автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка элементов в теории, создание и реализация технологии производства сложных несимметричных гнутых профилей проката

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ Б ОД

УДК 621.771

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРИИ, СОЗДАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ ПРОКАТА

Специальность: 05.03.05 - "Процессы и машины обработки давлением"

Автореферат диссертации на соискание научной степени кандидата технических наук

Донецк - 2000

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Донецком государственном техническом университет! Министерства образования и науки и Донецком институте холодильной техники.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Коновалов Юрий Вячеславович, Донец кий государственный технический университет, профессор кафедры "Обработк; металлов давлением" (г. Донецк)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Тилик Василий Трофимович - начальник прокатно{ лаборатории Центральной лаборатории металлургического комбинат; "Запорожсталь" (г. Запорожье);

кандидат технических наук, доцент Плеснецов Юрий Александрович - доцент кафедры "Обработка металлов давлением" Харьковского государственного технического университета (г. Харьков).

Ведущая организация:

Институт черной металлургии им. З.И.Некрасова HAH Украины, прокатные отделы (г. Днепропетровск).

Защита состоится " т " декабря 2000 г. в 12 часов на заседании специализированного ученого совета Д 11.052.01 Донецкого государственного технической: университета Министерства образования и науки Украины по адресу: 83000 г.Донецк, ул. Артема, 58, 5-й учебный корпус, ауд.353.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донецкого государственного технического университета по адресу: 83000, г.Донецк, ул. Артема, 58, 2-й учебный корпус.

Автореферат разослан у ноября 2000 года.

Ученый секретарь специализированного ученого совета Д 11.052.01, доктор технических наук, профессор Сафьянц С.М.

1391-C60. il-О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях постоянной и все возрастающей конкуренции между фирмами - изготовителями бытовой техники, в том числе и бытовых холодильников, постоянно идет ее совершенствование при стремлении обеспечения минимальной себестоимости. Предложено решать эту задачу снижением массы холодильника, конкретно его металлического корпуса. При этом, главным образом, за счет совершенствования конструкции корпуса и применения сложных гнутых профилей проката. Последняя особенность обусловливает необходимость дальнейшего развития теории процесса гибки, методик расчета параметров профилирования и необходимость проведения экспериментальных исследований на станах гнутых профилей.

Связь с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в соответствии с Государственной комплексно-целевой программой "Совершенствование и развитие бытовой холодильной техники", утвержденной Министром машиностроения, военно-промышленного комплекса и конверсии Украины 9 июля 1992 г. Диссертация связана с научно-исследовательскими работами Донецкого института холодильной техники (№№ госрегистрации 01964003732, 01964003906, 01964003907) и Донецкого государственного технического университета (№ госрегистрации 019811002187).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилось разработка новой конструкции шкафа холодильника, дальнейшее развитие теории и технологии производства сложных, несимметричных гнутых профилей проката, обеспечивающих снижение массы холодильника.

Для достижения поставленной цели определены и решены следующие задачи

1. Разработка новой конструкции шкафа холодильника пониженной массы.

2. Оценка влияния колебаний химического состава сталей заданных марок на механические свойства металла. Вывод уравнения для прогнозирования механических свойств металла в зависимости от его химического состава.

3. Вывод теоретических зависимостей и создание методик расчета:

- силы профилирования;

- геометрических параметров калибров валков;

- маршрутов профилирования

при производстве сложных несимметричных профилей из холоднокатаных листов толщиной менее 1 мм.

4. Экспериментальным путем получить данные для оценки достоверности разработанных математических моделей.

5. Дать предложения по дальнейшему снижению расхода металла при производстве холодильников.

Объект исследования - технология гибки холоднокатаного металла толщиной менее 1 мм.

Предмет исследования - стан гнутых профилей проката.

Методы исследования - натурные эксперименты с применением тензометрии и осциллографирования, математическое моделирование, регрессионный анализ, оценка достоверности экспериментальных исследований и математических моделей с использованием математической статистики.

Научная новизна полученных результатов. Впервые получены теоретические зависимости для расчета силы профилирования и калибровки валков при производстве сложных несимметричных профилей с участками двойной толщины при учете комплексного воздействия на процесс гибки химического состава и наклепа стали, геометрии профиля, утонения деформируемых участков и пружинения холоднокатаного листа толщиной менее 1 мм.

Доказана возможность применения условия аддитивности математических моделей и использования операций условного разбиения гнутого профиля на простые составляющие.

Получены новые экспериментальные данные по силе профилирования для сложных несимметричных профилей.

Практическое значение полученных результатов. Разработана и реализована в промышленности новая конструкция (панельная) шкафа холодильника с широким применением гнутых профилей проката.

