Projekt typu giętej matrycy i analizy intensywności gięcia

  Dzięki szerokiemu zastosowaniu matrycy giętej typu "gęsiej szyi" w dziedzinie tłoczenia, koszt produkcji zakrzywionych uformowanych części jest znacznie zmniejszony. Jednocześnie pojawia się problem uszkodzenia formy podczas używania łabędzia szyjamatryca gnąca stała się powszechnym problemem bezwładności w warsztacie produkcyjnym, a uszkodzenia są spowodowane niewystarczającą konstrukcją formy i nierozsądną konstrukcją formy.

  1. Analiza procesu części

  Na przykładzie kolumny kolejowej wagonów towarowych szczegółowo opisano proces projektowania i analizę siły zginanej gęsiej szyny. Rysunek 1 pokazuje przekrój bocznej kolumny wagonu eksportowego. Thegrubość wynosi 12 mm. Materiał to Q450NQR1. Stal o wysokiej wytrzymałości i odporna na korozję dla wagonów kolejowych ma długość 2530 mm. Przebieg procesu to: śrutowanie, malowanie → cięcie → cięcie → niwelowanie → gięcie → przechowywanie.

  Jak pokazano na rys. 2, proces gięcia jest podzielony na 4 etapy. Podczas gięcia w kroku 4 odgryza się tryb zginania na gęsiej szyjce. W związku z tym w procesie projektowania matrycy gnącej typu "gęsiej szyi" projekt parametrugiętarka do gęsiej szyi jest wykonywana głównie zgodnie z etapem 4.

  2. Obliczanie siły zginającej

  P - całkowita siła zginająca, N

  B - szerokość gięcia, mm

  δ - grubość materiału, mm

  σb - wytrzymałość na rozciąganie, MPa

  R - wewnętrzny promień gięcia, mm

  Siła zginająca wymagana do obliczenia części wynosi 5930 kN, co oznacza, że ​​matryca do gięcia musi wytrzymać nacisk 5930 kN z maszyny do gięcia.

Rysunek 1 - Sekcja bocznej kolumny

  3. Zasada projektowania formy

  Jak pokazano na etapie gięcia 4 na fig. 2, jeżeli nie ma części o konstrukcji typu "gęsia szyja", obrabiany przedmiot będzie kolidował z trybem zginania podczas procesu gięcia, tym samym kończąc zginanie i uniemożliwiając obrabianie przedmiotu.powstały. Zasadą konstrukcyjną formy typu "gęsiej szyjki" jest zastosowanie części typu "gęsia szyja" w celu uniknięcia metody projektowania formy, w której przedmiot obrabiany koliduje z formą podczas procesu formowania.

Rysunek 2 - Schemat kroku gięcia kolumn bocznych

  4. Podstawowe określenie parametrów formy

  Jak pokazano na fig. 3, schematyczny wykres gnącej matrycy typu "gęsia szyja", w której mimośrodowy rozmiar L łabędzia szyja i wymiar szerokości t łabędzia szyja są kluczowymi parametrami wpływającymi na wytrzymałość matrycy. Aby spełnić wymaganiapotrzeby kształtowania części, początkowa konstrukcja szerokości "gooseneck" wynosi 50 mm, a mimośrody typu "gooseneck" L powinna wynosić (t / 2 + 2,5) mm, gdzie t jest wymiarem szerokości sekcji formy najdalej od środka ciśnienia, tj. t = 50 mm.

Rysunek 3 - Schemat ideowy analizy stanu naprężeń w przekroju A-A

  5. Analiza intensywności

Przeprowadzono analizę wytrzymałości części typu "gęsia szyja" formy. Oprócz nacisku wywieranego przez maszynę do gięcia forma jest poddawana momentowi zginającemu spowodowanemu przez ciśnienie w części gęsia szyja. Wybierzsekcja A-A łapy szyja do analizy wytrzymałości i wykonać obliczenia równania kolumnowego: analiza wytrzymałości części typu "gęsia szyja", oprócz nacisku maszyny gnącej, również poddaje sięciśnienie w części "gęsiej szyi". Moment zginający. Jak pokazano na rys. 4, analiza stanu naprężenia A-A odcinka niebezpiecznego "łabędzia szyja" pokazuje, że szerokość przekroju wynosi t, odległość w pionie między środkiem naciskugiętarka i środek ciężkości odcinka A-A to L, a nacisk zapewniany przez giętarkę na matrycę gnącą wynosi F, Siła F0 reakcji przedmiotu na matrycę zginającą, moment zginający sekcji jest równy M, orazistnieje możliwość złamania w punkcie B sekcji. Po analizie rysowany jest uproszczony schemat stanu siły przekroju pokazanego na rysunku 4A-A.

