RU2296642C2

RU2296642C2 - Vessel bottoms producing machine

Info

Publication number: RU2296642C2
Application number: RU2005114862/02A
Authority: RU
Inventors: Абакар Ахмедпашаевич Акаев (RU); Абакар Ахмедпашаевич Акаев
Original assignee: Абакар Ахмедпашаевич Акаев
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2007-04-10
Also published as: RU2005114862A

Abstract

FIELD: machine engineering, namely manufacture of bottoms of pressure vessels, for example shaping cone-like bottoms of barometric mixers in small-batch production.

SUBSTANCE: method is realized by bending blank along profile of shaping punch and not by rolling it around it. Seam is welded after bending when part is still on shaping punch. Such technique of joining ends of bottom body eliminated influence of temperature drops upon structure of bottom. In order to perform local heating of bent portion of cylindrical part of bottom, gas torch is used. It prevents necessity for heating the whole blank. Special changeable holder for bending bottom blank and for imparting to it profile of shaping punch is provided. Said holder includes body where freely rotating pressure rollers are mounted in pivots. Rotation axes of said pressure rollers are parallel to generatrix lines of lateral surface of cone like shaping punch in zone of their touching and they are spaced from them by the same distance.

EFFECT: manufacture of bottoms with minimum capital investments and minimum fluctuations from constructional demands.

2 dwg

Description

Машина для получения днища сосуда, работающего под давлением, предназначена для применения в машиностроении, в частности для формовки конусообразного днища баросмесителя в мелкосерийном производстве.The machine for producing the bottom of a pressure vessel is intended for use in mechanical engineering, in particular for forming a cone-shaped bottom of a mixer bar in small-scale production.

Днище - это полая деталь, которая является неотъемлемой частью почти любого сосуда и аппарата. В зависимости от назначения аппарата и условий его работы применяют днища, различные по форме: выпуклые, конические и плоские.The bottom is a hollow part that is an integral part of almost any vessel and apparatus. Depending on the purpose of the apparatus and the conditions of its operation, bottoms of various shapes are used: convex, conical and flat.

Для большинства сосудов и аппаратов применяются конические отбортованные днища с углом при вершине конуса 90 и 60 градусов. Конические днища диаметром более 1200 миллиметров в большинстве случаев изготовляют путем сварки двух предварительно изготовленных элементов - отбортованной кольцевой и конической частей (В.П.Лукьянов, И.И.Маткава, В.А.Бойко «Штамповка, гибка деталей для сварных сосудов, аппаратов и котлов», М.: Машиностроение, 2003). Сварные швы у сваренных из двух или нескольких частей заготовки должны располагаться относительно оси днища в строго определенных местах. Смещение кромок заготовок днищ не должны превышать 10% толщины листа. Отклонения диаметров в цилиндрической части днищ и относительная овальность допускается не более 1% номинального диаметра. На цилиндрической части днища не допускаются гофры высотой более 2 мм. Утончение стенки отштампованного днища на участке перехода цилиндрической части днища в эллиптическую допускаются в пределах 15% от исходной толщины заготовки.For most vessels and apparatuses, conical flanged bottoms with an angle at the apex of the cone of 90 and 60 degrees are used. Conical bottoms with a diameter of more than 1200 millimeters in most cases are produced by welding two prefabricated elements - flanged annular and conical parts (V.P. Lukyanov, I.I. Matkava, V.A. Boyko “Stamping, bending of parts for welded vessels, apparatuses and boilers ", Moscow: Engineering, 2003). Welds in welded from two or more parts of the workpiece should be located relative to the axis of the bottom in strictly defined places. The offset of the edges of the bottom blanks should not exceed 10% of the sheet thickness. Deviations of diameters in the cylindrical part of the bottoms and relative ovality are allowed no more than 1% of the nominal diameter. Corrugations with a height of more than 2 mm are not allowed on the cylindrical part of the bottom. Thinning of the wall of the stamped bottom at the transition of the cylindrical part of the bottom to elliptical is allowed within 15% of the initial thickness of the workpiece.

