Дослідження напружено-деформованого стану металу у штампах зі складним рухом ножів і удосконалювання технології відрізки П-подібних профілів - Автореферат

Підвищення якості поверхонь розділення профілю, який розрізається, є особливо актуальним при виробництві готових виробів, де відрізка є основною технологічною операцією. досліджено напружено-деформований стан металу в осередку деформації при відрізуванні П-подібних профілів у штампах; уперше розроблений і теоретично обґрунтований метод визначення напрямку відрізки при поступальному рухові ножа фасонних кутових і П-подібних профілів з урахуванням напружено-деформованого стану металу в осередку деформації і геометричних характеристик фасонних профілів; розроблено конструкцію штампа з урахуванням напружено-деформованого стану металу в осередку деформації, що забезпечує якісну відрізку П-подібного профілю за рахунок застосування складного обертально-поступального руху; Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що: розроблено класифікацію рухів рухомого ножа стосовно до схеми не цілком закритої відрізки, яка відрізняється від відомих тим, що дозволяє вибрати рух, який забезпечує якісну відрізку П-подібних профілів з урахуванням напружено-деформованого стану металу в осередку розділення;Уперше виконаний аналіз відомих механічних схем стосовно до П-подібних профілів, визначені фактори, які значно впливають на геометричну точність і якість поверхні розділення, у тому числі: обмеження повороту у вертикальній площині частини, що відрізається, і смуги; Якщо ніж рухається під кутом до центральної полиці, то розмір перерізу для лівої полиці визначається відрізком QN, центральної - відрізком DB, правої - відрізком BF, а в правій кутовій зоні цей розмір змінний. Для визначення контактних сил і напружень, необхідних в енергосилових розрахунках процесу відрізки, використаний метод ліній ковзання при таких допущеннях: деформація при пластичному деформуванні плоска, тобто будемо вважати, що лінійна деформація в напрямку лінії відрізки дорівнює 0; Сила, що діє з боку одиничної довжини смуги на ніж, на першому етапі відрізки визначається як: ,(3) де - вертикальна складова сили на одиничній довжині смуги на межі АС; - сила тертя на контактній поверхні АВ; - пластична постійна металу; - глибина проникнення ножа; - коефіцієнт тертя на контактній поверхні АС; - коефіцієнт тертя на контактній поверхні АВ; - кут, під яким лінії сімейства перетинають межу АВ; - кут повороту смуги. Для визначення кута повороту використовуємо рівняння суми моментів на одиничній довжині смуги щодо центра О: ,(4) де - сила тертя на контактній поверхні АС; - вертикальна складова сили на одиничній довжині смуги на межі АВ.Для розділення фасонного профільного прокату на металургійних і машинобудівних підприємствах використовують різні способи відрізки. Забезпечити геометричну точність, високу якість поверхні розділення при мінімальній собівартості дозволяє група способів відрізки зсувом, яка здійснюється в штампах на пресах. Спроби використовувати цю технологію при розділенні сортових фасонних профілів, зокрема П-подібних, приводить до того, що заготовки, які відрізаються, не відповідають вимогам нормативно-технічної документації. Уперше виконана класифікація рухів рухомого ножа штампів, в основу, якої покладені принцип створення в площині розділення умов, що забезпечують високу якість поверхні розділення. Установлено, що на кут повороту частини, що відрізається, і величину контактного тиску на межі інструмент - заготовка впливає відносний осьовий зазор: при цьому зі збільшенням відносного осьового зазору контактний тиск зменшується, а кут розвороту смуги збільшується.Анализ механических схем и способов разделения открытых профилей на заготовки // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб.наук.пр. О резке полосы параллельными ножмами // Удосконалення процесів та обладнання обробки металів тиском у машинобудуванні та металургії: Зб.наук.пр. О разрезке проката в штампе при сложном движении ножа // Удосконалення процесів та обладнання обробки металів тиском у машинобудуванні та металургії: Зб.наук.пр. Оптимизация технологии отрезки заготовок от полосы П-образного сечения // Удосконалення процесів та обладнання обробки металів тиском у машинобудуванні та металургії: Зб.наук.пр. У наведених роботах автору належить наступне: [1] - сформулював вимоги, що предявляються до механічних схем для забезпечення високоякісної відрізки П-подібних профілів у штампах; [2] - розробив математичну модель для визначення енергосилових і геометричних параметрів процесу на першому етапі розділення, яка відрізняється від відомих тим, що рівняння рівноваги складене з урахуванням сил тертя, які діють на контактних поверхнях осередку деформації; [3] - виконана побудова статично припустимих сіток ліній ковзання на другому етапі розділення.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ У НАСТУПНИХ РОБОТАХ:

