автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Развитие конструкции валковых узлов профилегибочных станов и технологии производства гнутых профилей с целью повышения их качества

На правах рукописи

МОРОЗОВ ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ КОНСТРУКЦИИ ВАЛКОВЫХ УЗЛОВ ПРОФИЛЕГИБОЧНЫХ СТАНОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ КАЧЕСТВА

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (металлургия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

МОСКВА 2004

Диссертационная работа выполнена на кафедре обработки металлов давлением и металлургического оборудования Московского государственного вечернего металлургического института.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Кохан Л.С. Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Чиченёв Н.А.

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук Тиц М.Ю.

Ведущее предприятие: ОАО "Московский трубный завод "ФИЛИТ".

Защита состоится 18 марта 2004г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.127.01 в Московском государственном вечернем металлургическом институте по адресу:

111250, Москва, Лефортовский вал, 26. Телефон (095) 361-14-80, факс (095) 361-16-19, e-mail: mgvmi-mail@mtu-net.ru.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим присылать по указанному выше адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного вечернего металлургического института.

Автореферат разослан 16 февраля 2004г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д.212.127.01

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Постоянное наращивание объёмов производства гнутых профилей с повышением качества производимой продукции требует от производителя непрерывного совершенствования оборудования и технологии производства. В связи с этим возникает необходимость уточнения кинематических и геометрических параметров изготовления профилей с целью повышения надёжности работы профилегибочных станов и оптимизации технологии производства гнутых профилей.

Вопросом теории гибки и практики производства гнутых профилей посвящены работы известных учёных В.И. Давыдова, Г.В. Донца, М.Е. Зубцова, А.А. Ильюшина, Ю.Г. Каплина, А.Д. Комарова, Л.С. Кохана, Н.Д.' Лукашкина, М.И. Лысова, Н.Н. Малинина, Е.Н. Мошнина, И.А. Норицына, Е.А. Попова, И.П. Ренне, B.IL Романовского, М.В. Сторожева, И.С. Тришевского, Р. Хилла и других.

Основной задачей работы является разработка научно обоснованной методики проектирования профилегибочных станов и технологического оборудования гибочных прессов на основе теории и технологии процесса гибки.

Цель работы.

Повышение качества производства гнутых профилей и дальнейшее совершенствование методики проектирования оборудования. Для выполнения этой цели решались следующие задачи: 1. Проведение анализа современных конструкций и технологии производства гнутых профилей для определения наиболее перспективных направлений их развития.

1Ч>С.. НАЦИОНАЛЬНАЯ ] БИБЛИОТЕКА {

С-П«гер#рт у л. ;

оэ

2. Проведение экспериментальных и теоретических исследований напряжённо-деформированного состояния металла при гибке инструментом различной конструкции для уточнения деформационных параметров процессов и геометрических размеров заготовок.

3. Исследование энергосиловых параметров процесса гибки.

4. Проектирование оборудования и разработка методики процесса гибки при неупрочнённом и упрочненном состоянии металла с определением положения нейтральной поверхности, величины утонения и кинематических параметров.

5. Усовершенствование технологических процессов получения гнутых уголковых и швеллерных профилей при гибке с учётом конструкционных особенностей рабочего инструмента.

Научная новизна.

1. Разработаны две теоретические модели расчёта основных параметров полосы при пластическом изгибе, учитывающие особенности технологии и конструкцию валковых узлов профилегибочных станов для получения уголковых и швеллерных профилей

2. Теоретически уточнены кинематические, геометрические и энергосиловые характеристики теории гибки с учётом утонения полосы и реальной геометрии инструмента для процессов предварительной формовки и калибровки, позволившие оптимизировать технологические режимы получения гнутых профилей.

3. Разработана методика расчёта валковых узлов профилегибочных станов по их прочностным и жёсткостным характеристикам, позволяющая получать профили заданных геометрических размеров с регламентированной неплоскостностью поверхностей.

Практическая значимость.

1. Уточнена методика расчёта технологических режимов для процессов получения гнутых угловых и швеллерных профилей.

2. Усовершенствована методика проектирования технологического оборудования для гибки полос.

3. Материалы диссертации используются в объединении ЗАО "ХОББИТ" при разработке технологических режимов производства гнутых профилей, а также в учебном процессе при подготовке специалистов, обучающихся по специальности 1106 - обработка металлов давлением.

Публикации и апробация.

По результатам диссертационной работы опубликовано 4 статьи. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались на:

- УГ Международный Конгресс "Кузнец-2002" "Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-штамповочного производства, кузнечно-прессового машиностроения и обработки материалов давлением" (г. Москва, 13 февраля 2002 г.);

- научно-технической конференции МГВМИ "Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением" (г. Москва, 27 февраля 2003 г.).

