Библиографическое описание:

Сердюк А. И., Сердюк И. А. Разделение фасонных профилей методом сдвига [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г.). — М.: Буки-Веди, 2012. — С. 89-93. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/55/2932/ (дата обращения: 11.12.2017).

Разработана методика и алгоритм расчета ориентации фасонного профиля относительно ножей на примере П-образного профиля. Разработана программа расчета направления отрезки П-образного профиля с учетом его геометрической формы и размеров.

Ключевые слова: отрезной штамп, отрезка сдвигом, фасонный профиль, выбор направления отрезки, методика расчета.


Постановка проблемы.

Разделение фасонного сортового проката способом отрезки сдвигом применяется в серийном и массовом производстве заготовок и готовых изделий. Данный способ обеспечивает наиболее высокую производительность, безотходность процесса, а при правильном выборе технологических параметров и высокое качество поверхности разделения.

Разрабатывая технологический процесс отрезки сдвигом специалисты сталкиваются с рядом проблем связанных как с выбором схем отрезки [1-3], так и определением их параметров [2]. Принято различать геометрические и силовые параметры технологического процесса отрезки. При этом под геометрическими параметрами понимают параметры, определяющие взаимное расположение разрезаемого профиля и ножей [3]. Такими параметрами при отрезке заготовок простой формы (круг, квадрат, шестигранник) являются поперечный зазор zп между профилем и ножом, продольный угол наклона профиля относительно ножа и осевой зазор между ножами . Если данный способ разделения применяется к фасонным профилям (уголок, швеллер и др.) то дополнительно к перечисленным геометрическим характеристикам необходимо отнести положение профиля относительно ножей [4]. Это связано с тем, что при отрезке фасонного профиля зона пластического разделения его отдельных элементов будет иметь различную протяженность, что в свою очередь может привести к образованию торцевых дефектов: вырыв, зарез, закол [2]. При этом не следует забывать и о том, что ориентация профиля влияет не только на геометрическую точность, но и на энергосиловые параметры процесса.

Анализ последних исследований и публикаций.

Решение поставленных выше проблем в технической литературе относится, в основном, к профилям простой формы поперечного сечения (полоса, квадрат, круг, шестигранник и др.). Так Соловцов С.С. в работе [2] рекомендует располагать профиль таким образом, чтобы размер сечения прутка в направлении реза был меньше, чем в перпендикулярном направлении. При этом по возможности придавать профилю такое положение, при котором под действием ножей в нем возникали бы сжимающие напряжения.

Роганов Л.Л. в работе [5] основным критерием наилучшего расположения сортовой заготовки принимает силу разделения, основываясь на площади поверхности хрупкого разрушения, которая образовалась в момент скола при разделении. Чем больше поверхность скола соответственно меньше сила разделения при этом качество поверхности разделения не оценивается.

Однако, если для профилей простой формы выполнить рекомендации авторов [2,5] не вызывает трудностей, то для фасонных профилей, например П-образных не представляется возможным. Например, расположение П-образного профиля относительно ножа полкой неприемлемо для стенки и наоборот.

Цель статьи - разработать методику расчета параметра определяющего направления отрезки фасонного П-образного профиля, обеспечивающую наилучшее качество поверхности разделения с учетом его геометрических характеристик.

Изложение основного материала.

В качестве критерия оценки качества поверхности разделения выступает осевой зазор , который в значительной мере определяет угол величину дефектов в поверхности разделения [2].

Рассмотрим схему отрезки фасонного П-образного профиля с поперечным сечением швеллера (рис. 1), состоящего из центральной стенки толщиной и двух боковых одинаковых полок толщиной . Углы между внутренними поверхностями стенки и полок обозначим .

При вертикальном перемещении ножа наибольший размер сечения в направлении движения ножа представлен отрезком MN. При малом значении угла такое направление неприемлемо, если высота боковых полок существенно превышает толщину стенки . Если нож движется под углом к стенки, то протяженность сечения в направлении движении ножа для левой полки характеризуется отрезком QN, стенки DB, правой полки BF. При этом в правой угловой зоне общая протяженность длины реза характеризуется отрезком DF.

Соотношение между размерами отрезков и углом движения ножавзаимосвязаны. При нахождении оптимального значения угла реза, когда абсолютный осевой зазор постоянный необходимо исходить из оптимальной разности между максимальной и минимальной протяженностью реза сечения стенки и полки в правой угловой зоне. Эта разность равна длине отрезка DF.

Рис. 1. Схема отрезки поступательно движущимся ножом открытого профиля
П-образного сечения.


Длину отрезка FD определим из подобия треугольников DFЕ и BFС. Определим углы этих треугольников: ; ; .

Определим стороны треугольника ВСД.