Наибольшее распространение при изготовлении днищ получили следующие способы: штамповка на гидравлических или кривошипных прессах, обкатка на специальных обкатных машинах и штамповка взрывом. Целесообразность использования того или иного способа зависит от целого ряда факторов: серийности производства, размеров и формы днищ, технических требований к ним и т.д.The following methods were most widely used in the manufacture of bottoms: stamping on hydraulic or crank presses, break-in on special break-in machines, and stamping by explosion. The feasibility of using one or another method depends on a number of factors: serial production, size and shape of the bottoms, technical requirements for them, etc.

При крупносерийном производстве применяют способ изготовления днищ штамповкой. Этот способ обеспечивает получение детали относительно высокой точности и требуемого качества. Но способ очень сложный и требует применения специальных дорогостоящих прессов двойного действия.In large-scale production, a method of manufacturing bottoms by stamping is used. This method provides details of relatively high accuracy and the required quality. But the method is very complicated and requires the use of special expensive double-acting presses.

Для получения большой номенклатуры крупногабаритных и толстостенных днищ в условиях мелкосерийного производства применяют обкаточные (фланжировочные) машины. Например, известна технологическая установка для ротационной вытяжки деталей цилиндрической, конической, сферической и фасонной форм с последующей завальцовкой и подрезкой торцов модели РТ305 («Каталог промышленного оборудования Рязанского станкостроительного завода», выпуск №3). Обкатка днищ данным способом относится к числу сложных и сравнительно мало изученных процессов в обработке металлов давлением. Поэтому качество и точность размеров днищ в значительной степени зависит от субъективного фактора - квалификации оператора. Процесс обкатки отличается ярко выраженной нестабильностью. Объясняется это тем, что при штамповке центральной части сферы и обкатке борта днища в заготовке возникают тангенциальные напряжения сжатия, которые способствуют течению металла по толщине, т.е получается разнотолщинное днище.To obtain a large range of large and thick-walled bottoms in conditions of small-scale production, break-in (flanking) machines are used. For example, a technological plant is known for the rotational drawing of parts of cylindrical, conical, spherical and shaped shapes, followed by rolling and trimming the ends of the model RT305 ("Catalog of industrial equipment of the Ryazan Machine-Tool Plant", issue No. 3). Break-in of bottoms by this method is one of the complex and relatively little studied processes in the processing of metals by pressure. Therefore, the quality and accuracy of the size of the bottoms largely depends on the subjective factor - the qualifications of the operator. The break-in process is characterized by pronounced instability. This is explained by the fact that when stamping the central part of the sphere and rolling in the side of the bottom in the workpiece, tangential compressive stresses arise that contribute to the flow of metal through the thickness, i.e., a different thickness bottom is obtained.

Также известна машина для получения днища (А.Н.Банкетов, Е.А.Ланский. Кузнечно-штамповочное оборудование, М.: Машиностроение, 1982). Машина включает в себя гидравлический цилиндр, к поршню которого крепят формовочную матрицу, расположенную на неподвижной траверсе-портале. Заготовка устанавливается на формовочный пуансон, который приводится во вращение шпинделем от электродвигателя через редуктор и прижимается сверху формовочной матрицей. Гибка днища производится обкаткой под давлением при помощи давильного ролика. Цилиндрическая часть днища формируется обкаткой торца днища, зажатого между давильным и опорным роликами. Заготовки большой толщины обрабатывают вгорячую, путем нагрева до определенной температуры всей заготовки.Also known is a machine for producing bottoms (A.N. Banquetov, E.A. Lansky. Forging and stamping equipment, M .: Mechanical Engineering, 1982). The machine includes a hydraulic cylinder, to the piston of which a molding matrix is mounted, located on a fixed traverse portal. The workpiece is mounted on a molding punch, which is driven into rotation by a spindle from an electric motor through a gearbox and is pressed from above by a molding matrix. Bending of the bottom is carried out by running under pressure using a pressure roller. The cylindrical part of the bottom is formed by rolling in the end face of the bottom, sandwiched between the pressure and support rollers. Workpieces of large thickness are processed hot by heating to a certain temperature the entire workpiece.