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов. Изложена на 195 страницах основного машинописного текста, содержит 83 рисунка, 46 таблиц, список использованной литературы из 74 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи исследований, раскрыта их научная новизна.

В первой главе рассмотрены современные процессы и конструкции профилегибочных станов и листогибочных прессов для изготовления профилей заданных размеров и качества. Проведён анализ преимущества и недостатков различных технологий производства профилей. Приведены характеристики производства некоторых профилей на сортовых и профилегибочных станах и прессах с расчётами их на прочность и жёсткость. Дан анализ принципиальных различий по производительности и коэффициенту использования металла этими агрегатами.

Показано, что постоянно. возрастающие требования в полном соответствии со стандартами к точности изготовления и качеству поверхности профилей, производимых методом холодной гибки, требуют дальнейшего» совершенствования теории и практики гибочного производства.

С этой целью в работе был проведён анализ существующих теоретических исследований процессов пластического изгиба листового материала. Отмечается большая роль в создании теории и практики расчётов процессов, изгиба отечественных и зарубежных учёных М.Е. Зубцова, А.А. Ильюшина, Ю.Г. Каштана, Н.Н. Малинина, Е.А. Мошнина, А. Надаи, И.А. Норицына, Е.А. Попова, И.П. Ренне, В.П. Романовского, А.Д. Томлёнова, Р. Хилла и других.

Важным направлением интенсификации, режима гибки становится изучение напряжённо-деформированного состояния материала при различных конструкциях рабочего инструмента. В заключение аналитической главы были поставлены задачи исследования:

1. Изучить экспериментально и теоретически реальный характер изменения деформации в процессе гибки профилей на гибочном оборудовании под действием усилия (У-образная гибка) и момента (П-образная гибка).

2. Провести исследование кинематических и деформационных моделей гибки для оптимизации технологического режима при гибке в угловых и П-образных штампах.

3. Уточнить методику расчёта геометрии и напряжённо-деформированного состояния металла при гибке усилием и моментом, включая определение нейтральной поверхности и утонение металла.

4. Уточнить методику расчёта силовых параметров гибки для предварительных и окончательных технологических переходов.

5. Уточнить методику проектирования основных рабочих узлов гибочного инструмента и оборудования.

Вторая глава х посвящена разработке методики проведения экспериментов с целью определения реальной конечной геометрии пластически деформированной полосовой заготовки при гибке. Был проведён ряд исследований с использованием специально сконструированного штампа, применение которого позволило смоделировать процесс гибки полосы при различном характере её нагружения.

Исследования проводили на установке, моделирующей условия V- и П-образной гибки. Были установлены, в зависимости от особенностей конструкции • технологического инструмента, закономерности распределения тангенциальных и радиальных деформаций, изменение величины радиусов и установление нейтральных радиусов, величины утонения в очаге деформации. Исследовались силовые параметры гибки.

Исследование деформации полосы и энергосиловых параметров угловой гибки производили для двух случаев (рис. 1): гибка с фиксированным внутренним радиусом пуансона R2 = const и бесконтактная гибка, при которой в очаге деформации отсутствует контакт изгибаемой полосы с рабочим инструментом по наружному радиусу R = var, и внутреннему^ = var.

Нейтральная пиния Рис. 1. Угловая гибка

Для иллюстрации на рис. 2 приведены графики отношения толщины полосы после деформации S' к начальной толщине 5 в зависимости от отношения Я/Я., -

Анализ экспериментальных данных показал, что различие в конструкции рабочего инструмента и различный характер нагружения сказывается на конечной геометрии листового материала. Так, переход сосредоточенной нагрузки к распределённой с увеличенной длиной полки приводит к появлению дополнительного растяжения и соответственно к большей величине утонения.

В исследованиях определяли положение радиуса нейтральной поверхности при гибке с помощью метода координатной сетки. Возникающие относительные тангенциальные деформация определяли по следующей зависимости:

£ £

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3

«I «2

Рис. 2. Утонение полосы при гибке усилием и моментом

где 1„, 1К — соответственно начальные и конечные размеры координатной сетки в тангенциальном направлении.

В нейтральном сечении величина относительных деформаций становилась равной нулю. В результате сравнения протяжённости зон растяжения и сжатия был построен график, отражающий реальную картину смещения нейтральной поверхности у деформированной полосы для случая бесконтактной гибки (рис. 3).

Рис. 3. Положение нейтральной поверхности при угловой бесконтактной гибке

На оси ординат откладывали коэффициент г}2, равный отношению расстояния нейтральной поверхности до внутреннего радиуса к толщине

деформированной полосы: щ - •

В проведённых исследованиях были установлены сравнительные характеристики деформационных процессов в зависимости от конструкции гибочного инструмента и энергосиловые параметры.

