Разработка технологии производства крупногабаритных тонколистовых профилей в роликах и разработка конструкции межклетьевых проводок

m_П4=(0.7+0.7)tg(90⁰/2)=1.4 мм, m^?_П4=1/2m_П4=0.7 мм.

Исходные данные для расчета калибров роликов представлены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 Исходные данные для расчета калибров роликов.

Переход	1С,град.	2С,град.	3С,град.	Размеры, мм.
				R	S	L1	L2	L3	L4	L5	L6
1	30	15	15	0.7	0.7	11.6	0.258	43.49	0.258	62.6	0.258
2	60	30	45				0.516	43.23	0.516	61.83	0.775
3	90	50	45				0.689	43.06	0.86	61.48	0.775
4	130	65	45				1.12	42.63	1.12	61.22	0.775
5	170	80	45				1.55	42.20	1.378	60.962	0.775
6	180	90	45				1.55	42.20	1.55	60.52	0.775
1	30	15	15	13.376	0.517	0.18	0.18	0.18	0.375	0.09
2	60	30	45	12.86	1.55	0.375	0.375	0.58	1.4	0.187
3	90	50	45	12.86	1.55	0.51	0.653	0.58	1.4	0.255
4	130	65	45	12.86	1.55	0.89	0.89	0.58	1.4	0.445
5	170	80	45	12.86	1.55	1.4	1.175	0.58	1.4	0.7
6	180	90	45	12.86	1.55	1.4	1.4	0.58	1.4	0.7
				mП2	mП3	mП4
1	30	15	15	0.09	0.09	0.18
2	60	30	45	0.187	0.29	0.7
3	90	50	45	0.326	0.29	0.7
4	130	65	45	0.445	0.29	0.7
5	170	80	45	0.587	0.29	0.7
6	180	90	45	0.7	0.29	0.7

2.6.2.1 Расчет калибровки роликов переходов № 1, 2

Согласно рис. 2.9, рис. 2.10, необходимо определить размеры e_П, k_П1, k_П2, k, с, b_П, b_П, k_П1, k_П2, k, c, h_П1, h_П2, h_П1, h_П2, D_НП1, D_НП2, D_ВП1, D_ВП2, D_Р, Q, t_П, t_П,B_П, D_БН, D_БВ.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.10 размер k_П1:

k_П1=(e_П+А)cos_1С (2.21)

Величину (А) как и при расчете калибровки роликов швеллера принимаем равной: А=b_ДОП=510 мм. Примем А=7.5 мм. 7, с. 246.

Размер e_П=L₁+m_П1:

-для первого перехода e_П=11.6+0.18=11.78 мм;

-для второго перехода e_П=11.6+0.375=11.975 мм.

По формуле (2.21):

-для первого перехода k_П1=(11.78+7.5)cos30⁰=16.69 мм;

-для второго перехода k_П1=(11.975+7.5)cos60⁰=9.74 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.10 размер k_П2=(L₃+m_П1+m_П2) cos_2С:

Рис. 2.10. Калибровка роликов первой группы (закрытые калибры).

-для первого перехода k_П2=(43.49+0.18+0.18)cos15⁰=42.35 мм;

-для второго перехода k_П2=(43.23+0.375+0.375)cos30⁰=38.085 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.10 размер k=L₅+m_П2+m_П3:

-для первого перехода k=62.6+0.18+0.18=62.96 мм;

-для второго перехода k=61.83+0.375+0.58=62.785 мм;

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.10 размер с=(m^?_П4+m_П3+L₇)cos_3С:

-для первого перехода с=(0.187+0.18+13.376)cos15⁰=13.275 мм;

-для второго перехода с=(0.7+0.58+12.86)cos45⁰=10 мм.

Тогда размер b_П=(k_П1+k_П2+k+с)·2:

-для первого перехода b_П=(16.69+42.35+62.96+13.275)·2=270.55 мм;

-для второго перехода b_П=(9.74+38.08+62.785+10)·2=241.2 мм.

Размер b_П=b_П1 мм. (см. п. 2.6.1.1):

-для первого перехода b_П=269.55 мм.;

-для второго перехода b_П=240.2 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.10 размер k_П2:

k_П2=(L₃+m_П1+m_П2) cos_2С:

-для первого перехода k_П2=(43.49+0.09+0.09) cos15⁰=42.18 мм;

-для второго перехода k_П2=(43.23+0.187+0.187) cos30⁰=37.76 мм.