Общим недостатком указанных способов является то, что в качестве заготовок для обкатки применяются цельные или сваренные между собой отдельные части. При этом необходимо сварные швы предварительно зачистить, чтобы они не выходили за плоскость обкатываемой детали и не мешали давильному ролику обкатывать деталь. Кроме того, сварной шов может привести к деформации детали в процессе обкатки, а ведь выше приведены жесткие конструктивные требования, которым должна соответствовать деталь. Следует отметить, что нецелесообразно также при обкатке нагревать всю деталь, когда отгибается только цилиндрическая часть днища. После получения днища его необходимо механически обработать по нижнему срезу (отторцевать), чтобы кромка плотно прилегала к сопрягаемой поверхности и на нее можно было нанести ровный сварной шов.A common drawback of these methods is that as parts for run-in, whole or welded separate parts are used. In this case, it is necessary to pre-clean the welds so that they do not go beyond the plane of the part being rolled in and do not interfere with the pressure roller to run the part. In addition, the weld can lead to deformation of the part during the break-in process, and in fact the above are the rigid structural requirements that the part must meet. It should be noted that it is also inappropriate to heat the entire part when running in, when only the cylindrical part of the bottom is bent. After receiving the bottom, it must be machined along the lower cut (trimmed) so that the edge fits snugly on the mating surface and an even weld can be applied to it.

Техническая задача предлагаемого изобретения - получение отторцованных конусообразного днища сосуда, работающего под давлением, с минимальными капитальными вложениями и отклонениями от конструктивных требований.The technical task of the invention is to obtain a trimmed conical bottom of the pressure vessel with minimal capital investment and deviations from design requirements.

Достигается поставленная задача тем, что заготовка не обкатывается, а выгибается по профилю формовочного пуансона с конической поверхностью, а шов сваривается уже после гибки без снятия детали с формовочного пуансона. При такой технологии соединения торцов корпуса днища конструкцию не будет вести от температурных перепадов. Для локального нагрева места отгибки цилиндрической части днища предусмотрена газовая горелка. При этом отпадает необходимость в нагреве всей заготовки. Для выгибания заготовки днища и придания ему профиля формовочного пуансона предусмотрен специальный сменный прижим. Прижим включает корпус, на котором на валках установлены свободно вращающиеся прижимные ролики. Оси вращения прижимных роликов параллельны образующим конической поверхности конусного формовочного пуансона в месте касания роликов и равноудалены от этих образующих. К каждому профилю формовочного пуансона с конической поверхностью прилагается свой сменный прижим. Заготовка днища выкраивается по чертежу его развертки. Готовое днище представляет собой усеченный конус, нижняя часть которого плавно (с заданным радиусом) переходит в цилиндрическую часть. В комплект баросмесителя входят два таких днища. Одно своим большим основанием приваривается к одному из торцов цилиндрического корпуса баросмесителя, а меньшее основание предназначено для установки загрузочного люка. Второе днище также большим основанием приваривается ко второму торцу цилиндрического корпуса баросмесителя, а меньшее основание предназначено для установки механизма привода ротора баросмесителя.The task is achieved in that the workpiece does not run in, but bends along the profile of the molding punch with a conical surface, and the seam is welded after bending without removing the part from the molding punch. With this technology of connecting the ends of the bottom body, the structure will not lead to temperature extremes. For local heating of the bending point of the cylindrical part of the bottom, a gas burner is provided. This eliminates the need for heating the entire workpiece. To bend the bottom blank and give it the profile of the molding punch, a special interchangeable clamp is provided. The clamp includes a housing on which freely rotating pinch rollers are mounted on the rolls. The axis of rotation of the pressure rollers are parallel to the generators of the conical surface of the conical molding punch at the point of contact of the rollers and are equidistant from these generators. Each profile of the molding punch with a conical surface has its own interchangeable clip. The bottom blank is cut out according to the drawing of its sweep. The finished bottom is a truncated cone, the lower part of which smoothly (with a given radius) passes into the cylindrical part. The mixer kit includes two of these bottoms. One with its large base is welded to one of the ends of the cylindrical body of the mixer, and the smaller base is designed to install a loading hatch. The second bottom is also welded with a large base to the second end of the cylindrical housing of the mixer, and the smaller base is designed to install the drive mechanism of the rotor of the mixer.

Чертеж машины для получения днища сосуда приведен на фиг.1. На фиг.2 приведена конструкция сменного прижима.The drawing of the machine for obtaining the bottom of the vessel is shown in figure 1. Figure 2 shows the design of the interchangeable clip.