Третья глава посвящена определению конечной геометрии листовой заготовки при гибке моментом (П-образная гибка). Экспериментальными исследованиями было установлено, что смещению нейтральной поверхности при пластическом изгибе отвечает напряжённо-деформированное состояние, возникающее в зависимости от характера приложенной нагрузки. При этом возникающее деформационное состояние определяли распределением тангенциальных напряжений по сечению полосы (рис. 4).

Условно принимая линейный характер распределения напряжений в металле при гибке, условие равенства изгибающих моментов для растяжения и сжатия выражается следующим образом:

От*П £внщ,

Рис. 4. Деформации при изгибе моментом

П — )^внару\Рнар ~Рп) ~

(1а)

После упрощения уравнение (1а) принимает вид:

2

2

3

где:

Ев кар

- параметр упрочнения;

°тн — сопротивление пластической деформации на радиусе полосы Д при

относительной тангенциальной деформации ев нар; ато - сопротивление пластической деформации на нейтральной поверхности, когда £в=0\

^ П

35=--- параметр упрочнения металла.

о" г в

Деформационное изменение начальных радиусов Лг и Я2 до деформированных значений Иыр и Л,н определяли в виде:

(2)

Преобразуя зависимости (2), получим:

(3)

где Z=— — относительное положение нейтральной поверхности при изгибе

Рн

моментом.

С применением формул (3) и (16) вывели уравнение, определяющее положение нейтральной поверхности:

(4)

Задаваясь реальными значениями коэффициента упрочнения в диапазоне можно определить соответствующее положение нейтральной поверхности Z для каждого конкретного случая. Проведённые теоретические

исследования показали, что величина упрочнения не - вносит практически никаких изменений в положение нейтральной поверхности, что подтверждается также теорией Е.А. Попова.

Таким образом, для различных отношений установили величины

Я2

радиуса нейтральной поверхности ря, величины наружного и внутреннего радиусов Ин и К„а, а также утонение полосы 5' (табл.1).

Изменение геометрических характеристик листового металла при гибке моментом

Таблица 1

1.1 1,3 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Ри 0,952 0,868 0,795 0,649 0,543 0,465 0,405 0,359 0,322 0,292

ря/«ср 1,0004 1,002 1,006 1,027 1,052 1,075 1,097 1,114 1,129 1,142

Кипр/1*1 0,998 0,988 0,977 0,956 0,942 0,934 0,93 0,925 0,922 0,92

веи/н2 1,002 1,02 1,051 1,171 1,327 1,5 1,684 1,872 2,063 2,256

Зраат/Я2 0,047 0,1327 0,2078 0,3702 0,5146 0,652 0,7827 0,9143 1,0437 1,1733

0,048 0,1323 0,2071 0,37 0,515 0,651 0,7847 0,9138 1,0422 1,1686

0,954 0,883 0,83 0,74 0,686 0,651 0,627 0,61 0,6 0,585

Анализ табличных данных показал, что подтверждённое исследованиями напряжённо-деформированное состояние при гибке моментом на основе комплексного сочетания кинематических и энергосиловых характеристик позволяет получить реальные, проверенные теорией, экспериментами и практикой геометрические параметры полос.

Четвёртая глава посвящена определению конечной геометрии листовой заготовки при гибке в угловых штампах и калибрах.

При угловой (У-образной) гибке деформационно-напряжённое состояние определяет сосредоточенная сила от инструмента, проходящая через сечение

изгиба (рис. 5). В соответствии с экспериментальными исследованиями в качестве теоретической модели принято равенство тангенциальных деформаций по величине в растянутой евнар и сжатой зонах:

9 нар — ~ев (и

(5)

Нейтральна» вини»

слоя определяется кинематическои зависимостью:

[ по сечению полосы

рмации для растянутого

(6а)

После преобразований, с учётом постоянства конечных величин относительных деформаций, формула (6а) примет вид:

(66)

-г,

где z^=— — относительное положение нейтральной поверхности при изгибе

Я/

усилием.

Аналогично устанавливаются относительные тангенциальные деформации в сжатом слое:

(6в)

Согласно принятой модели, равенство тангенциальных деформаций (5) в пластически изогнутой заготовке, принимает вид:

Проведённое решение уравнения (7) устанавливает положение

нейтральной поверхности радиусы Янар и й,„,иутонение полосы. Так, изменение толщины полосы определяется по зависимости:

где значения RHap и Rm вычисляются по формуле (2).