Показано, что при расчете силы профилирования необходимо учитывать изменение механических свойств металла в зависимости от колебаний химического состава конкретной марки стали, наклепа металла и утонения полосы в местах деформирования. Получены регрессионные зависимости для расчета влияния этих явлений на силу профилирования.

Разработаны и реализованы на ПЭВМ методики расчета силы и маршрутов профилирования, калибровки валков для производства боковых панелей и соединительных элементов (в одинарном и сдвоенном виде) шкафа холодильника.

Разработана новая комбинированная линия для рулонного производства панелей холодильников.

Представленные в диссертации материалы обеспечили запуск в серию холодильника "Норд-214" облегченной конструкции. За счет снижения массы шкафа на 30% по сравнению с предыдущей модификацией получен годовой экономический эффект 2,7 млн. гривен (доля автора диссертации 135 тысяч гривен). Ожидаемый годовой экономический эффект от производства в сдвоенном виде соединительных элементов шкафа и строительства комбинированной линии для рулонного производства боковых панелей холодильников составляет 1,175 миллиона гривен (доля автора диссертации 250 тысяч гривен).

Личный вклад соискателя. Автором лично определено общее направление, цель и задачи диссертации, выполнен анализ технической литературы и тенденций развития холодильной техники и состояния теории и практики производства гнутых

профилей проката, разработана новая конструкция шкафа и дано предложение об использовании в нем гнутых профилей проката, определен выбор учитываемых параметров технологии для математических моделей, сделан вывод регрессионных уравнений, выполнен расчет калибровок валков всех видов и маршрутов калибрования, сделано предложение о сооружении комбинированной линии для рулонного производства панелей холодильников. Анализ полученных результатов, выводы по работе, написание текста диссертации и автореферата сделаны автором самостоя-телыю. Экспериментальная часть работы и реализация на ПЭВМ математических моделей проведена автором диссертации совместно с сотрудниками ДонГТУ.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертации доложены на международных научно-технических конференциях "Современные проблемы машиностроения и технический прогресс" (г. Севастополь, 1996 г.), "Прогрессивные технологии машиностроения и современность" (г. Севастополь, 1997 г.), V и VI международных научно- технических конференциях "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" (г. Севастополь, 1998 г., 1999 г.), совместных семинарах кафедры "Обработка металлов давлением" Донецкого государственного технического университета и отделов прокатного производства Донниичермета (г.Донецк, 1998, 1999, 2000 г.г.), Ученом совете физико-металлургического факультета ДонГТУ (г. Донецк, 1999, 2000 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и получено одно авторское свидетельство. Имеется еще 11 авторских свидетельств по совершенствованию конструкции холодильника, материалы которых на защиту не выносятся.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, шесть разделов, выводы по работе, список использованных источников из 138 наименований, 6 триложений, 41 рисунок и 9 таблиц. Материалы работы изложены на 134 страницах компьютерного текста, в том числе на 121 странице основного текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована иауальность ее темы, определены цель и задачи исследований, представлены тучная новизна и практическое значение полученных результатов, личный вклад ;оискателя и апробация результатов диссертации, дан перечень сделанных по теме цгссертации публикаций, приведены структура и объем работы.

В первом разделе на основе изучения литературы определены тенденции »азвития бытовой холодильной техники, отмечено, что одной из основных тенден-щй является снижение массы холодильника. Сделан вывод, что снижение массы :олодилышка в наибольшей мере может быть получено за счет уменьшения массы юрпусных металлических деталей и совершенствования его конструкции. Посколь-

ку в разработанной новой конструкции шкафа (корпуса) предложено применят] сложные, несимметричные гнутые профили проката, то рассмотрено состояние во проса по теории и технологии расчета и производства таких профилей. Установлю но, что теория процесса профилирования простых симметричных профилей, изго тавливаемых из полосовой стали толщиной свыше 1 мм и, как правило, горячеката ной, разработана достаточно глубоко, а технология производства хорошо освоена Теория и практика расчета параметров профилирования и технологии производств, сложных несимметричных гнутых профилей требует дальнейшего развития.

Во втором разделе показаны недостатки корпусной конструкции холодиль ников семейства "Донбасс" и предложена новая (панельная) конструкция шкаф; (корпуса) холодильника (рис.1). Корпус холодильника "Донбасс" имел сварнук конструкцию. Детали корпуса изготавливали методом штамповки на единичны) штампах, потом заготовку гнули на специальных приспособлениях - установках Соединяли детали между собой точечной сваркой или с помощью болтов. После сварки выполняли операции рихтовки, зачистки сварных швов и радиусных участ ков деталей. Детали изготавливали из листа толщиной 1,2; 1,5 и 2 мм. Общая масс; шкафа такой конструкции составляла 31 кг.

