фіг.3), Н1=12,5мм; tx=31мм; a=59°; B=830мм. 3. Профілювання (гофрування) в другому напрямку. Оснастка - штамп для другого згину. Обладнання - прес П6328Б або ДГ2436А. Можливе застосування профільованих вальців і прокатного устаткування. Подача заготовки покрокова поперек гофр, вздовж ширини 800мм. Проводиться згин одного ряду по всьому розміру 830мм. Отримуємо дискретну комірчасту структур у, (Фіг.4 А-А, Фіг.5), Н=25мм; tx=f y=31мм; a=59°; A=550мм. 4. Калібрування для пірамідальної форми профілю не проводилось.