Предложенные зависимости тангенциальных деформаций (6б) и (6в) характеризуют гибку в угловом штампе, когда в очаге деформации отсутствует контакт наружной и внутренней поверхности полосы с деформирующим инструментом.

При изменении конструкции изгибающего инструмента величина относительных тангенциальных деформаций приобретает иной характер. Так, при отсутствии свободного контакта полосы по внутренней поверхности R2 = const соответствующая внутренняя тангенциальная деформация будет равна:

Соответственно для инструмента с соблюдением условия Rt = const, тангенциальная деформация будет равна:

Изменение конструкции формозадающего инструмента приводит к перераспределению относительных тангенциальных деформаций и

соответственно изменению положения радиуса нейтральной поверхности, и всей геометрии деформированной полосы.

Для четвёртого случая гибки при жёстко зафиксированном положении полосы или калибровке, условие равновесия тангенциальных деформаций определяется равенством зависимостей (9а) и (96). И соответственно:

Проведённый теоретический анализ предложенных вариантов гибки показывает, что в зависимости от способа гибки и конструктивного решения деформирующего инструмента нейтральная поверхность может быть расположена как по средней линии, так выше или ниже её (рис. 6). Величина утонения при этом также может существенно изменяться (рис. 7).

Сравнение полученных теоретических зависимостей и экспериментальных значений показало на совпадение результатов. Данный результат так же был подтверждён при экспериментальных исследованиях на действующих профилегибочных станах.

Рис. 6. Положение радиуса нейтральной поверхности рн/К,

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Рис. 7. Утонение полосы для различных случаев гибки

Как видно из приведённых графиков величина утонения при П-образной гибке принимает более существенные значения, чем при У-образной.

На основании теории и экспериментальных исследований в диссертации приведены усовершенствованные методики выбора заготовки, размеров инструмента и технологических режимов для производства гнутых профилей, отвечающих требованиям стандарта с соблюдением показателей точности.

Согласно проведённым теоретическим исследованиям была разработана методика расчёта силовых и энергетических параметров гибки, по которой изгибающий момент равен:

М = 0Т0 ь(1,О + 1,ЗЗП¡) я22 К,, (10)

где: - длина изогнутого элемента изделия в направлении образующей (в осевом направлении);

П, —ПЛ. - коэффициент упрочнения;

аТ№

стТк - максимальная величина сопротивления пластической деформации на

от нейтральной оси при:

К] — коэффициент, определяемый по формуле:

Величина изгибающего момента позволяет определить величину усилия

(П)

гибки:

где: ф - полный угол гибки;

К2 — коэффициент, равный:

С учётом потерь на трение и возможные отклонения размеров заготовки расчётное усилие, определяющее выбор оборудования, будет равно:

Рты =и«то ь^ + изп,)-^-К3, (12)

где - коэффициент, определяемый по формуле:

Пятая глава посвящена совершенствованию валковых узлов профилегибочных станов.

Надёжность валкового узла профилегибочного стана должна обеспечивать по возможности больший выход готовой продукции без поломки валка с соблюдением необходимой точности профилей в их различных сечениях.

Прочностные параметры валкового узла определяли по наиболее нагруженному последнему формующему калибру стана (рис. 8).

Схема для прочностного расчёта показана на рис. 9.

Вертикальное усилие .Рт!1х, определяемое формулой (12), заменяли равнораспределённой погонной нагрузкой Рв = . От вертикальной и

горизонтальной нагрузок строили грузовые эпюры моментов МРв и МРг. Момент заделки М1 позволил построить свои эпюры. Равенство углов поворота стенок и полки Оапеики-^полка определяли по правилу А. К. Верещагина:

для

для полки:

РГЫ1/ й„ 3 М, Ьд 2

3 4 2 3

¡ЕлА^.^м,^)

а )

(136)

где — момент инерции определённых участков рассматриваемого валка, испытывающих нагрузки различного характера:

Ь1

для щеки калибра:

щ■ .

для сплошного круглого сечения бочки валка

: :

64

Дальнейшие преобразования позволили определить величину момента в заделке:

и ь / *

(14)

определяющего прочность валкового узла. Так, с его помощью были построены эпюры изгибающих напряжений, возникающих в рассматриваемом калибре (рис. 10).

Напряжения в заделке определяли по формулам:

(15)

Действующее напряжение по центру бочки калибра равно:

а 2

М2 32РВ1/

1ГЙ

•0,85

РвЫ/

гб я Ив

Надёжная работа валкового узла без его разрывов определяется допустимым напряжением:

(19)

где - предел прочности материала калибра;

ЛИЛ — коэффициент запаса прочности калибра. Зависит от режима работы

стана. На основании многолетней практики, запас прочности принимается равным 1,5; - коэффициент динамичности, принимаемый равным 1,1, для установленных скоростных режимов работы стана. Для завышенных скоростей величина коэффициента повышается.

