Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТРЕЗКИ ЗАГОТОВОК ДЛЯ ШТАМПОВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПАНЕЛЕЙ ОТ РУЛОНА ТОНКОЛИСТОВОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано для штамповки различных панелей из листовых материалов, преимущественно для отрезки крупных заготовок сложной конфигурации от широкого рулона для последующего изготовления из этих заготовок пространственных крупногабаритных кузовных панелей автомобилей, тракторов, сельхозмашин, бытовой и другой техники на прессах простого, двойного и тройного действий, а также на многопозиционных прессах-автоматах.

Известен традиционный способ однорядной отрезки от широкого рулона, рулона, ленты или полосы заготовки прямоугольной конфигурации с размерами, соответствующими развертке готовой пространственной панели в плане с учетом особенностей пластического деформирования заготовки и технологического припуска на полуфабрикате при штамповке этой панели. Этот способ отрезки заготовок опубликован в книге: Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - СПб.: Машиностроение, 1979, с.285, рис.251, а. Далее из этой прямоугольной заготовки осуществляют многооперационную штамповку сложной пространственной панели по технологии, описанной в книге: Технология изготовления автомобильных кузовов: Учебное пособие для машиностроительных техникумов. Под общей редакцией Д.В. Горячего. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990, табл.1, с.41.

Недостатком известного способа отрезки заготовок является то, что после отрезки заготовки прямоугольной конфигурации и последующей штамповки из нее пространственной панели велики отходы, за счет которых излишне увеличиваются норма расхода материала на одну панель и себестоимость изготовления панели. Кроме того, при вытяжке крупногабаритных пространственных кузовных панелей, например наружной панели капота с плоскостью симметрии, соответствующей плоскости симметрии автомобиля, с двумя симметрично расположенными задними закругленными углами из прямоугольной заготовки соответствующие два угла такой заготовки ухудшают условия вытяжки этих двух задних закругленных углов панели капота, что приводит к разрывам заготовки при вытяжке этих двух углов панели капота, снижению точности панели, нестабильности процесса вытяжки и остановке автоматической линии штамповки для наладки процесса и ликвидации разрывов заготовки.

Известен способ малоотходной вырубки заготовки по патенту RU №2295414, МПК B21D 28/06 с приоритетом от 18.07.2005, в котором заготовки вырубают при помощи цилиндрического пуансона со скошенной гранью.

Недостаток технического решения в этом патенте заключается в наличии отхода, отрезка которого усложняет и снижает стойкость штампа для вырубки заготовок, этот отход сложно удалять со штампа для вырубки заготовок, отход снижает коэффициент использования материала при штамповке заданной панели.

Технической задачей изобретения является расширение технических возможностей при осуществлении процесса листовой штамповки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заготовки отрезают от широкого рулона по одной за каждый ход пресса без отхода при помощи штампа по симметричной относительно оси широкого рулона линии, верхняя часть этой линии начинается с прямой, эту прямую продолжают кривой с определенным геометрией штампуемой из этой заготовки панели радиусом кривизны, кривую продолжают прямой, повернутой от вертикали против часовой стрелки, эту прямую продолжают кривой, которую продолжают вертикальной прямой до оси широкого рулона, а нижняя часть линии отрезки заготовок от оси симметрии широкого рулона до нижней стороны широкого рулона симметрична верхней части линии отрезки заготовок.

Заготовки из листового материала в виде широкого рулона, ленты или полосы отрезают по данному способу при помощи оснастки, ножей, штампа с пуансоном и матрицей на прессах или прессах-автоматах, на ножницах, на лазерной, плазменной и других установках.

На чертежах показаны варианты способа отрезки заготовок от широкого рулона при различных параметрах линии отрезки. Широкий рулон обозначен позицией 1, а отрезанная от него заготовка - позицией 2.