Размеры k и c:

k=(L₅+m_П2+m_П3), c=(L₇+m_П4+m_П3) cos_3С:

-для первого перехода k=62.6+0.09+0.09=62.78 мм,

с=(0.375+0.09+13.376) cos15⁰=13.37 мм;

-для второго перехода

k=61.83+0.187+0.29=62.31 мм, с=(1.4+0.29+12.86) cos45⁰=10.29 мм.

Размер k_П1=(b_П-2k_П2-2k-2c)/2:

-для первого перехода

k_П1=(269.55-2·42.18-2·62.78-2·13.37)/2=16.44 мм;

-для второго перехода

k_П1=(240.2-2·37.76-2·62.31-2·10.29)/2=9.74 мм.

Размеры h_П1, h_П2:

h_П1=k_П1tg_1С, h_П2=k_П2tg_2С:

-для первого перехода h_П1=16.69·tg30⁰=9.63 мм, h_П2=42.35·tg15⁰=11.35 мм;

-для второго перехода h_П1=9.74·tg60⁰=16.87 мм, h_П2=38.08·tg30⁰=21.98 мм.

Размеры h_П1, h_П2:

h_П1=k_П1tg_1С, h_П2=k_П2tg_2С:

-для первого перехода h_П1=16.44·tg30⁰=9.49 мм, h_П2=42.18·tg15⁰=11.3 мм;

-для второго перехода h_П1=9.74·tg60⁰=16.87 мм., h_П2=37.76·tg30⁰=21.8 мм.

Ширина бурта верхнего ролика принимается равной t_П=20 мм. Тогда размер B_П:

B_П=b_П+2t_П:

-для первого перехода B_П=269.55+220=309.55 мм;

-для второго перехода B_П=240.2+220=280.2 мм.

Ширина бурта нижнего ролика принимается равной t_П=25 мм.

Определяем диаметры.

Диаметры

D_НП2=D_ОН+2h_П2, D_НП1=D_НП2+2h_П1:

-для первого перехода

D_НП2=70+2·11.35=92.7 мм, D_НП1=92.7+2·9.63=111.96 мм;

-для второго перехода

D_НП2=70+2·21.985=113.97 мм, D_НП1=113.97+2·16.87=147.71 мм.

Диаметры D_ВП2=D_ОВ-2h_П2, D_ВП1=D_ВП2-2h_П1:

-для первого перехода D_ВП2=195.6-2·11.3=173 мм, D_ВП1=173-2·9.49=154.02 мм;

-для второго перехода D_ВП2=195.6-2·21.8=152 мм, D_ВП1=152-2·16.87=118.26 мм.

Диаметр бурта нижнего ролика: D_БН=D_НП1+60 мм:

-для первого перехода D_БН=111.96+60=171.96 мм.;

-для второго перехода D_БН=147.71+45=192.71 мм.

Диаметр бурта верхнего ролика: D_БВ=D_ОН+D_ОВD_БН:

-для первого перехода D_БВ=70+195.6171.96=93.64 мм;

-для второго перехода D_БВ=70+195.6192.71=72.89 мм.

Диаметр D_Р=D_ОН+2Q, где Q=(m^?_П4+m_П3+L₇)sin_3С:

-для первого перехода Q=(0.187+0.18+13.376)sin15⁰=3.56 мм, D_Р=70+2·3.56=77.12 мм;

-для второго перехода Q=(0.7+0.58+12.86)sin45⁰=10 мм, D_Р=70+2·10=90 мм.

Радиусы принимаются равными R=5мм 12, c. 8283. Размер t_П конструктивно принимаем равным 20 мм, размер t_П равным 25 мм.

Таблица 2.11 Результаты расчета калибровки переходов № 1, 2

Переход	1С,град.	2С,град.	3С,град.	Размеры, мм.
				А	kП1	kП2	K	С	bП	bП
1	30	15	15	7.5	16.69	42.35	62.96	13.27	270.55	269.55
2	60	30	45	7.5	9.74	38.08	62.78	10	241.20	240.20
1	16.44	42.18	62.78	13.37	9.63	11.35	9.49	11.3	20	25
2	9.74	37.76	62.31	10.29	16.87	21.98	16.87	21.8	20	25
1	309.55	70	195.6	111.96	92.7	154.02	173	171.96	93.64
2	280.20	70	195.6	147.71	113.97	118.26	152	192.71	72.89
1	20	3.56	77.12	5
2	35	10	90	5

2.6.2.2 Расчет калибровки роликов перехода № 3

Рис. 2.11. Калибровка роликов перехода № 3

Аналогично, как и в калибрах роликов первых двух переходов принимаем радиус R равным 5 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.11 размер k_П:

k_П=(L₃+ m_П1+m_П2)cos_2С=(43.06+0.51+0.653)cos50⁰=28.43 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.11 размер

k=L₅+m_П2+m_П3=61.48+0.653+0.58=62.7 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.11 размер

с=(m^?_П4+m_П3+L₇)cos_3С=(0.7+0.58+12.86)cos45⁰=10 мм.