С учётом полученных результатов можно уточнить размеры валков: диаметр бочки по середине и в заделке:

толщина щеки:

(20а)

(206)

(20в)

Расчёт калибра на жёсткость осуществляли по схеме, изображённой на рис. 11. Расчёт определяет точность гнутых профилей, а также размеры валкового узла стана и его производительность за счёт соответствующего подбора валков и соответствующего снижения числа проходов.

Для численного определения прогиба на участке между опорами (/), жёсткость которых намного выше жёсткости валков, предложенный калибр был разделен на три участка. В пределах участков определяли прогибы и их связь между собой по граничным условиям. Полученные зависимости определяют разность прогибов у щеки (участок II) и в центре валка - Ду„. По аналогичной методике определяли разность прогибов в указанных точках от действия перерезывающих сил -

п \

(21а)

(216)

где: - модуль упругости для стали;

JЙ =

яРо 64

- момент инерции опорных цапф;

С =

2(1+у)

- модуль сдвига;

V - коэффициент Пуассона, для всех металлов у = 0,25 + 0,35~,

--площадь поперечного сечения щеки калибра, примыкающей

к бочке.

Общий прогиб будет определён суммой выражений (21): Ду = Ду>(, + Дув. Проведённые расчёты показывают, что прогиб валков от изгибающего момента во много раз превосходит по величине прогиб от перерезывающих сил. Таким образом, целесообразно определять только одну величину - прогиб от момента, вторую же величину можно учесть с помощью коэффициента запаса кпр, равного 1,1:

где - допускаемая стандартами неплоскостность полки профиля.

(22)

Полученная зависимость определяет диаметр опорных цапф:

(23)

В заключение расчётов, после оптимизации технологических режимов, проводят окончательную проверку размеров валкового узла на выполнение точностных показателей, и уточняют скоростные режимы работы стана для обеспечения его надёжной работы без поломок.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально установлена тенденция- изменения геометрических, кинематических и энергосиловых параметров процессов получения гнутых уголковых и швеллерных профилей при изменении отношения наружного радиуса профиля к внутреннему от 1,1 до 3.

2. Разработаны две теоретические модели, учитывающие особенности конструкции рабочего инструмента для предварительной бесконтактной гибки профиля, и его окончательной калибровки с фиксированными наружнымЛ и внутренним радиусами. Это позволило уточнить выбор геометрических и кинематических параметров технологического процесса гибки.

3. Разработана оптимальная I методика выбора заготовки и технологических режимов при производстве гнутых уголковых и швеллерных, профилей, позволяющая повысить их качество, снизить расход металла и устранить вспомогательные операции доводки готовых изделий.

4. Предложена методика проектирования конструкции- валковых узлов профилегибочных станов, позволяющая получать гнутые профили с заданными геометрическими размерами при регламентированном уровне допусков и неплоскостности поверхностей.

5. Проведена опытно-промышленная проверка результатов предложенной методики проектирования валковых узлов профилегибочных станов, подтвердившая полученные в диссертации результаты.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Лукашкин Н.Д., Кохан ЛХ, Морозов Ю.А. Определение геометрических характеристик гнутых швеллеров для работы в стойках // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений: Межвуз. сб. научн. трудов / Под. ред. С.Н. Кривошапко. - М.: РУДН, изд-во АСВ, 2002. - вып. 11.-С. 92-99.

2. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Морозов Ю.А. Определение величины утонения полосового металла в зависимости от его толщины //VI Международный Конгресс "Кузнец-2002". - М.: МГВМИ, 2002. - вып. 2. - С. 14 -16.

3. Кохан Л.С., Морозов Ю.А. Исследование деформаций при изгибе листового материала // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением: Сб. Трудов МГВМИ и Союза Кузнецов. -М.: МГВМИ, 2003. - вып. 3. - С. 90,91.

4. Кохан Л.С., Морозов Ю.А. Определение кривизны при пружинении листового материала // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений: Межвуз. сб. научн. трудов / Под. ред. С.Н. Кривошапко. - М.: РУДН, изд-во АСВ, 2003. - вып. 12. - С. 117 - 119.

5. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Морозов Ю.А., Пунин В.И. Совершенствование оборудования для производства гнутых профилей // Новые технологии, 2003. - вып. 6 (в печати).

Соискатель

Сдано в печать 04.02.04 Формат 60x90/16 Объем 1,5 печ.л Тираж 100 экз. Зак. № 1

Отпечатано в ООО "Эдэль-М" 105005, г.Москва, ул.Бауманская д.43/1

* -3 294

Введение.

