Ontwerp van zwanenhals Type buigmatrijs en intensiteitsanalyse

  Met de brede aanbrenging van de zwanenhals buigende matrijs op het gebied van het stempelen, worden de vervaardigingskosten van de gebogen gevormde delen sterk verminderd. Tegelijkertijd treedt het schimmelschadeprobleem op tijdens het gebruik van de zwanenhalsbuigmatrijs is een algemeen inertieprobleem geworden in de productieworkshop, en de schade wordt veroorzaakt door onvoldoende ontwerp van de malsterkte en een onredelijke ontwerpstructuur van de mal.

  1. Procesanalyse van onderdelen

  Als voorbeeld nemen we de zijkolom van de goederenwagonwagon, het ontwerpproces en de krachtanalyse van de zwanenhals buigende matrijs worden in detail beschreven. Figuur 1 toont de dwarsdoorsnede van de zijkolom van de exportrailwagen. Dedikte is 12 mm. Het materiaal is Q450NQR1. Het zeer sterke en corrosiebestendige staal voor treinwagons heeft een lengte van 2530 mm. De processtroom is: kogelstralen, schilderen → snijden → snijden → egaliseren → buigen → opslag.

  Zoals getoond in Fig. 2, is het buigproces verdeeld in 4 stappen. Tijdens het buigproces van stap 4 speelt de zwanenhals buigmodus een rol. Daarom, in het ontwerpproces van de zwanenhals buigende dobbelsteen, het parameterontwerp van dezwanenhals buigmatrijs wordt hoofdzakelijk uitgevoerd volgens stap 4.

  2. Berekening van de buigkracht

  P - totale buigkracht, N

  B - bochtbreedte, mm

  8 - materiaaldikte, mm

  σb - treksterkte, MPa

  R - binnenste buigradius, mm

  De benodigde buigkracht voor de berekening van het onderdeel is 5930 kN, wat betekent dat de buigmatrijs 5930 kN druk van de buigmachine moet kunnen weerstaan.

Figuur 1 - Zijkolom sectie

  3. Het principe van het vormontwerp

  Zoals getoond in de buigstap 4 in figuur 2, als er geen zwanenhalsstructuurdeel is, zal het werkstuk de buigmodus tijdens het buigproces storen, waardoor de buiging wordt beëindigd en het werkstuk niet meer kan wordengevormd. Het ontwerpprincipe van de zwanenhalsmal is om het zwanenhalsgedeelte van de mal te gebruiken om de vormontwerpmethode te vermijden, waarbij het werkstuk de vorm tijdens het vormingsproces hindert.

Figuur 2 - Diagram van de buiging van de zijkolom

  4. Elementaire bepaling van de schimmelparameters

  Zoals getoond in figuur 3 is een schematisch diagram van een zwanenhals buigende matrijs, waarbij de excentrische afmeting L van de zwanenhals en de breedteafmeting t van de zwanenhals de belangrijkste parameters zijn die de sterkte van de matrijs beïnvloeden. Om te voldoen aan debehoeften van vormende delen, het oorspronkelijke ontwerp van de zwanenhals breedte is 50 mm, en de zwanenhals excentriciteit L moet zijn (t / 2 + 2.5) mm, waarbij t de breedte is van de malsectie het verst van het midden van de druk, dwz t = 50mm.

Figuur 3 - Schematische weergave van analyse van A-A-spanningsstatus

  5. Intensiteitsanalyse

De sterkte-analyse van het zwanenhalsgedeelte van de mal wordt uitgevoerd. Naast de druk van de buigmachine, wordt de mal onderworpen aan het buigmoment dat wordt veroorzaakt door de druk in het zwanenhalsgedeelte. Selecteer desectie A-A van de zwanenhals voor sterkteberekening, en voer de kolomvergelijkingsberekening uit: de sterkteberekening van het zwanenhalsgedeelte van de mal, naast de druk van de buigmachine, wordt de mal ook onderworpen aandruk in het zwanenhalsgedeelte. Het buigende moment. Zoals getoond in Fig. 4, toont de analyse van de A-A-spanningstoestand van de zwanenhals gevaarlijke sectie dat de sectiebreedte t is, de verticale afstand tussen het drukcentrum van debuigmachine en het zwaartepunt van de A-A sectie is L, en de druk die door de buigmachine aan de buigende matrijs wordt gegeven is F, de kracht F0 van de reactie van het werkstuk op de buigende matrijs, het buigende moment van de sectie is M, ener is een mogelijkheid tot breuk op het B-punt van de sectie. Na analyse wordt een vereenvoudigd diagram van de krachttoestand van de sectie getoond in Fig. 4 A-A getekend.