Машина для получения днища сосуда включает в себя станину 1 с наклонными колоннами 2. На одной колонне установлено устройство отгибки 3 цилиндрической части днища. Оно включает в себя гидроцилиндр 4 для подвода к заготовке днища 5 давильного ролика 6. Устройство отгибки цилиндрической части днища установлено на ползуне 7 и поднимается по направляющим 8 гидроцилиндром 9. Устройство отгибки установлено на оси 10 и меняет угол наклона при помощи гидроцилиндра 11, установленного на ползуне. На второй колонне на ползуне 12 с фиксатором (на чертеже не указан) установлен сменный прижим 13, подводимый гидроцилиндром 14. На станине установлен шпиндель 15 с установленным на нем формовочным пуансоном 16 с конической поверхностью. Пуансон вращается электродвигателем 17 через редуктор 18. Под формовочным пуансоном размещен свободно вращающийся опорный ролик 19. Согнутое по профилю и сваренное по шву днище прижимается к формовочному пуансону съемной крышкой 20 и затягивается гайкой 21. Место отгиба цилиндрической части днища нагревается газовой горелкой 22.The machine for obtaining the bottom of the vessel includes a bed 1 with inclined columns 2. On one column is installed a device for bending 3 of the cylindrical part of the bottom. It includes a hydraulic cylinder 4 for supplying a press roller 6 to the bottom workpiece 5. The bending device for the cylindrical part of the bottom is mounted on the slider 7 and lifts along the guides 8 by the hydraulic cylinder 9. The bending device is mounted on the axis 10 and changes the angle of inclination by means of the hydraulic cylinder 11 mounted on crawler. On the second column, on a slider 12 with a lock (not shown in the drawing), a removable clamp 13 is mounted, supplied by the hydraulic cylinder 14. A spindle 15 with a forming punch 16 with a conical surface mounted on it is installed on the bed. The punch is rotated by the electric motor 17 through the gearbox 18. Under the molding punch, a freely rotating support roller 19 is placed. The bottom bent along the profile and welded along the seam is pressed to the molding punch with a removable cover 20 and tightened with nut 21. The bend of the cylindrical part of the bottom is heated by a gas burner 22.

Сменный прижим (см. фиг 2) включает в себя корпус 23, на осях 24 которого установлены свободно вращающиеся прижимные ролики 25. Прижим снабжен проушинами 26 для соединения со штоком прижимного гидроцилиндра. Такое шарнирное соединение позволяет равномерно прижать все ролики к поверхности заготовки. Оси вращения А прижимных роликов расположены параллельно образующим боковой поверхности формовочного пуансона в месте касания прижимных роликов и равноудалены от них.The replaceable clip (see FIG. 2) includes a housing 23, on the axes 24 of which freely rotating pinch rollers 25 are mounted. The clip is provided with eyes 26 for connecting to the rod of the clamping hydraulic cylinder. This swivel allows you to evenly press all the rollers to the surface of the workpiece. The axis of rotation A of the pressure rollers are parallel to the lateral surface of the molding punch at the point of contact of the pressure rollers and are equidistant from them.

Сменный прижим снабжен центровочными опорными роликами 27 для установки на них заготовки днища и его центровки.The interchangeable clip is equipped with centering support rollers 27 for mounting on them the bottom blank and its alignment.

Машина для получения днища сосуда работает следующим образом.Machine for receiving the bottom of the vessel works as follows.