Тогда размер b_П=(k_П+k+с)·2=(28.43+62.7+10)2=202.25 мм.

Размер b_П=b_П2·s=202.252·0.7=200.85 мм.

Согласно рис. 2.9 и рис. 2.11 размер k_П:

k_П=(L₃+m_П1+m_П2)cos_2С=(43.06+0.255+0.326)cos50⁰=28.05 мм.

Размеры k и c:

k=(L₅+m_П2+m_П3)=61.48+0.326+0.29=62.1 мм., c=(L₇+m_П4+m_П3) cos_3С=10.29 мм.

Размер h_П:

h_П=k_Пtg_2С=28.43·tg50⁰=33.88 мм.

Размер h_П:

h_П=k_Пtg_2С=28.05·tg50⁰=33.43 мм.

Ширина бурта верхнего ролика принимается равной t_П=20 мм. Тогда размер

B_П=b_П+2t_П=200.85=2·20=240.85 мм.

Ширина бурта нижнего валка принимается равной t_П=25 мм.

Ширина бурта верхнего ролика - t^'_П=20 мм.

Определяем диаметры.

Диаметр D_НП=D_ОН+2h_П2=70+2·33.88=137.76 мм.

Диаметр D_ВП=D_ОВ-2h_П2=195.6-2·33.43=128.74 мм.

Диаметр бурта нижнего ролика: D_БН=D_НП+60=137.76+60=197.76 мм.

Диаметр бурта верхнего ролика: D_БВ=D_ОН+D_ОВD_БН=70+195.6-197.76=67.84 мм.

Диаметр D_Р=90 мм 12, c. 8283.

Таблица 2.12 Результаты расчета калибровки роликов перехода N^о 3

Переход	1С,град.	2С,град.	3С,град.	Размеры, мм.
				kП	K	с	bП	bП	kП	k
3	90	50	45	28.43	62.7	10	202.25	200.85	28.05	62.1
3	13.37	33.88	33.43	20	25	240.85	70	195.6	137.76	128.74
3	197.76	67.84	90	5

2.6.2.3 Расчет калибровки роликов переходов № 4, 5 (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Калибровка роликов переходов № 4, 5

В результате того, что угол подгибки концевых полок профиля в четвертом и пятом переходах превышает 90⁰, верхний ролик выполняется таким образом, что он не будет полностью охватывать поверхность профиля и между рабочими поверхностями ролика будут находиться нерабочие поверхности.

Определяем размеры калибров.

Размер k=L₅+m_П2+m_П3:

-для четвертого перехода k=61.22+1.174+0.58=62.97 мм;

-для пятого перехода k=60.962+1.174+0.58=62.716 мм.

Размер k=L₅+m^?_П2+m^?_П3:

-для четвертого перехода k=61.22+0.445+0.29=61.955 мм;

-для пятого перехода k=60.962+0.587+0.29=61.84 мм.

Размеры с=10 мм, с=10.29 мм.

Диаметр D_Р=90 мм.

Радиус R также принимается равным 5 мм.

Остальные размеры определяются графически:

-для четвертого перехода:

ширина бурта нижнего ролика t_П=44 мм;

ширина бурта верхнего ролика t_П=32 мм;

размер b_П=144 мм;

размер b_П=164 мм;

размер k_П=10 мм;

размер h=22 мм;

диаметр D_К=152 мм;

диаметр D_ВП=96 мм;

диаметр бурта нижнего ролика: D_БН=148 мм;

диаметр бурта верхнего ролика: D_БВ=116 мм;

размер B_П=224 мм.

-для пятого перехода:

ширина бурта нижнего ролика t_П=32 мм;

ширина бурта верхнего ролика t_П=32 мм;

размер b_П=144 мм;

размер b_П=136 мм;

диаметр D_ВП=104 мм;

диаметр бурта нижнего ролика: D_БН=152 мм;

диаметр бурта верхнего ролика: D_БВ=112 мм;

размер B_П=200 мм.