Сторона ВС:

. (1)

По теореме синусов стороны FC и BF определяем из следующих выражений:

(2)

Тогда

(3)

Угол определим из условия минимума длины отрезка FD, т.е.

После дифференцирования и преобразований получим:

. (4)

Если полки перпендикулярны (=0), то уравнение (4) имеет вид:

. (5)

В этом случае:

рад. (6)

Когда полки имеют одинаковую толщину , то оптимальным считается направление, при котором угол 1 = 450.

Часть угловой зоны, расположенной над линией FD, где размер сечения в направлении движения ножа резко отличается от размеров части сечения в том же направлении, расположенной ниже линии FD, сравнительно небольшая. Поэтому оптимальным может оказаться такое направление движения ножа, которое обеспечит равенство отрезков DВ и BF. С учетом выражения (2), получим уравнение для определения оптимального угла 1, по этому критерию:

. (7)

Для выбора оптимального угла по критерию минимума отрезка FD и критерию DВ = BF уравнения (4) и (7) должны быть решены численно. Анализируя уравнения (4) и (7) видно, что для определения оптимального направления движения подвижного ножа необходимо варьировать параметр в диапазоне от до при известных геометрических параметрах профиля.

При этом варьирование параметра осуществляется с малым шагом и продолжается до выполнения условий (4) и (7) с заданной точность.

Блок - схема алгоритма вычисления оптимального направления движения подвижного ножа для фасонного П-образного профиля изображена на рис. 2.

Рис. 2. Блок схема алгоритма вычисления оптимального направления движения подвижного ножа для фасонного П-образного профиля.

Для выполнения численных расчетов необходимы следующие начальные параметры:

  1. - толщина стенки П-образного профиля, мм;

  2. - толщина вертикальных полок П-образного профиля, мм;

  3. - угол раскрытия вертикальных полок, град;

  4. - шаг варьирования параметра , рад;

  5. - начальное значение вирируемого параметра , рад;

  6. - конечное значение вирируемого параметра , рад;

  7. - заданная точность вычисления;

  8. - критерий оптимальности, где один из двух критериев оптимальности и .

Параметры 1 - 3 и 7 - 8 задаются пользователем, а параметры 4 - 6 задаются программно. На рис. 3 изображен общий вид окна программы, разработанный на основе алгоритма (рис. 2) с использованием визуального средства программирования Visual Basic 6.0. Для удобства работы с программой пользователь может ввести толщины полок П-образного профиля и или выбрать их отношение из диапазона значений (см. рис. 4).

Рис. 3 Общий вид окна программы для определения оптимального направления движения подвижного ножа.

Рис. 4 Выбор отношений из диапазона значений.

Выводы

  1. Предложена и теоретически обоснована методика определения наилучшего направления отрезки при поступательном движении ножа фасонного П-образного профиля, имеющего разную толщину стенки и полок.

  2. Установлено, что отрезка фасонных П-образных профилей должна выполняться не перпендикулярно к полке или стенки, а под некоторым к ней углом .

  3. Разработана программа расчета оптимального угла для П-образного профиля по одному из двух критериев: минимальной протяженности сечения в направлении отрезки; равенства длин сечений в направлении отрезки на отдельных элементах П-образного профиля.


Литература:

  1. Соловцов С. С. Производство точных заготовок отрезкой и вырубкой / С. С. Соловцов // Кузнечно-штамповочное производство. – 2005. – № 9. – С. 22–24.

  2. Соловцов С.С. Безотходная резка сортового проката в штампах. – М.: Машиностроение, 1985. – 175с.

  3. Коваленко В.Ф. Анализ схем холодной резки сортового проката сдвигом // Кузнечно-штамповочное производство. – 1968. – №5. – с. 18-21.

  4. Сердюк А.И. Исследование напряженно-деформированного состояния металла в штампах со сложным движением ножей и совершенствование технологии отрезки П-образных профилей: Дис. ... канд. тех. наук. Мариуполь. 2004. - 156 с.

  5. Роганов Л. Л. Разделение сортового проката больших поперечных сечений способом отрезки сдвигом / Л. Л. Роганов, Д. С. Карнаух, Н.В. Чоста // Обработка материалов давлением : сб. науч. тр. – Краматорск : ДГМА, 2010. – № 2 (23). – С. 137–141.


Основные термины (генерируются автоматически): П-образного профиля, фасонного П-образного профиля, движения подвижного ножа, оптимального направления движения, поверхности разделения, направления движения подвижного, качество поверхности разделения, движения ножа, направлении движения ножа, направления отрезки, отрезки сдвигом, оптимального угла, сортового проката, размер сечения, способом отрезки сдвигом, осевой зазор, отрезки фасонного П-образного, определения оптимального, фасонного профиля, определения оптимального направления.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос