Выбор направления отрезки угловых профилей при поступательном движении ножа Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ

Вип. №20

Серiя: Техшчш науки

2010 р.

УДК 621.7.073

Сердюк А.И.*

ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ОТРЕЗКИ УГЛОВЫХ ПРОФИЛЕЙ ПРИ ПОСТУПАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ НОЖА

На основании выполненного анализа влияния относительного поперечного осевого зазора предложена методика расчета направления отрезки при поступательном движении ножей угловых профилей с учетом их геометрических характеристик и относительного осевого зазора, численное значение которого для выбранного материала профиля попадает в область допустимых значений Ключевые слова: отрезной штамп, отрезание смещением, открытый профиль, выбор направления отрезки, методика расчета.

Сердюк O.I. Bu6ip напрямку вiдрiзання кутових профШв при поступальному pyci ножа. На тдстав1 виконаного анал1зу впливу в1дносного поперечного осьового зазору запропонована методика розрахунку напрямку в1др1зання при поступальному рус нож1в кутових профмв з урахуванням гх геометричних характеристик i в1дносного осьового зазору, чисельне значення якого для обраного матер1алу профiлю, потрапляе в область допустимих значень. Ключовi слова: вiдрiзний штамп, вiдрiзання змщенням, вiдкритий профть, вибiр напрямку вiдрiзання, методика розрахунку.

A.I. Serdyuk. Choice of the direction of cutting of corner sections at forward movement of cutter knife. .Based upon the performed analysis of the influence of relative transverse axial gap a technique was proposed for evaluation of cutting direction during forward movement of cutter knives of angular profile, taking into account the geometry of relative axial gap, the numerical value of which is within the permissible range for the chosen profile material.

Keywords: cutting stamp, cutting shift, public profile, choosing the direction the segments, the method of calculation.

Постановка проблемы. При отрезке профилей различного сечения важнейшим требованием является обеспечение необходимого качества получаемых изделий. Качество изделий, получаемых отрезкой, является комплексным понятием и включает геометрическую точность изделия, состояние поверхности разделения, состояние металла в областях, примыкающих к поверхности разделения [1].

Поверхность разделения состоит из двух участков: плоского участка среза, имеющего низкую шероховатость, и криволинейного участка скалывания, имеющего большую поверхность и различные дефекты, наличие и размеры которых зависят от схемы отрезки, параметров и режимов процесса. Важнейшими параметрами процесса является поперечный зазор ZП между наружной поверхностью профиля и внутренней поверхностью ножа, которые должны контактировать при отрезке, и осевой зазор Zoc между ножами [1]. Осевой зазор в значительной

мере определяет угол скоса торца, его плоскостность, величину дефектов в поверхности разделения. Так, только при оптимальных зазорах получают заготовки без заусенцев на торцовых поверхностях и наименьшие отклонения её формы от идеальной [1]. Абсолютный оптимальный зазор имеет одинаковое значение по всему сечению только при отрезке профиля прямоугольного сечения в направлении, которое совпадает с одной из сторон сечения, т.е. - перпендикулярно к опорной стороне. Когда отрезка выполняется ножом, который перемещается неперпендикулярно, т.е наклонно под углом а, к опорной стороне прямоугольного сечения (см. рис. 1), то величина абсолютного оптимального зазора является постоянной только на центральном участке А, а на боковых Б он уменьшается, так как размер сечения в направлении движения ножа V уменьшается. Чтобы обеспечить одинаковое значение относительного зазора m = Zoc / h по

канд. техн. наук, доцент, Приазовский государственный технический университет, г. Мариуполь.

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2010 р. Серiя: Технiчнi науки Вип. №20

всему сечению, абсолютный зазор Zос на этих участках необходимо уменьшать, так как только

в этом случае обеспечиваются одинаковые условия деформирования [1]. Похожая проблема возникает и при отрезке профилей круглого сечения, что требует фасонной заточки режущих поверхностей ножей или наклонного расположения режущей плоскости ножа к плоскости разъема [1].