По 1-му варианту (фиг.1) на оборудовании в виде раскройной линии с прессом и установленным на прессе штампом для отрезки заготовок от широкого рулона способ осуществляется следующим образом. Широкий рулон 1 шириной b и с продольной осью симметрии х на расстоянии b/2 от нижней и верхней сторон широкого рулона подается на рабочую поверхность штампа. При ходе ползуна пресса с помощью верхнего и нижнего ножей штампа отрезают заготовку 2 по верхней части ABCDEF линии ABCDEFGHIJK отрезки заготовки сначала в виде верхней прямой АВ, повернутой от вертикали вокруг точки В по часовой стрелке, острый угол β между этой прямой АВ и верхней стороной широкого рулона в направлении против часовой стрелки больше β_lim для исключения нежелательного затягивания прилегающего к точке А острого края заготовки в зазор между верхним и нижним ножами со снижением стойкости ножей и потерей точности размеров заготовки. Проведенными на производстве экспериментами установлено, что для основных применяемых в автомобилестроении тонколистовых низкоуглеродистых сталей величина предельного угла β_lim составляет 3°. Из последней точки В прямой АВ отрезку продолжают по сопряженной в этой точке В и вогнутой по отношению к направлению подачи широкого рулона кривой ВС с определенным геометрией штампуемой из этой заготовки панели и переменным вдоль кривой ВС радиусом кривизны. Из последней точки С кривой ВС отрезку продолжают по сопряженной в этой точке С средней прямой CD, повернутой от вертикали вокруг этой точки сопряжения С против часовой стрелки в направлении подачи широкого рулона и образующей с осью симметрии широкого рулона острый угол α в направлении часовой стрелки. Из последней точки D прямой CD отрезку продолжают по сопряженной в этой точке D и выпуклой в направлении подачи широкого рулона кривой DE с определенным геометрией штампуемой из этой заготовки панели и переменным вдоль кривой DE радиусом кривизны. Из последней точки Е кривой DE отрезку продолжают по сопряженной в этой точке Е и ортогональной к оси х симметрии широкого рулона нижней вертикальной прямой EF до этой оси х симметрии широкого рулона. А отрезку заготовки по нижней части FGHIJK линии АВ-CDEFGHIJK отрезки заготовки, а именно от оси х симметрии широкого рулона до нижней стороны широкого рулона, продолжают зеркально относительно верхней части ABCDEF линии ABCDEFGHIJK отрезки заготовки и симметрично относительно оси х симметрии широкого рулона.

С целью повышения стойкости ножей штампа в точках сопряжении прямой и кривой на линии отрезки заготовки ABCDEFGHIJK касательная к кривой совпадает с прямой.

Параметры линии отрезки заготовки и шаг подачи широкого рулона определяют по результатам расчетов, экспериментов и моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки в компьютерной системе Маге корпорации MSC Software (США), в программе AutoForm фирмы AutoForm (Швейцария) и других программах, а затем уточняют на производстве при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки.

Аналогично способ реализуется при подаче широкого рулона как слева направо, так и справа налево, а также при использовании ленты, рулона или полосы вместо широкого рулона.

По сравнению с отрезкой прямоугольных заготовок длиной Т, определяемой геометрией штампуемой из этой заготовки панели, во всех вариантах заявленного способа может быть использован расчет шага t отрезки заготовок 2, который уменьшают на величину а захода контура предыдущей заготовки внутрь контура последующей заготовки и рассчитывают по формуле

t=Т-а.

Данный способ применим и на оборудовании, на котором перемещается широкий рулон по отношению к штампу, и на оборудовании, на котором перемещается штамп по отношению к широкому рулону, и на оборудовании, на котором перемещаются и штамп, и широкий рулон.

Возможность экономии материала по данному способу может быть реализована при штамповке наружных и внутренних панелей таких кузовных панелей легковых и грузовых автомобилей, как наружные и внутренние панели капота и крышки багажника, панель крыши и другие. Левый и правый контуры этих панелей в плане близки к параллельным прямым линиям, благодаря чему появляется возможность применять широкий рулон без обрезки его боковых сторон. А передний и задний контуры этих кузовных панелей в плане близки к параллельным дугам окружностей, за счет чего появляется возможность вписывать часть следующей на широком рулоне заготовки в предыдущую заготовку.

По 2-му варианту способа (фиг.2) от широкого рулона 1 отрезают заготовку 2 по линии ABCDEFGHIJK, у которой кривые ВС, DE, GH и IJ являются дугами окружностей радиусов R₂ и R₁, верхняя прямая АВ повернута от вертикали вокруг точки В по часовой стрелке в сторону подачи широкого рулона, острый угол β между этой верхней прямой АВ и верхней стороной широкого рулона в направлении против часовой стрелки равен 45°, а остальные параметры определяют по результатам расчетов, экспериментов и компьютерного моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки и уточняют при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки.

Этот вариант способа применяют для отрезки заготовок для штамповки наружных и внутренних панелей капота, левый и правый контуры которых в плане близки к параллельным прямым линиям, а передний и задний контуры этих панелей в плане близки к параллельным дугам окружностей, когда левый и правый контуры сопряжены с задним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми малого радиуса кривизны, а эти же левый и правый контуры сопряжены с передним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми большого радиуса кривизны.

В этом случае отрезка двух углов заготовки по прямым АВ и JK облегчает вытяжку участков панели на двух задних сопрягаемых кривых малого радиуса кривизны панели в плане из самых напряженных участков заготовки. А два выступающих передних угла заготовки не мешают вытяжке панели на двух передних сопрягаемых кривых большого радиуса кривизны панели в плане, где у заготовки на операции вытяжки имеется большой запас пластичности, и ее разрушение исключено; эти два выступающих передних угла заготовки после операции вытяжки удаляют в отход на операции обрезки технологического припуска.