Rysunek 4 - Stan naprężenia przekroju A-A

  σ1 - naprężenie generowane przez siłę zewnętrzną F0

  σ2 - naprężenie generowane przez moment zginający

W równaniu (5) W jest współczynnikiem przekroju gięcia. Ponieważ sekcja A-A to prostokąt o wysokości t i długości h, czyli w = t2h / 6.

  Ze wzoru (2), M = F0 × L, i podstawiamy W i M do wzoru:

  t - grubość przekroju A, mm

  L - odległość w pionie między środkiem nacisku maszyny do gięcia a środkiem ciężkości odcinka A, mm

  h - długość matrycy gnącej, mm

  Podstawienie wartości σ1 i σ2 do równania (3) daje σ3 jako:

  σ3 - suma momentu zginającego i naprężenia generowanego przez M i siłę zewnętrzną F0

  F1 - Maksymalne naprężenie, które może wytrzymać niebezpieczna sekcja A-A formy

  δs - granica plastyczności materiału w trybie zginania

  Podstawienie wyniku σ3 wzoru (7) do formuły (8) w celu uzyskania F1

  We wzorze (9) α jest współczynnikiem bezpieczeństwa, zwykle o wartości od 1,1 do 1,2. W tych obliczeniach przyjmuje się α = 1,15, a wartości α i F1 zastępują formułę (9):

  δs = 450 MPa, h = 2530 mm, t = 50 mm, L = 27,5 mm, podstawiony w wzór (10), wartość F2 wynosi 1553t, co oznacza, że ​​zaprojektowana sekcja A-A z dużą siłą zginającą może wytrzymać naprężenie 1553t. Wartość jest znacznie większa niż siła zginającaformowania części, która może spełnić wymagania formowania części.

  6. Optymalizacja strukturalna

  Zgodnie z powyższymi wynikami obliczeń, naprężenie niebezpiecznego odcinka A-A wynosi 15530 kN, czyli jest znacznie większe niż siła zginająca przedmiotu obrabianego, tworząc 5930 kN, która może spełniać wymagania formowania przedmiotu obrabianego.

  Jednakże, w celu dalszego zmniejszenia pracochłonności operatora i zmniejszenia kosztów wytwarzania formy, konieczne jest zoptymalizowanie projektu formy tak, aby mogła ona zaspokoić realizację produktu, zmniejszyć

  intensywność pracy operatora i zmniejszyć koszty produkcji formy.

  Zgodnie ze wzorem (10), naprężenie występujące w niebezpiecznej sekcji A-A jest związane z granicą plastyczności σs materiału formy, grubością t odcinka A, długością h trybu zginania i odległością pionową Lpomiędzy środkiem nacisku maszyny do gięcia a środkiem ciężkości odcinka A. Ponieważ materiał formy zwykle nie ulega zmianie, to znaczy, że σs jest wartością stałą; długość przedmiotu obrabianego wynosi 2530 mm, co jest również stałą wartością L =t / 2 + 2,5; więc zmienna we wzorze jest tylko t, a wartość t jest stopniowo optymalizowana:

  Przeliczaj, zmieniając wartość t z 50 na 30:

  Ponownie oblicz wartość t z 30 na 25 dla ponownego obliczenia:

  Przelicz ponownie, zmieniając wartość t z 25 na 20:

  Zgodnie z powyższymi wynikami obliczeń można zauważyć, że F32 jest mniejsza niż maksymalna siła zginająca formowania części, F12 i F22 są większe niż maksymalna siła zginająca formowania części, ale formaKoszt produkcji jest niski, co jest wygodne dla operatora do montażu i demontażu formy, więc ostatecznie ustalono, że niebezpieczna sekcja A-A formy ma szerokość 25 mm. Grubość roboczej częścipozostała część formy jest zaprojektowana zgodnie z 25 mm. Krzywa gęsiej szyi jest nadmiernie zakrzywiona, aby uniknąć miejscowej koncentracji naprężeń. Rozmiar interfejsu formy i wyposażenia można zaprojektować zgodnie z mocowaniemmechanizm urządzenia.

  7. Weryfikacja efektu

  Praktyka udowodniła, że ​​forma może wytrzymać stan naprężeń wygiętej części, a jej sztywność i wytrzymałość może zaspokoić rzeczywiste potrzeby produkcyjne. W celu dostosowania się do głównej melodii dzisiejszej wysokiej wydajności, niskich kosztów, w szybkim tempiewarsztat wytwarzania części, projektowanie formy jako źródło kosztów wejściowych jest ważnym składnikiem kosztu części. Proces formułowania i obliczania można promować i stosować w procesie projektowania formy typu "gęsiej szyjki".

  8. Wniosek

  Niebezpieczna sekcja gęsiej matrycy jest najdalsza od środka nacisku. Pod warunkiem, że pewien materiał formy i struktura formy, wytrzymałość niebezpiecznego odcinka jest proporcjonalna do grubościwymiar niebezpiecznej sekcji.