Детали шкафа холодильника "Донбасс-10" (см. рис. 16) получали штампов кой, гибкой, а потом соединяли их точечной сваркой. Жесткое соединение элемен тов достигалось применением множества металлических деталей, соединенных между собой точечной и аргонной сваркой. Узлы и детали были неунифицированны ми, крупные детали получали штамповкой, была значительной площадь окраски Общая масса шкафа составляла 21,3 кг.

Основная особенность шкафа новой конструкции (кроме чисто конструктив ных решений) - применение гнутых профилей проката. Это позволило снизить мае су шкафа холодильника до 12,9 кг, отказаться от применения сварки (все узлы шка фа собираются с помощью болтов и винтов), уменьшить расход наносимого на ме талл покрытия, унифицировать детали, что позволяет их использовать в модифика циях холодильников, за счет применения гнутых профилей отказаться от ступенча того прессования деталей на прессах (снижение трудозатрат).

На новую конструкцию шкафа и способ его изготовления получено авторско< свидетельство.

Предложенный к использованию в конструкции шкафа гнутый профиль имее' сложную несимметричную форму (см. рис. 1), получаемую путем двухстадийно] гибки (наличие участков двойной толщины) холоднокатаных листов толщино{ 0,7 мм. Эти особенности и потребовали разработки элементов теории процесса гиб ки, уточнения методик расчета параметров профилирования и проведения экспери ментальных исследований для оценки достоверности разработанных положений.

Рис.1 Конструкции шкафа холодильников: «Донбасс» (а), «Донбасс-10» (б) и предложенная панельная (в). Обозначения на панельной конструкции шкафа: 1,3 -верхняя и нижняя планки; 2,6 - левая и правая панели; 4 - уголок; 5 - задняя опора. В выносах показана форма использованного гнутого профиля.

В третьем разделе дано описание восемнадцатиклетевого профилегибочногс стана, на котором выполнено экспериментальное исследование силовых параметров формирования боковых панелей холодильника, и методики исследования. В качестве датчика для измерения силы гибки использовали специально спроектированные и изготовленные месдозы мембранного типа с наклеенными тензометрическими датчиками. Их устанавливали под нажимными винтами клетей. Применяли безусилительную схему с записью сигнала на осциллограф Н-145. Тарировку месдоз проводили в прессе.

Погрешность измерения силы профилирования не превышала 4,4%.

Исследование выполнено при формовке боковых панелей холодильника из холоднокатаного листа толщиной 0,7 мм шириной 604 мм, длиной 1452 и 1786 мм из сталей марок 08пс, 08Ю и 08кп.

В результате исследований установлено существенное влияние переменного натяжения полосы между клетями (что потребовало расшифровки осциллограмм по характерным точкам), отмечено влияние на силу профилирования наклепа металла, возникающего при изгибе полосы и зависящего как от степени деформации, так и от химического состава стали, а главное - получены данные для оценки достоверности разработанных математических моделей (эти данные приведены в разделе 5).

В четвертом разделе представлены полученные на основе статистического анализа регрессионные уравнения зависимости предела текучести, сопротивления разрыву, относительного удлинения, равномерного относительного удлинения и глубины сферической лунки от химического состава стали. Средняя погрешность расчетов по полученным уравнениям не превышает 5,14%.

Пятый раздел посвящен разработке калибровок валков и созданию методики теоретического расчета силы профилирования сложных несимметричных профилей.

При разработке методики расчета калибровки валков в качестве исходных данных приняты: ширина заготовки, число профилирующих клетей, размеры и форма готового профиля, толщина полосы и величина прямолинейных участков между центрами дуг мест изгиба, углы подгибки элементов профиля, радиусы закруглений.

На рис.2 приведена схема профилирования полос, в привязке к которой разработана методика. По форме профиля и характеру деформации клети стана условно разбиты на три группы.

На рис.3 показаны профили полосы во II и IV клетях. Из рис. 3 видно, что левая часть профиля (начиная от осевой линии) по форме принята как швеллер, а правая - как корытный профиль.

ПЕРВАЯ ГРУППА КЛЕТЕЙ ВТОРАЯ ГРУППА КЛЕТЬЙ ТРЕТЬЯ ГРУППА КЛЕГЕЙ

КлегьI

Клеть VII

Г

Клеть XIII

V.

V

_Г

1

Клеть X

1.

1=

Клеть XVI

и

и

Рис. 2 Схема профилирования полосы.

Швеллер

Корытный профиль

Рис. 3. Профиль полосы во II (сплошная линия) и в VI (пунктирная линия) клетях.

В соответствии с принятыми на рис. 3 обозначениями получены следующие зависимости для расчета параметров профилирования

Ь, =Ь0 +Я1 •1ё[(а-Дф)/2]; (1)

Ь, = Ь0 + (Я, + Б) • 1ё[(а-АФ)/2] + (Ь, - Ь0)/2; (2)

Ь = Ь2/соз(а-Дф) + (Я, + Б) • гё[(а-Лф)/2]/2 + 1ё[(а-Лф)/2]/2; (3)

а, = а + Я, • 1ё[(а-Дф)/2]/2, (4)

где Б - текущая толщина полосы, мм;

а - угол подгибки профиля за один проход, град; Дф - угол пружинения, град. Остальные обозначения ясны из рис. 3.