Таблица 2.13Результаты расчета калибровки переходов № 4, 5

Переход	1С,град.	2С,град.	3С,град.	Размеры, мм.
				K	С	bП	kП	k	с	h
4	130	65	45	62.97	10	164	10	61.95	10.29	22
5	170	80	45	62.716	10	136	-	61.84	10.29	-
4	32	44	224	70	195.6	96	152	148	116	90	5
5	32	32	200	70	195.6	104	152	152	112	90	5

2.7 Определение энергосиловых параметров операций технологического процесса изготовления профилей

2.7.1 Швеллер мм.

Согласно работе И.С. Тришевского 7, с. 35-56, все профили можно рассматривать как комбинацию четырех основных элементов, формуемых различными способами:

1. С одним местом изгиба и свободной кромкой (полки уголков, швеллеров ...);

2. С двумя местами изгиба при подгибке смежных элементов в одну сторону (стенки швеллеров, корытных, С-образных и других профилей);

3. С двумя местами изгиба при подгибке смежных элементов в разные стороны (стенки зетовых профилей, боковые стенки корытных и других профилей);

4. Места изгиба

Исходя из этого, по определенной методике находятся формулы для определения характера распределения усилий при профилировании различных из приведенных выше видов элементов, составляющих какой-либо профиль.

Гнутые швеллеры по приведенной выше классификации состоят из двух элементов первого типа и одного элемента второго типа. Особенностью формовки холодногнутых швеллеров является горизонтальное (параллельно осям валков) положение формуемой стенки (элемента второго типа) в калибре валков и подгибка обеих полок вверх. На рис. 2.13 показана схема подгибки полок профиля в калибре роликов при профилировании.

Рис. 2.13. Схема подгибки полок профиля в калибре роликов при профилировании.

Имея схему подгибки и зная характер распределения усилий при формовке элементов профиля первого и второго типов, можно определить суммарные усилия и крутящие моменты при профилировании швеллеров.

При профилировании швеллерных профилей металл оказывает усилие на рабочую поверхность нижнего ролика по цилиндрической шайбе (на участке стенкиэлемента второго типа) и по коническим шайбам (на участках полокэлементов первого типа). Верхним валком усилие воспринимается только в местах изгиба, т.е. на закругленных участках сопряжения цилиндрической и конической шайб. Таким образом ,полное усилие при профилировании равнополочных швеллеров:

P=2P_bcos_C+P_h (2.22)

где P_bсуммарное усилие на коническую шайбу нижнего ролика;

_С суммарный угол подгибки полки швеллера в данном проходе ;

P_h суммарное усилие на цилиндрическую шайбу нижнего валка.

Суммарные усилия металла на конические поверхности P_b и на цилиндрическую поверхность нижнего ролика P_h представляются в виде интегральных сумм по площадям эпюр распределенных нагрузок в соответствующих пределах.

Для определения суммарных усилий по переходам при профилировании данного швеллера (рис. 1.3) используем конечные формулы, приведенные в табл.III.1 7, с. 52 .Суммарные усилия по переходам при профилировании данного швеллера (рис. 1.3, рис. 2.13) определяются по формуле:

P_c=ln+3.52*10^-4*E*^1.4*S^2.6* (2.23)

где _Тпредел текучести профилируемого материала, для материала Ст3сп он составляет у_Т=300 МПа [13, табл. 1, с. 34];

s=0.7 мм.толщина зазора между верхним и нижним роликами в свободном нерабочем состоянии;

h=с_Пвысота стенки швеллера (п. 2.6, табл. 2.7);

b=L₁+m_Пширина полки швеллера (п. 2.6, табл. 2.7);

с=m_Прасстояние от точки начала криволинейного участка полки или стенки швеллера до точки пересечения образующих конической и цилиндрической шайб нижнего ролика (п. 2.6, табл. 2.7);

угол подгибки полки швеллера за проход, град. (п. 2.6, табл. 2.4);

_Ссуммарный угол подгибки полки швеллера в данном проходе, град. (п. 2.6, табл. 2.4);

Е=2·10¹¹МПа-модуль упругости материала.

Результаты расчета усилий представлены в таблице 2.14.

Таблица 2.14 Суммарные усилия по переходам при профилировании^*

№ перехода	Угол , град	Угол С, град	Усилие PС, Н
1	20	20	806.45
2	15	35	682.53
3	15	50	575.48
4	15	65	474.62
5	15	84	355.05
6	6	90	319.81

*-между четвертым и пятым переходами подгибка полок профиля производится в межклетьевой проводке.