Глава 1. Современное оборудование для производства профилей

1.1. Производство сортовых профилей.

1.2. Производство гнутых профилей.

1.3. Сортамент сортовых и гнутых профилей.

1.4. Анализ типовых конструктивных схем гибочных станов, их элементов и технологического инструмента.

1.5. Типовые конструктивные схемы технологических штампов листогибочных прессов и их элементов.

1.6. Анализ процесса формоизменения при пластическом изгибе • •

Глава 2. Экспериментальные исследования.

2.1. Исследование утонения полосы при гибке усилием с фиксированным внутренним радиусом (У-образная гибка) • • •

2.2. Исследование утонения полосы при гибке усилием со свободными наружным и внутренним радиусами (У-образная гибка).

2.3. Исследование деформации при гибке полосы с помощью координатной сетки (У-образная гибка).

2.4. Исследование утонения полосы при гибке моментом (П-образная гибка).

2.5. Исследование силовых параметров при гибке

Глава 3. Развитие теории гибки профилей.

3.1. Определение конечной геометрии листовой заготовки при гибке моментом.

3.2. Гибка листовой заготовки моментом без учёта упрочнения металла.

3.3. Гибка листовой заготовки моментом с учётом упрочнения металла.

Глава 4. Определение конечной геометрии листовой заготовки при гибке в угловых штампах и калибрах.

4.1. Бесконтактная гибка полосы.

4.2. Гибка при фиксированном внутреннем радиусе полосы.

4.3. Гибка при фиксированном наружном радиусе полосы.

4.4. Гибка жёстко зафиксированной полосы.

4.5. Уточнение технологии гибки.

4.6. Силовые и энергетические параметры гибки.

Глава 5. Совершенствование валковых узлов профилегибочных станов •

5.1. Прочность и размеры калибра.

5.2. Расчёт калибра на жёсткость.

5.3. Совершенствование конструкции профилегибочных станов • • •

Существующее технологическое оборудование для производства гнутых профилей использует метод холодной прокатки, позволяющий значительно повысить производительность процесса.

Преимущества гнутых профилей, определяющие быстрое развитие их производства, обусловлены широкими возможностями процесса профилирования и его высокими технико-экономическими показателями, а также большим комплексом технологических достоинств, а именно: высоким качеством поверхности, одинаковой толщиной полок и стенок по всему сечению профиля, возможностью изготовления профилей сложной конфигурации.

Профили могут быть изготовлены из самых различных материалов: горячекатаной и холоднокатаной углеродистой и низколегированной стали, цветных металлов и сплавов, допускающих холодную обработку, а также сталей с различными видами антикоррозионных и декоративных покрытий.

• Отсутствие дефектов на поверхности гнутых профилей позволяет получать их с высокой чистотой поверхности наряду с высокой конструкционной прочностью и коррозионной стойкостью.

Однако в производстве гнутых профилей существуют определённые трудности, связанные прежде всего с выполнением заданных чертежом размеров по изгибаемой части профиля. Утонение полосы в месте изгиба ведёт к отклонению геометрических размеров профиля от требуемых и соответственно к определённому снижению прочностных параметров.

Основной задачей данной работы является проектирование и усовершенствование профилегибочных агрегатов для получения более широкого сортамента гнутых профилей, что связано с уточнением технологических процессов гибки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В заключение диссертации приведём выводы, сделанные по результатам всей работы.

1. Экспериментально установлена тенденция изменения геометрических, кинематических и энергосиловых параметров процессов получения гнутых уголковых и швеллерных профилей при изменении отношения наружного радиуса профиля к внутреннему от 1,1 до 3.

2. Разработаны две теоретические модели, учитывающие особенности конструкции рабочего инструмента для предварительной бесконтактной гибки профиля, и его окончательной калибровки с фиксированными наружным и внутренним радиусами. Это позволило уточнить выбор геометрических и кинематических параметров технологического процесса гибки.

3. Разработана оптимальная методика выбора заготовки и технологических режимов при производстве гнутых уголковых и швеллерных профилей, позволяющая повысить их качество, снизить расход металла и устранить вспомогательные операции доводки готовых изделий.

4. Предложена методика проектирования конструкции валковых узлов профилегибочных станов, позволяющая получать гнутые профили с заданными геометрическими размерами при регламентированном уровне допусков и неплоскостности поверхностей.

5. Проведена опытно-промышленная проверка результатов предложенной методики проектирования валковых узлов профилегибочных станов, подтвердившая полученные в диссертации результаты.

1. Свец В.Е. Производство и применение экономичных профилей проката. — М.: Металлургия, 1967. 160с.