Figuur 4 - Stresstoestand A-A-sectie

  σ1 - stress gegenereerd door externe kracht F0

  σ2 - de stress gegenereerd door het buigend moment

In vergelijking (5) is W de coëfficiënt van de buigsectie. Aangezien sectie A-A een rechthoek is met hoogte t en lengte h, dus w = t2h / 6.

  Van formule (2), M = F0 × L en plaats W en M in de formule:

  t - de dikte van de A-sectie, mm

  L - de verticale afstand tussen het drukcentrum van de buigmachine en het zwaartepunt van de A-sectie, mm

  h - de lengte van de buigmatrijs, mm

  Het substitueren van σ1 en σ2 waarden in vergelijking (3) levert σ3 op als:

  σ3-de som van het buigmoment en de stress gegenereerd door M en externe kracht F0

  F1 - Maximale spanning die kan worden weerstaan ​​door de gevaarlijke sectie A-A van de mal

  δs - de vloeigrens van het buigmodusmateriaal

  Vervanging van het resultaat σ3 van de formule (7) in de formule (8) om F1 te verkrijgen

  In formule (9) is α de veiligheidsfactor, meestal neemt deze de waarde van 1,1 tot 1,2. In deze berekening wordt α = 1,15 genomen en worden α- en Fl-waarden in formule (9) vervangen:

  δs = 450MPa, h = 2530mm, t = 50mm, L = 27,5mm, gesubstitueerd in formule (10), de F2-waarde is 1553t, wat betekent dat het ontworpen A-A-gedeelte met grote buigkracht bestand is tegen 1553t-spanning. De waarde is veel groter dan de buigkrachtvan het vormen van het onderdeel, dat kan voldoen aan de vormvereisten van het onderdeel.

  6. Structurele optimalisatie

  Volgens de bovenstaande berekeningsresultaten is de spanning van de gevaarlijke sectie A-A 15530 kN, wat veel groter is dan de buigkracht van het werkstuk dat 5930 kN vormt, en dat kan voldoen aan de vormvereisten van het werkstuk.

  Om de arbeidsintensiteit van de operator verder te verminderen en de productiekosten van de matrijs te verlagen, is het echter noodzakelijk om het ontwerp van de mal zodanig te optimaliseren dat deze kan voldoen aan de realisatie van het product, de

  arbeidsintensiteit van de operator, en verminderen de fabricagekosten van de mal.

  Volgens formule (10) houdt de spanning van de gevaarlijke sectie A-A verband met de vloeigrens σs van het malmateriaal, de dikte t van de A-sectie, de lengte h van de buigmodus en de verticale afstand Ltussen het drukcentrum van de buigmachine en het zwaartepunt van de A-sectie. Omdat het malmateriaal meestal niet wordt veranderd, dat wil zeggen, is σs een vaste waarde; de lengte van het werkstuk is 2530 mm, wat ook een vaste waarde L = ist / 2 + 2,5; dus de variabele in de formule is alleen t, en de waarde van t wordt geleidelijk geoptimaliseerd:

  Herbereken door de waarde van t van 50 in 30 te veranderen:

  Bereken de waarde van t opnieuw van 30 tot 25 voor herberekening:

  Herbereken door de waarde van t van 25 in 20 te veranderen:

  Volgens de bovenstaande berekeningsresultaten is te zien dat F32 kleiner is dan de maximale buigkracht van het deel dat wordt gevormd, F12 en F22 zijn groter dan de maximale buigkracht van de vorming van het onderdeel, maar de vormDe productiekosten zijn laag, wat handig is voor de operator om de mal te installeren en te demonteren. Uiteindelijk werd vastgesteld dat de gevaarlijke sectie A-A van de mal een breedte van 25 mm had. De dikte van het werkende deel van dehet resterende deel van de mal is ontworpen volgens 25 mm. De ronding van de zwanenhals is overmatig gebogen om lokale stressconcentratie te voorkomen. De interface-afmeting van de matrijs en uitrusting kan overeenkomstig de klemming worden ontworpenmechanisme van de apparatuur.

  7. Effectverificatie

  De praktijk heeft bewezen dat de matrijs bestand is tegen de spanningstoestand van het gebogen deel en dat de stijfheid en sterkte ervan aan de daadwerkelijke productiebehoeften kan voldoen. Om aan te passen aan de belangrijkste melodie van high-efficiency van vandaag, low-cost, snel tempode workshop van de delenfabricage, vormontwerp aangezien de bronkosteninput een belangrijk component van de kosten van de delen is. De formule en het berekeningsproces kunnen worden bevorderd en toegepast in het ontwerpproces van zwanenhalsmal.

  8. Conclusie

  Het gevaarlijke deel van de zwanenhals buigende matrijs bevindt zich het verst van het midden van de druk. Onder de voorwaarde van bepaald vormmateriaal en vormstructuur, is de sterkte van de gevaarlijke sectie evenredig aan de diktedimensie van de gevaarlijke sectie.