Аналогично для остальных групп клетей в диссертации представлены схемы и выведены зависимости для расчета параметров профилирования.

При разработке математической модели для расчета силы профилирования сложного несимметричного профиля использованы зависимости, разработанные учеными харьковской школы прокатчиков для простых симметричных профилей. Сложный несимметричный профиль был условно разбит на простые элементы (см. рис.3) и принято условие аддитивности модели.

Для первой группы клетей (см. рис.2 и 3) получены следующие зависимости для расчета силы профилирования:

для левой части профиля

1п

с )

+ 1,76-Ю-4 -Е-а

1,4.S2,6;

bf - с ,2.6

■ cosac +

,1.6

(5)

для правой части профиля

Ро =

aj

-lrv

а1 '(^1 ~с)

<E-a1'4S2'6>

4-cosa.

су-р b

,1,6

Л2

cosa.

^•lO^.E-a^.S0'6

c-b-c

1 c-b-c

+-

4 b0,6 b2'6 где aT - предел текучести;

+ 1,76-Ю~4х

i 2 2

, h0 . al ~C1

h1'6 а2'6 hj ai

Q2 (6) -Oj-S -cosac,

h'

Е - модуль упругости; .

ас - суммарный угол подгибки полосы.

Поскольку ат зависит от наклепа, возникающего при профилировании полосы, то его значение менялось от клети к клети. Для учета этого влияния выведена зависимость

стт =6,569-1п(х) +213,01, (7)

где

■180

Юл-

+ 1.

Степень достоверности уравнения (7) R2 = 0,9827.

Суммарный угол подгибки в уравнениях (5) и (6) подсчитывали с учетом пружинения полосы.

На рис.4 показана электронная таблица результатов расчета силы профилирования полосы из стали 08Ю в первой группе клетей. Все расчеты выполнены в Microsoft EXCEL.

Kl :,) м f:fM if 4iM4 Hj ^двдЕарямии^^

'|ri éMB Ш Ml:

VV14 —STt?r?r - ''' 'j í!l * * - .......... ' '

_ ri**.." ■ ::'¡b :hr£>' limn';;] i' . - : Llm;, Г n.?'. '.

ïi Ní клети г 3 4 5 6

В s 0,6985 0,6974 0,6965 0,6957 0,6950

Ч - Утонение 0,0015 0,0026 0,0035 0,0043 0,0050

.5 : si i{ma 28,70 32,0? 34,31 35,99 37,34

ГВ . hO 515,00 515,32 515,57 515,85 516,21

•Т ■ с ода 0,04 0,04 0,04 0,04

hi 515,18 515,40 515.65 515,94 516,29

9 c1 0,04 0,04 0.84 0Д4 0,04

10! ЬО 31,16 31,33 31,54 31,80 32,13

Ы 31,25 31,37 31,58 31,64 32,17

'"12 ! ь 28,02 27,96 27,93 27,90 27,B7

-13 : a 30,20 30,20 30,20 30,20 30,20

141 si 30,24 3U.24 30.24 30.24 30,24

ÍS-, alfa, град. 18 18 18 18 18

'16* Угпп пружинеиия 353 3,94 4,21 4,42 4,58

17 ; а 1Га - пружинение, град. 14,47 14,06 13,79 13,58 13,42

48 ! alfa • пружинение.рад. 0,2526 0,2454 0,2406 8,2370 0,2342

alfa с,град. 18 36 54 72 90

"201 alfa с пружинение.рад. 0,25 0,56 0,87 1,18 1,49

21 : P1 303,76 339,69 436,25 528,09 395,70

*?'■ Р2 553,02 840,97 885,20 1108,96 795,99

231 Итого 856,78 980,67 1321,46 1637,05 1191,69

54! 25: BiiiiJfi?

Готова,-; ,--J.,

Рис. 4 Электронная таблица для силы профилирования во II - VI клетях.

В электронной таблице (рис.4) в первой строке даны значения модуля упругости Е и исходной толщины полосы 80. Во второй строке - № клети. Первая клеть задающая, гибки в ней нет, поэтому для нее сила профилирования равна нулю. В

третьей строке показана толщина полосы по клетям стана с учетом утонения (строка 4). В пятой строке приведено сгт с учетом наклепа. В строках 6-14 показаны исходные данные и расчетные [по зависимостям (1)-(4)] значения геометрических параметров формуемой полосы.