2. Тришевский И.С. Основные задачи разработки и освоения рационального сортамента сортовых, фасонных и гнутых профилей проката // Расширение сортамента и производства новых профилей проката. — Харьков: УкрНИИмет, 1968.-С. 12-19.

3. Литовченко Н.В., Калибровка профилей и прокатных валков, М.: Металлургия, 1990. -432с.

4. Полухин П.И., Федосов Н.М., и др. Прокатное производство. М.: Металлургия, 1982. — 696с.

5. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. — М.: Металлургиздат, 1953. — 783с.

6. Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М., и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. М.: Металлургия, 1981. - 576с.

7. Бахтинов В.Б. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1983.-488с.

8. Зарещинский M.JI. Прокатка стали. М.: Металлургиздат, 1948. - 452с.

9. Королёв. A.A. Механическое оборудование прокатных цехов чёрной и цветной металлургии. М.: Металлургия, 1976. — 544с.

10. Ю.Лемпицкий В.В., Антонов С.П., Тришевский И.С., и др. Прокатные станы СССР. М.: Металлургия, 1970. - 480с.

11. Тришевский И.С., Лемпицкий В.В., и др. Гнутые профили проката. Справочник. М.: Металлургия, 1980. — 352с.

12. Тришевский И.С. Профилированные профили. — М.: Металлургия, 1972. — 220с.

13. Тришевский U.C., Котелевский JI.H. Оборудование профилегибочных станов и технология производства гнутых профилей. Вып. 7-66-4. М.: НИИинфортяжмаш, 1966.- 111с.

14. Технологии Электронный ресурс. / ТОО "ТЕМИР". Электрон, дан. (1 файл). Караганда: ТОО "Темир", 2002 - . - Режим доступа: www.temir-profil.kz\tech2.html, свободный. — Загл. с экрана.

15. Бурыкин A.A. Высокоэкономичные гнутые профили проката. М.: Металлургия, 1965. - 240с.

16. Тришевский И.С., Донец Г.В., и др. Производство и применение гнутых профилей проката. Справочник. М.: Металлургия, 1975. - 536с.

17. Давыдов В.И., Максаков М.П. Производство гнутых тонкостенных профилей. М.: Металлургиздат, 1959. — 236с.

18. Варданян Г.С., Андреев В.И., и др., Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. M.: АСВ, 1995. - 568с.

19. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986. - 512с.

20. Дарков A.B., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1989.-624с.

21. Гнутые стальные профили Электронный ресурс. / ОАО "СЕВЕРСТАЛЬ". Продукция. — Электрон, дан; (2 файла). Череповец: ОАО "Северсталь", 2000 — . — Режим доступа: www.stal.ru\products\4\index.htm, свободный. — Загл. с экрана.

22. Бурыкин. A.A. Высокоэкономичные гнутые профили проката. М.: Металлургия, 1965.-240с.

23. Калинин В.М., Рогачёв Ю.Д., и др. Гнутые профили, выпускаемые заводом "Запорожсталь". Киев: УкрНИИНТИ, 1967. - 49с.

24. Давыдов В.И., Максаков М.П. Производство гнутых тонкостенных профилей. М.: Металлургиздат, 1959. - 240с.

25. Орлов П.И. Основы конструирования. — В 2-х кн. Кн. 1. — М.: Машиностроение, 1988. 560с.

26. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В: Калибровка прокатных валков. — М.: Металлургия, 1970. 312с.

27. Литовченко Н.В., Диомидов Б.Б., Курдюмова В.А. Калибровка валков сортовых станов. М.: Металлургиздат, 1963. - 639с.

28. Целиков А.И., Томлёнов А.Д., Зюзин В.И., Третьяков A.B., Никитин Г.С. Теория прокатки. Справочник. М.: Металлургия, 1982. - 335с.

29. Жадан В.Т., Осадчий А.Н., Стеценко Н.В. Отделка и термическая обработка сортового проката. М.: Металлургия, 1979. — 190с.

30. Станки Электронный ресурс. / Объединение "Роножи". Электрон дан. (3 файла). — Новосибирск: Объединение "Роножи", 2002 . - Режим доступа: http://www.ronozhi.ru/proiz, свободный. - Загл. с экрана.

31. Профилегибочные станы. Технические характеристики Электронный ресурс. / НПО "Технология''. Электрон, дан. (1 файл). - М.:. НПО "Технология", 2003 - . — Режим доступа: http://www.npotech.ru/prod.phtml?id=l, свободный. - Загл. с экрана.