По 3-му варианту способа (фиг.3) от широкого рулона 1 отрезают заготовку 2 по линии ABCDEFGHIJK, у которой кривые ВС, DE, GH и IJ имеют определенный геометрией штампуемой из этой заготовки панели и переменный вдоль каждой кривой радиус кривизны, верхняя прямая АВ повернута от вертикали вокруг точки В против часовой стрелки в противоположном от подачи широкого рулона направлении, острый угол β между этой верхней прямой АВ и верхней стороной широкого рулона в направлении по часовой стрелке больше 3°, а остальные параметры определяют по результатам расчетов, экспериментов и компьютерного моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки и уточняют при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки.

Этот вариант способа применяют для отрезки заготовок для штамповки наружных и внутренних панелей капота, левый и правый контуры которых в плане близки к параллельным прямым линиям, а передний и задний контуры этих панелей в плане близки к параллельным дугам окружностей, когда левый и правый контуры сопряжены с задним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми большого радиуса кривизны, а эти же левый и правый контуры сопряжены с передним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми малого радиуса кривизны. В этом случае отрезка двух углов заготовки по прямым АВ и JK облегчает вытяжку участков панели на двух передних сопрягаемых кривых малого радиуса кривизны панели в плане из самых напряженных участков заготовки. А два выступающих задних угла заготовки не мешают вытяжке панели на двух задних сопрягаемых кривых большого радиуса кривизны панели в плане, где у заготовки на операции вытяжки имеется большой запас пластичности, и ее разрушение исключено; эти два выступающих задних угла заготовки после операции вытяжки удаляют в отход на операции обрезки технологического припуска.

По 4-му варианту способа (фиг.4) от широкого рулона 1 отрезают заготовку 2 по линии ABCDEFGHIJK, у которой кривые ВС, DE, GH и IJ являются дугами окружностей с определенными геометрией штампуемой из этой заготовки панели радиусами R₂ и R₁, верхняя прямая АВ повернута от вертикали вокруг точки В против часовой стрелки в противоположном от подачи широкого рулона направлении, острый угол β между этой верхней прямой АВ и верхней стороной широкого рулона, в направлении по часовой стрелке, равен 45°, а остальные параметры определяют по результатам расчетов, экспериментов и компьютерного моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки и уточняют при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки. Этот вариант способа применяют для отрезки заготовок для штамповки тех же панелей, что и в варианте 3.

По 5-му варианту способа (фиг.5) от широкого рулона 1 отрезают заготовку 2 по линии ABCDEFGHIJK, у которой кривые ВС, DE, GH и IJ имеют определенный геометрией штампуемой из этой заготовки панели и переменный вдоль каждой кривой радиус кривизны, верхняя прямая АВ перпендикулярна верхней стороне широкого рулона, а остальные параметры определяют по результатам расчетов, экспериментов и компьютерного моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки и уточняют при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки.

Этот вариант способа применяют для отрезки заготовок для штамповки наружных и внутренних панелей капота, левый и правый контуры которых в плане близки к параллельным прямым линиям, а передний и задний контуры этих панелей в плане близки к параллельным дугам окружностей, когда левый и правый контуры сопряжены с задним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми большого радиуса кривизны, а эти же левый и правый контуры сопряжены с передним контуром двумя симметрично расположенными относительно плоскости симметрии автомобиля кривыми тоже большого радиуса кривизны. В этом случае наличие четырех углов на заготовке не мешает вытяжке панели на двух задних и двух передних сопрягаемых кривых большого радиуса кривизны панели в плане, где у заготовки на операции вытяжки имеется большой запас пластичности, и ее разрушение исключено; эти четыре выступающих угла заготовки после операции вытяжки удаляют в отход на операции обрезки технологического припуска.

По 6-му варианту способа (фиг.6) от широкого рулона 1 отрезают заготовку 2 по линии ABCDEFGHIJK, у которой кривые ВС, DE, GH и IJ являются дугами окружностей радиусов R₂ и R₁, верхняя прямая АВ перпендикулярна верхней стороне широкого рулона, а остальные параметры определяют по результатам расчетов, экспериментов и компьютерного моделирования операций штамповки заданной панели из различных конфигураций заготовки и уточняют при отладке штампа для вытяжки полуфабриката панели из этой заготовки. Этот вариант способа применяют для отрезки заготовок для штамповки тех же панелей, что и в варианте 5.

Техническим результатом использования изобретения для всех вариантов, где отрезку фигурных заготовок производят без отходов с заходом контура предыдущей заготовки внутрь контура последующей заготовки, по сравнению с известными способами отрезки прямоугольных заготовок является повышение точности панелей после их штамповки из отрезанных заготовок и производительности штамповки со снижением процента брака и себестоимости изготовления листоштампованных панелей. В целом достигается экономия листового материала на 5…7%.