В строках 15 и 19 приведены соответственно углы подгибки (маршрут профилирования) и суммарный угол профилирования в каждой клети. В строке 16 дан расчетный угол пружинения, а в строках 17, 18 и 20 - фактический угол подгибки с учетом пружинения в градусах и радианах. В строках 21-23 приведены значения сил профилирования.

Для других групп клетей выполнены аналогичные расчеты и получены электронные таблицы.

На рис.5 показано сравнение экспериментальных и расчетных данных силы профилирования, полученных с использованием разработанных математических моделей.

X

га" с;

о

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Клети

Рис.5 Сравнение экспериментальных и расчетных данных силы профилирования.

При проведении экспериментов измеряли только вертикальную составляющую силы профилирования, а она равна общей силе профилирования в клетях, где имеются только горизонтальные валки (это клети 2-5), поэтому оценку достоверности разработанных математических моделей (которые позволяют рассчитать всю силу профилирования) проводили только для клетей первой группы. Установлено, что средняя погрешность расчета составляет 4,25%, а максимальная -не превышает 9%.

Разработанные методики расчета, математические модели и реализация их на ПЭВМ позволили рассчитать и в дальнейшем и корректировать маршруты профилирования и калибровки валков для производства соединительных элементов шкафа холодильника.

В результате разработки новой конструкции шкафа и освоения технологии фоизводства его основных элементов (панелей и соединительных элементов) соз-[ан и запущен в серию новый холодильник "Норд-214". За счет снижения массы цкафа на 30% получен годовой экономический эффект 2,7 млн. гривен.

Как показала практика, стабильность процесса производства соединительных лементов недостаточная, и определённая часть их отбраковывается. Это обуслов-[ено несимметричностью профиля и тем, что при профилировании он находится щновременно только в 1-3 клетях.

С целью стабилизации процесса и снижения расходов на производство соеди-[ительных элементов предложено производить их в сдвоенном виде. Маршруты [рофилирования сохранены теми же, что и при профилировании соединительных лементов в одинарном виде, расчеты профилировки валков выполнены в соответ-твии с разработанной и представленной выше методикой.

Профиль полосы в клетях первой группы показан на рис.6. Для расчета силы [рофилирования использовано уравнение (6). Результаты расчетов также представ-ены в виде электронных таблиц (рис.7).

Рис.6 Профиль полосы в клетях первой группы.

Зависимости для расчета параметров профилирования для клетей первой зуппы имеют вид

h^^hí) + {R] + S)■Xg{a/2)l2■

Ь = Ьо/соБ(а-Дф) + (Я, - Б) • 1%(а/2)/2 + Я2- \%{а12)12\ а, = а + Я, ■ Х%{а12)12+с2.

Предложение производить соединительные элементы в сдвоенном виде и беспечивающая их технология приняты к реализации. Ожидаемый экономический £фект составляет 49,228 тысяч гривен.

N ШсююП Ексе!

Апа! Суг

ж

А023

ЗНОРДпослхк

794,44

1067,31

1246,45

4,64 1473,201

¿"<Уи/ Ржчет

¡ЩШШШШЫ

J л1П

Рис. 7 Электронная таблица для силы профилирования во II - V клетях.

В шестом разделе представлены материалы по новой комбинированной лг нии для производства панелей холодильника. В настоящее время для производств боковых панелей холодильников на ЗАО "НОРД" используют две автоматически линии: порезки листового проката на заготовки требуемого размера и профилен-бочно-сварочную линию. Такая технология обусловливает отходы металла вплот до 10% от общего объема поступающего на линии металла.

Предложено организовать рулонный способ производства боковых панеле холодильника. Для этой цели должен быть установлен новый агрегат продольно резки полос, где их разматывают перед порезкой, распускают вдоль и вновь смать; вают в рулон. Далее распущенные рулоны передают на профилегибочно-сварочну! линию производства боковых панелей холодильника рулонным способом (рис.8).

Переход на новую технологию раскроя и формовки боковых панелей дас экономию металла и снижения трудоемкости их производства, за счет сокращени обслуживающего персонала. Ожидаемый годовой экономический эффект составлю ет 1,126 млн. гривен.

ю II

Рис. 8 Схема расположения оборудования линии для рулонного производства эоковых панелей шкафов холодильников:

1 - загрузочные тележки;

2 - разматыватели;

3 - центрирующие ролики;

4 - роликоправильная машина;

5 - "горбатый" рольганг;

6 - машина вырубки-пробивки;

7 - петлевая яма;

8 - профилегибочный стан;

9 - летучие ножницы;

10 - распределительный рольганг;

11 - кромкозагибочная машина;

12 - рольганг выдачи профиля;

13 - сварочный агрегат;

14 - отводящий рольганг;

15 - стол для контроля панели.