32. Станы профилегибочные Электронный ресурс. / ОАО "ЭМК-АТОММАШЭКСПОРТ". Электрон, дан. (1 файл). - Волгодонск: ОАО "Атоммашэкспорт", 2002 — . — Режим доступа: http://www.atomexp.ru/?go=stanyprofi, свободный. — Загл. с экрана.

33. Кулыбин М.В. Строительный комплекс // Журнал Петербургский строительный рынок. 2002. — № 7, 8. - С. 108.

34. Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка7 Под общ. ред. Л.И. Рудмана. М.: Машиностроение, 1988. - 496с.

35. Беренфельд В.В. Изготовление штампов. М.: Машиностроение, 1984. — 101с.

36. Рудман Л.И., Марченко В.Л., Марцинковский М.Т., и др. Пособие штамповщику. Киев: Техника, 1982. — 264с.

37. Гришков A.M., Рудман Л.И., и др. Эксплуатация и обслуживание оборудования и технологической оснастки для листовой штамповки. Справочник. — М.: Машиностроение, 1984. — 304с.

38. РовинскийТ.Н. Прессовое оборудование листоштамповочных цехов. — М;: Машгиз, 1960.-432с.

39. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. — М.: Машиностроение, 1976. 560 с.

40. Кухтаров В.И., Холодная штамповка. — М.: МАШГИЗ, 1962. — 402с.

41. Гришков А.М., Рудман Л.И., Ровенский Н.В., и др. Эксплуатация и обслуживание оборудования и технологической оснастки для листовой; штамповки. М.: Машиностроение, 1984. — 304с.

42. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980. — 432с.

43. Ильюшин A.A. Пластичность. — М.: Гостехиздат, 1948. 376с.

44. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. — М.: Машиностроение, 1968.-256с.

45. Мошнин E.H. Исследование пластического изгиба. Сб. ЦНИИТМАШ, кн. 62. М.: Машгиз, 1954. - 56с.

46. Надаи А. Пластичность. Механика пластического состояния вещества: пер. с англ. Москва-Ленинград, ОНТИ НКТП, 1936 . — 280с.

47. Надаи А. Пластичность и разрушение твёрдых тел. М.: изд-во иностр. лит., 1954.-246с.

48. Ренне И.П. Пластический изгиб заготовки. Изменение толщины заготовок при чистом изгибе // Труды Тульск. Мех. института. Тула: Оборонгиз, 1950. - вып. 4. - С. 146 - 162. - 195с.

49. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. JL: Машиностроение, 1979. - 520с.

50. Хилл Р. Металлическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956. — 286с.

51. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. — М.: Машиностроение, 1971.-424с.

52. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977.-278с.

53. Норицын И.А. Основы теории обработки металлов давлением. — М.: Машгиз, 1959.-246с.

54. Лысов М.Н. Теория и расчёт изготовления деталей методами гибки. — М.: Машиностроение, 1966.-236с.

55. Томлёнов А.Д;. Механика процессов обработки металлов давлением. — М.: МАШГИЗ, 1963.-236с.

56. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Металлургия, 1987.-352с.

57. Hill R. The Mathematical Theory of Plasticity. Oxford, 1950.

58. Беляев H.M. Сопротивление материалов. — M.: Главиздат, 1953. 856с.

59. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Морозов Ю.А. Определение величины утонения полосового металла в зависимости от его толщины // VI Международный Конгресс "Кузнец-2002". М.: МГВМИ, 2002. - вып. 2. — С. 14-16.

60. Шенк X. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ. М.: Наука, 1972. -412с.

61. Марков H.H., Кайнер Г.Б., Сапердатов П.А. Погрешность и выбор средств при линейных измерениях. — М.: Машиностроение, 1967. 392с.

62. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. — М.: Металлургия, 1983.-352с.

63. Шевченко К.Н. Основы математических методов в теории обработки металлов давлением. М.: Высшая школа, 1970. - 354с.

64. Головлёв В. Д. Расчёты процессов листовой штамповки. — М.: Машиностроение, 1974. 136с.

65. Финк К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций: Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1961. 534с.

66. Кохан JI.C., Морозов Ю.А. Исследование деформаций при изгибе листового материала // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением: Сб. Трудов МГВМИ и Союза Кузнецов. -М.: МГВМИ, 2003. вып. 3. - С. 90,91.

67. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1967. — 507с.

68. Комаров А.Д. Упругая отдача листовых металлов при гибке в штампах // Журнал КШП. 1965. - вып. 11. —С. 15 — 19.

69. Комаров. А.Д. Штамповка листовых и трубчатых деталей. Л.: ЛДНТП, 1970. -36с.

70. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Морозов Ю.А., Пунин В.И. Совершенствование оборудования для производства гнутых профилей // Новые технологии, 2003. — вып. 6 (в печати).