Плоская металлическая заготовка днища (кольцо с вырезанным сектором) устанавливается на опорные ролики 27 сменного прижима. После этого приводится в действие гидроцилиндр 14. Заготовка зажимается между роликами 25 и формовочным пуансоном 16, прилегая к его боковой поверхности. Причем на заготовку сначала давят прижимные ролики 25, установленные на крайних осях (см. фиг.2), по мере выгибания заготовки, когда поверхность заготовки в пределах ширины охвата сменного прижима прижмется полностью к поверхности формовочного пуансона, к поверхности заготовки прижимаются и ролики, установленные на средней оси. После этого приводится во вращение шпиндель 15 совместно с формовочным пуансоном с конической поверхностью, причем для симметричной гибки шпиндель, используя реверсивный механизм, вращается попеременно то в одну, то в другую сторону, постепенно увеличивая угол вращения (например, сначала на 15 градусов в обе стороны, потом на 30 градусов и т.д до 180 градусов). Заготовка постепенно выгибается и в конце процесса обкатки всей своей поверхностью прилегает к боковой поверхности формовочного пуансона. На этом процесс обкатки заканчивается. Заготовка принимает форму усеченного конуса, и на место стыка накладывается сварной шов, не снимая заготовки с формовочного пуансона. После завершения процесса обкатки приступают к отгибке цилиндрической части днища В. Для этого предназначено устройство отгибки 3. Установив ее на нужной высоте и под заданным углом при помощи гидроцилиндров 9 и 11, к сформированному днищу подводится при помощи гидроцилиндра 4 давильный ролик 6. Постепенно подавая вперед устройство отгибки и меняя его угол наклона, давильный ролик выгибает по радиусу нижнюю часть днища, прижимая ее к вращающемуся опорному ролику 19. При этом днище вращается вместе с формовочным пуансоном. Для фиксации днища на формовочном пуансоне в процессе отгибки устанавливается крышка 20, притягиваемая гайкой 21. Для облегчения отгибки нижняя часть конусного днища нагревается до необходимой температуры газовой горелкой. После отгибки цилиндрической части днища его вращающийся нижний срез торцуется торцовочным механизмом (на чертеже не указан). Торцовочный механизм представляет собой установленный в резцедержателе подрезной резец, снабженный механизмом подачи, и идентичен известному механизму подачи резца токарного станка. Готовое днище снимается с машины отвинчиванием гайки 21 и снятием крышки 20.A flat metal billet of the bottom (ring with a cut sector) is mounted on the support rollers 27 of a removable clip. After that, the hydraulic cylinder is actuated 14. The workpiece is clamped between the rollers 25 and the molding punch 16, adjacent to its side surface. Moreover, the pressure rollers 25 mounted on the extreme axes are first pressed on the workpiece (see FIG. 2), as the workpiece bends, when the surface of the workpiece, within the sweep width of the change clamp, is pressed completely to the surface of the molding punch, the rollers mounted on the middle axis. After that, the spindle 15 is rotated together with the molding punch with a conical surface, and for symmetrical bending, the spindle, using a reversing mechanism, rotates alternately from one to the other, gradually increasing the rotation angle (for example, first by 15 degrees in both directions , then 30 degrees, etc. to 180 degrees). The workpiece gradually bends and at the end of the break-in process abuts against the side surface of the molding punch. This is where the break-in process ends. The workpiece takes the form of a truncated cone, and a weld is applied to the joint, without removing the workpiece from the molding punch. After the running-in process is completed, bending of the cylindrical part of the bottom B is started. For this purpose, the bending device 3 is designed. Having installed it at the desired height and at a given angle using the hydraulic cylinders 9 and 11, a pressure roller 6 is brought to the formed bottom using the hydraulic cylinder 4. the bending device and changing its angle of inclination, the pressure roller bends along the radius of the lower part of the bottom, pressing it to the rotating support roller 19. In this case, the bottom rotates together with the molding punch. To fix the bottom on the molding punch during the bending process, a cover 20 is mounted, attracted by the nut 21. To facilitate bending, the lower part of the conical bottom is heated to the required temperature by a gas burner. After bending the cylindrical part of the bottom, its rotating lower slice is trimmed with a trimming mechanism (not shown in the drawing). The trimming mechanism is a cutting tool mounted in the tool holder, equipped with a feed mechanism, and is identical to the known mechanism for feeding the cutter of a lathe. The finished bottom is removed from the machine by unscrewing the nut 21 and removing the cover 20.

Claims

A machine for producing a bottom of a vessel, comprising a bed with columns mounted on it and a bending device with a pressure roller, a hydraulic cylinder, a rotating molding punch with a conical surface, a support roller, a drive mechanism, a gas burner, characterized in that the machine is equipped with a trimming mechanism and interchangeable clip, made in the form of a housing with eyes, in which freely rotating pinch rollers, centering support rollers are mounted on the axes, and the eyes are pivotally connected to the hydraulic cylinder rod, and the axes rashchenija pinch rollers parallel to the generators of the conical surface of the punch in the place of contact rollers and equidistant from these generators.