ВЫВОДЫ

1. Постоянная конкуренция производителей холодильной бытовой техники диктует необходимость снижения их себестоимости и улучшения эксплуатационных характеристик. Одним из путей снижения себестоимости бытовых холодильных приборов является снижение их массы, в частности массы шкафа (корпуса) за счет совершенствования его конструкции и применения при его изготовлении гнутых профилей проката.

2. Разработана принципиально новая конструкция металлического шкафа холодильника - панельная (на конструкцию шкафа и способ его изготовления получено авторское свидетельство). Переход на производство новой конструкции шкафа позволил унифицировать его детали, что сделало возможным их использование в различных модификациях холодильников и уменьшить его массу примерно на 30%, а использование новой технологии изготовления - снизить трудоемкость операций и уменьшить расход наносимого на металл покрытия.

3. Основной особенностью новой конструкции шкафа является применение гнутых профилей проката сложной несимметричной формы, получаемой путем двухстадийной гибки (наличие участков двойной толщины) холоднокатаных листов толщиной 0,7 мм.

4. Анализ технической литературы показал, что теория процесса профилирования для простых симметричных профилей, изготавливаемых из полосовой стали толщиной свыше 1 мм и как правило горячекатаной, разработана достаточно глубо-

ко, а технология производства - хорошо освоена. Для сложных несимметричных гнутых профилей требуется уточнение ряда положений теории процесса гибки, методик расчета параметров профилирования и проведения экспериментальных исследований для оценки достоверности разработанных положений.

5. Разработана методика исследования, спроектированы и изготовлены приспособления, реализована электрическая схема для измерения сил, возникающих при профилировании боковых панелей холодильников. Все это позволило получить экспериментальные данные (с погрешностью не более 4,4%) для оценки достоверности разрабатываемых математических моделей, а также подтвердить необходимость разработки расчетной методики учета наклепа металла, возникающего при профилировании, особенно при углах подгибки 180°.

6. Ранее выполненные на ЗАО «НОРД» исследования показали ощутимое влияние химического состава стали (даже в пределах одной марки) на механические характеристики исходной заготовки, что обусловило необходимость выведения регрессионных уравнений зависимости предела текучести, сопротивления разрыву, относительного удлинения и глубины сферической лунки от химического состава холоднокатаных листов толщиной 0,7 мм из сталей 08пс и 08Ю. Полученные уравнения позволяют получать расчетные данные со средней погрешностью не более 5,14%. Уравнения предложено использовать при расчетах калибровок и корректировки начальной настройки валков профилегибочных станов.

7. В результате обработки экспериментальных данных выведены зависимость сопротивления деформации металла от углов подгибки и установлено, что при и> значении 90° увеличение сопротивления деформации составляет 60% от исходного значения, а при углах 180° достигает 80%.

8. Разработаны теоретические зависимости и методики расчета силы профилирования сложного несимметричного профиля с учетом влияния химического состава стали, наклепа металла (средняя погрешность расчета составляет 4,25%, е максимальная не превышает 9%); геометрических параметров калибров валков npi производстве сложных несимметричных профилей с учетом мест изгиба, углов под гибки, утонения участков раската и углов пружинения. Показано, что утонение мо жет доходить до 10% от исходной толщины полосы, а пружинение может умень шать задаваемые углы подгибки на 0,03-4,58°.

9. Разработанные теоретические зависимости, методики расчета и их реализа ция на ПЭВМ позволили рассчитать, а в дальнейшем и корректировать маршруть профилирования и калибровку валков для производства боковых панелей и соеди нительных элементов шкафа холодильника панельной конструкции. Все это обес печило запуск в серию холодильника «Норд-214». За счет снижения массы шкаф; на 30% по сравнению с предыдущей модификацией получен годовой экономиче ский эффект 2,7 млн. гривен.

10.С использованием теоретических разработок и новых методик расчета >ассчитаны новые калибровки валков и маршруты профилирования соединитель-шх элементов шкафа в сдвоенном виде, что повысит стабильность процесса профилирования (снизит отбраковку соединительных элементов) и снизит расход металла на их производство. Технология формовки соединительных элементов в сдво-:нном виде принята к реализации. Ожидаемый годовой экономический эффект со-;тавляет 49,228 тысяч гривен.

11 .Разработана новая комбинированная линия для производства панелей бытовых холодильников, состоящая из агрегата предварительной холодной резки широких полос на полосы требуемой ширины и смотки их в рулон и линии для рулон-гого производства боковых панелей шкафов холодильника и учитывающая особенности геометрии панелей холодильника «Норд-214»: загиб кромок заготовки и приварку угла жесткости и швеллера. Предложение о создании комбинированной Лидии принято к реализации. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 1,126 млн. гривен.

12.В результате выполненных аналитических, теоретических и экспериментальных исследований создана новая конструкция шкафа холодильника, разработана расчетная база технологии производства основных элементов конструкции шкафа, реализована технология профилирования этих элементов, то-есть достигнута поставленная в работе цель.