Для розділення фасонного профільного прокату на металургійних і машинобудівних підприємствах використовують різні способи відрізки. Забезпечити геометричну точність, високу якість поверхні розділення при мінімальній собівартості дозволяє група способів відрізки зсувом, яка здійснюється в штампах на пресах. Однак, як показав аналіз технічної літератури, область застосування цієї технології обмежена можливістю розділення сортового прокату простої форми (коло, квадрат, смуга, шестигранник). Спроби використовувати цю технологію при розділенні сортових фасонних профілів, зокрема П-подібних, приводить до того, що заготовки, які відрізаються, не відповідають вимогам нормативно-технічної документації.

Уперше виконана класифікація рухів рухомого ножа штампів, в основу, якої покладені принцип створення в площині розділення умов, що забезпечують високу якість поверхні розділення. Доведено, що ці умови можуть створюватися поступальним і обертальним рухами, а також їхніми комбінаціями за рахунок зміни напружено-деформованого стану в осередку деформації.

Уперше запропонований і теоретично обґрунтований метод визначення оптимального напрямку відрізки при поступальному рухові ножа фасонних профілів, які мають полиці різної товщини. Установлено, що відрізування фасонних профілів повинне виконуватися не перпендикулярно до однієї з полиць, а під якимось до неї кутом . При однаковій товщині полиць кутового профілю і кута їхнього розкриття , кут , для П-подібного профілю і кута розкриття його полиць .

Досліджено напружено-деформований стан металу в осередку пластичної деформації при відрізуванні П-подібних профілів. Установлено вплив контактного тертя на глибину поширення пластичної деформації на першому етапі розділення. Зменшення коефіцієнта тертя до значення приводить до збільшення глибини поширення деформації до .

Досліджено характер плину металу на етапі пластичного зсуву для двох випадків: поворот частини, що відрізається, і смуги нічим не обмежений; поворот частини, що відрізається, обмежений опорою. Установлено, що на кут повороту частини, що відрізається, і величину контактного тиску на межі інструмент - заготовка впливає відносний осьовий зазор: при цьому зі збільшенням відносного осьового зазору контактний тиск зменшується, а кут розвороту смуги збільшується. Використання опори для обмеження розвороту частини, що відрізається, доцільно тільки тоді, коли відстань від площини розділення до опори мінімальна і не перевищує . Збільшення вказаного значення приводить до збільшення контактного тиску на межі інструмент - заготовка. При цьому збільшується область пластичної деформації і, як наслідок, погіршується геометрична точність і якість поверхні розділення.

Уперше пояснено й експериментально підтверджено позитивний вплив складного обертально-поступального руху рухомого ножа на геометричну точність і якість поверхні розділення при відрізуванні П-подібних профілів. Установлено, що при відрізуванні П-подібного профілю при складному рухові ножа геометрична точність кожної із шести характеристик відрізаних зразків збільшується на 13 - 63%.

Виконані теоретичні й експериментальні дослідження стали основою розробки конструкції штампового оснащення для виробництва клеми роздільного рейкового скріплення ДСТ 22343-90 з урахуванням напружено-деформованого стану в осередку деформації при складному обертально-поступальному рухові ножів. Конструкція захищена патентом України № 36004А від 16.04.2001. Фактичний річний економічний ефект склав 39 088 грн. Пайова участь автора 27 361 грн. Очікуваний річний економічний ефект склав 2 644 928 грн.

Розроблені в дисертації технологічні і конструктивні рішення при відрізуванні фасонних профілів П-подібного перерізу призначені для розробки технології відрізки в штампах профілів складної геометричної форми, у тому числі гнутих профілів, сортових фасонних, листових гофрованих і спеціального призначення.