Анализ последних исследований и публикаций. Технология безотходной отрезки профилей простой формы (круг, квадрат, шестигранник) в штампах методом сдвига достаточно хорошо изучена и классифицирована [1-3]. Выбор траектории относительного смещения отрезаемой части позволяет управлять формообразованием поверхности за счет создания сложного напряженно-деформированного состояния в очаге деформации или изменения физических свойств разделяемого материала. Соловцовым С.С в работе [1] предложены два способа создания постоянного относительного осевого зазора между ножами для прутков круглого и прямоугольного сечений, однако профили более сложной формы - угловые профили в работах не рассматриваются. При этом нет рекомендаций и методик расчета в работах [2-3] для угловых профилей.

Цель статьи - разработка методики расчета направления отрезки при поступательном движении ножей угловых профилей, для которых обеспечить одинаковый относительный зазор без существенного усложнения конструкции ножей, которые движутся поступательно, можно только в отдельных случаях, выбирая подходящее направление перемещения ножа относительно сечения.

Изложение основного материала. Рассмотрим отрезку фасонного профиля - уголка, имеющего полки различной толщины S1 и S 2 (рис. 2).

Угол между полками а . Для определенности будем считать, что S1 > S2. Отрезка перпендикулярно к одной из полок очевидно нецелесообразна, так как приведет к увеличению удельной нагрузки на участке, расположенному против другой полки. Это может привести к осадке этой полки на участках, которые опираются на ножи. Кроме того, абсолютный осевой зазор на этом участке необходимо увеличить, чтобы предотвратить появление трещин.

При одинаковом абсолютном зазоре Zoc относительные зазоры будут обратно пропорциональны размерам полок в направлении движения ножа:

mj = Zoc / hi; m2 = Zoc / (1)

где h - высота сечения в направлении отрезки полки S1; h2 - высота сечения в направлении отрезки полки S2.

Для полок толщиной S1 и S 2 высота сечений определяется из условий:

SS h —; К . (2)

sin а1 sin а2

При заданном значении угла раскрытия полок а определим угол раскрытия одной из полок а2 = а — а1. Решая систему уравнений (1) и (2) относительно m1 и m2 получим:

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2010 р. Серiя: Технiчнi науки Вип. №20

z „ sin а

m1 =

1 .

S

, m2 =

zoc sin(a~ai)

(3)

Рис. 2 - Схема отрезки углового профиля.

Чтобы при одинаковом абсолютном зазоре Zoc обеспечивался одинаковый относительный зазор практически по всему сечению (исключение составят зоны, примыкающие к краям полок) необходимо выполнить условие (4).

S

S

sin а1 sin(a-ai)

(4)

Уравнение (4) позволяет выбрать угол о1, обеспечивающий оптимальные условия деформирования по всему сечению уголка. Из уравнения (4) получим:

а1 = arcsin

S sin а

■Д2 + S 22 + 2S1S

(5)

cosa

Отрезка без существенных дефектов на поверхности разделения возможна при относительных зазорах, численное значение которых для данного материала попадает в некоторую область, т.е. можно указать минимальное тт1п и максимальное ттах значения допустимого относительного зазора. Следовательно, можно выбрать значения т1 и т2 таким образом, чтобы они оба попали в область допустимых значений. Тогда

т2 = Лт1, (6)

где Л = т2 / т1, т.е. отношение выбранных относительных зазоров на различных участках сечения.

При одинаковом значении абсолютно осевого зазора Zoc между ножами на всех участках сечения профиля, который отрезаем, получим:

Z Z

~ (7)

Лт, =-

-. т2 =--—

S2 / sin a2 S2 sin a2

Отсюда следует, что

Sln о

Si

Sln о

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ

Вип. №20

Серiя: Технiчнi науки

2010 р.

или

^п(а-а) -пЬ = 0.

(9)

бш а

Решив уравнение (9) относительно а1, получим:

(10)

Выводы

Предложена методика расчета направления отрезки при поступательном движении ножей угловых профилей с учетом их геометрических характеристик и относительного осевого зазора, численное значение которого для выбранного материала профиля попадает в область допустимых значений, что обеспечивает геометрическую точность отрезаемых изделий и высокое качество поверхности разделения.

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

2. Акаро И. Л. Классификация поковок и технологических переходов горячей штамповки / И. Л. Акаро // Кузнечно-штамповочное пр-во. - 1980. - № 1. - С. 8-11.

3. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т. 2. Горячая объемная штамповка / под ред. Е. И. Семенова. - М.: Машиностроение, 1986. - 592 с.

Рецензент: В.И. Капланов д-р техн. наук, проф., ПГТУ

Список использованных источников:

Статья поступила 5.05.2010