Получен годовой экономический эффект 2,7 млн. гривен (доля автора диссертации 135 тыс. гривен), ожидаемый экономический эффект 1,175 млн. гривен (доля автора диссертации 250 тыс. гривен).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ

1. Горин А.Н. Снижение металлоемкости холодильников семейства "НОРД" за счет применения гнутых профилей //Сб. науч. тр. ДонГТУ (Металлургия). Вып.14 - Донецк: ДонГТУ - 1999. - С. 135-137.

2. Методика экспериментального исследования силовых параметров формирования боковых панелей бытовых холодильников/ Ландик В.И., Горин А.Н., Мить-ев А.П. и др. //Металл и литье Украины. - 1998,- №11-12. - С.30-32.

3. Коновалов Ю.В., Горин А.Н. Экспериментальное исследование силовых параметров при гибке листа //Металлургическая и горнорудная промышленность. -1999. - №6. - С.33-37.

4. Ландик В.И., Горин А.Н., Анохина И.Ю. Методика расчета калибровки валков восемнадцатиклетевого профилегибочного стана// Металл и литье Украины -1998,-№1-2.-С.24-26.

5. Коновалов Ю.В., Анохина И.Ю., Горин А.Н. Статистическое прогнозирование свойств холоднокатаного металла в зависимости от его химического состава //Металл и литье Украины. - 1999. - №1-2.- С.50-52.

6. Ландик В.И., Горин А.Н. Создание конструкций и освоение технологий массового производства гаммы бытовых холодильников и морозильников //Сучасне машинобудування. - 1999.- №1. - С.38.-40.

7. А.с. 1784797. Р25Б 11/00. Наружный шкаф бытового холодильника и способ его изготовления /И.А.Борисов, А.Н.Горин (СССР) - №4880964/13; Заявлено 11.11.90. Опубл. 30.12.92. Бюл.№48,- 7 с.

В работах, которые опубликованы в соавторстве, соискателю принадлежит: разработка конструкции месдозы и способ ее тарировки [2]; методики расшифровки осциллограмм с учетом влияния соседних клетей на изменение силы профилирования, определение числа исследуемых полос, оценка методики измерения и анализ полученных результатов [3]; установление исходных данных для калибровки валков и разбиение общего изменения формы профиля по каждой из клетей профилеги-бочного стана [4]; сбор и анализ исходных данных по химическому составу и механическим свойствам листов, выбор аппроксимирующей кривой [5]; направления работ для решения проблемы создания и освоения производства конкурентоспособного холодильника в Украине [6]; разработка новой конструкции холодильника и использование в нем гнутых профилей проката [7].

АННОТАЦИЯ

Горин А. Н. Разработка элементов теории, создание и реализация технологии производства сложных несимметричных гнутых профилей проката. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 - "Процессы и машины обработки давлением" - Донецкий государственный технический университет, Донецк, 2000.

Диссертация посвящена решению актуальной задачи дальнейшего развития теории и технологии производства сложных несимметричных гнутых профилей проката, обеспечивающих одновременно с совершенствованием конструкции шкафа снижение себестоимости холодильника за счет.уменьшения его массы, а следовательно, и повышение его конкурентоспособности.

Разработана новая конструкция металлического шкафа холодильника (на конструкцию шкафа и способ его изготовления получено авторское свидетельство).

Основной особенностью новой конструкции шкафа является применение гнутых профилей проката сложной несимметричной формы, полученной путем двухстадийной гибки (наличие участков двойной толщины) холоднокатаных лис-

тов толщиной 0,7 мм. Переход на производство новой конструкции шкафа позволил унифицировать его детали, что сделало возможным их использование в различных модификациях холодильников.

Анализ технической литературы показал, что теория процесса профилирования для простых симметричных профилей, изготавливаемых из полосовой горячекатаной стали толщиной свыше 1 мм, разработана достаточно глубоко, а технология производства - хорошо освоена. Для сложных несимметричных профилей потребовалось уточнение ряда положений теории процесса гибки, методик расчета параметров профилирования и проведения экспериментальных исследований на промышленном стане гнутых профилей.

Разработаны методика исследования, спроектированы и изготовлены приспособления, реализована электрическая схема для измерения сил, возникающих при профилировании боковых панелей холодильника. Показано, что погрешность измерений не превысила 4,4%.

Разработаны теоретические зависимости и методики расчета силы профилирования, учитывающие влияние химического состава стали и наклепа металла, а также геометрических параметров калибров валков при профилировании сложных несимметричных профилей проката с учетом мест изгиба, углов подгибки, утонения участков раската и углов пружинения.

Средняя погрешность расчета силы профилирования по разработанным математическим моделям составляет 4,25%, а максимальная не превышает 9%.

Разработанные теоретические зависимости, методики расчета и реализация их на ПЭВМ позволили рассчитать и реализовать, а в дальнейшем и корректировать маршруты профилирования и калибровки валков для производства боковых панелей и соединительных элементов шкафа холодильника панельной конструкции.

Теоретические и экспериментальные исследования и технологические разработки обеспечили запуск в серию холодильника "Норд-214". За счет снижения массы шкафа на 30% по сравнению с предыдущей модификацией получен годовой экономический эффект 2,7 млн. гривен.

Практика показала, что процесс профилирования соединительных элементов из-за их несимметричности в ряде случаев вызывает нестабильность процесса и обусловливает отсортировку уже готовых изделий. Предложено производить соединительные элементы в сдвоенном виде. С использованием разработок, представленных в диссертации рассчитаны калибровки валков и установлены маршруты профилирования соединительных элементов в сдвоенном виде. Предложение принято к реализации. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 49 тысяч гривен.

С целью снижения потерь металла и трудозатрат предложена комбинированная линия для производства панелей холодильника, состоящая из агрегата предварительной холодной резки широких полос на полосы требуемой ширины и смотки

их в рулоны и линии для рулонного производства боковых панелей шкафов холодильника, учитывающей особенности геометрии панелей холодильника "Норд-214": загиб кромок заготовки, приварку угла жесткости и швеллера. Предложение о создании комбинированной линии принято к реализации. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 1,175 миллиона гривен.

Ключевые слова: гнутые профили проката, маршруты профилирования, калибровка валков, сила профилирования, панели, соединительные элементы, наклеп, механические свойства.

АНОТАЦ1Я

Горш О. М. Розробка елеменпв теор11, створення 1 реатзащя технологи виробництва складних несиметричних гнутих профийв прокату. - Рукопис.

Дисерташя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за фахом 05.03.05 - "Процеси I машини обробки тиском" - Донецький державний техшчний ушверситет, Донецьк, 2000.

Дисертащя присвячена ршенню актуально! задач1 подальшого розвитку теорп1 технологи виробництва складних несиметричних гнутих профшв прокату, що забезпечують одночасно з удосконалюванням конструкци шафи зниження соб1вартост1 холодильника за рахунок зменшення його маси.

Розроблено теоретичш залежност! I методики розрахунку сили профшювання, що враховують вплив х1.м!чного складу сташ 1 наклепу металу, а також геометричних параметр1в кашбр!в валюв при виробницт складних несиметричних профЫв прокату з урахуванням мкць вигину, кут1в пшгинання, стоншення дшянок розкату 1 кут1в пружинення, що дозволили розрахувати \ реал1зувати маршрути профшювапня 1 кагибрування валюв для виробництва б1чних панелей 1 з'еднувальних елемешчв шафи холодильника новоГ конструкци холодильника та забезпечити запуск у сер1ю холодильника "Норд-214". За рахунок зниження маси шафи на 30% у поршнянш з попередньою модифжащею одержано р1чний економ!чний ефект 2,7 млн. гривень.

Розроблеш також виробництво з'еднувальних елемеьтв у здвосному вид! 1 комбшована л1н1я для виробництва б1чних панелей холодильников. Оч1куваний економ,1чний ефект 1,175 млн. гривень.

Ключов1 слова: гнуп профш прокату, маршрути профшювання, катбрування валив, сила профшювання, панел1, з'еднувалыи елементи, наклеп, мехашчш властивость

ANNOTATION

Gorin A.N. Elaboration of Theory Elements, Development and Implementation of Compound Roll-Formed Asymmetric Section Production Technology. - Manuscript.

Ph.D. Thesis for a Candidate's degree in techniques, profession 05.03.05 'Shapig Processes and Machinery', Donetsk State Technical University, Donetsk, 2000.

In this thesis, some theoretical issues and production methods for compound roll-formed asymmetric sections are further developed which, together with improvement of cabinet design, allow cost saving for refrigerator production due to its lower weight.

Theoretical relations and calculation methods of shapig force considering steel and work-hardened metal analysis, and roll-pass geometric when manufacturing compound roll-formed asymmetric sections considering bent section arrangement, overcast angle, roll section thinning and spring angle were developed.

They allowed calculation and realization of shapig routes and roll-pass design for manufacturing cabinet side panels and connectives for refrigerators of new design, which allowed to launch serial production of the refrigerator NORD-214. A decrease by 30% in the weight of cabinet compared to the previous modification resulted in 2.7 million hriv-nias annual economic effect.

Dual-type connectives manufacture and combined line for refrigerator side panel manufacture was made too. The estimated economic effect is 1,175 million hrivnias.

Key words: roll-formed sections, shapig routes, roll-pass design, shapig force, panels, connectives, work hardening, mechanical properties.