Аналогично для определения крутящих моментов нижнего М_Н и верхнего М_В роликов при профилировании используем конечные формулы (рис. 1.3, рис. 2.13 7, табл. III.2, с. 53):

М_Н= (2.24)

M_В.С.=P_СК (2.25)

где _К=0.08 (коэффициент трения качения);

_С=0.12 (коэффициент трения скольжения) 7, с. 368, 369.

Результаты расчета крутящих моментов представлены в таблице 2.15.

Таблица 2.15 Крутящие моменты по переходам при профилировании

№ перехода	Угол , град	Угол С, град	Крутящие моменты, Нм
			MН	MВ
1	20	20	169.00	64.52
2	15	35	254.38	54.60
3	15	50	326.00	46.00
4	15	65	378.00	38.00
5	15	84	410.00	28.40
6	6	90	411.16	25.58
-	-	-	?МН=1948.54	?МВ=257.10

2.7.2 С-образный профиль

Ввиду того, что периферийные элементы С-образного профиля имеют небольшую длину - 13 мм. (рис. 1.4), для определения суммарных усилий по переходам при профилировании используем также формулу (2.23):

P_C=ln+3.52*10^-4*E*^1.4*S^2.6*,

где s=0.7 мм.толщина зазора между верхним и нижним роликами в свободном нерабочем состоянии (рис. 2.13);

h=(m_П2+L₅+m_П3+20/2) высота стенки профиля, которая по переходам составит соответственно 145.92; 145.57; 145.426; 145.38; 145.434 и 145 мм. (рис. 2.9, п. 2.6, табл. 2.10);

b=L₃+m_П2 ширина полки профиля, которая по переходам составит соответственно 43.67; 43.605; 43.713; 43.52; 43.375 и 43.6 мм. (рис. 2.9; п. 2.6, табл. 2.10);

с=m_П2расстояние от точки начала криволинейного участка полки или стенки профиля до точки пересечения образующих конической и цилиндрической шайб нижнего ролика (п. 2.6, табл. 2.10);

=б_С2 угол подгибки полки профиля за проход, град. (рис. 2.9; п. 2.6, табл. 2.5);

_Ссуммарный угол подгибки полки профиля в данном проходе, град.

Е=2·10¹¹МПа-модуль упругости материала.

Результаты расчета усилий представлены в таблице 2.16.

Таблица 2.16 Суммарные усилия по переходам при профилировании^*

№ перехода	Угол , град	Угол С, град	Усилие PС, Н
1	15	15	882.0
2	15	30	740.0
3	15	50	595.6
4	15	65	495.0
5	15	80	400.0
6	10	90	340.3

Аналогично для определения крутящих моментов нижнего М_Н и верхнего М_В роликов при профилировании используем формулы 2.24 и 2.25 (рис. 1.4, рис. 2.13):

М_Н=,

M_В.С.=P_СК (2

Результаты расчета крутящих моментов представлены в таблице 2.17.

Таблица 2.17 Крутящие моменты по переходам при профилировании

№ пере хода	Угол , град	Угол С, град	Крутящие моменты, Нм
			MН	MВ
1	15	15	140.30	70.56
2	15	30	227.15	59.20
3	15	50	324.00	47.64
4	15	65	372.00	39.60
5	15	80	395.88	32.00
6	10	90	400.45	27.22
-	-	-	?МН=1859.78	?МВ=276.22

2.8 Расчет мощности силового привода

Для определения потребной мощности силового привода станка используем полученные в п. 2.7 значения энергосиловых параметров профилирования (выбираем наибольшие значения, полученные для швеллера).

Зная моменты и скорость профилирования, можно определить мощность привода по формуле [7, с. 149]:

N_П=(а/з_общ)·{(1/D_ОН)·?М_Н+(1/D_ОВ)·?М_В}

N_П=(а/з_общ)·{(1/D_ОН)·?М_Н+(1/D_ОВ)·?М_В}=

=(0.166/0.85)·{(1/0.07)·1.948+(1/0.1956)·0.257}=5.7 кВт,

где а-скорость профилирования м./с., согласно технической характеристике (п. 2.9), а=10 м./мин.=0.166 м./с;

з_ОБЩ - коэффициент полезного действия (кпд) механизмов станка, з=0.8ч0.9, принимаем з=0.85;

?М_Н и ?М_В - суммы крутящих моментов на всех нижних и всех верхних роликах стана, кН·м. (таблица 2.15);

D_ОН и D_ОВ - основные диаметры нижнего и верхнего роликов, м. (п. 2.4).

2.9 Выбор основного технологического оборудования

Учитывая то, что рассматриваемые профили тонкостенные (толщина s₀=0.7 мм. < 1 мм.) и имеют простую форму поперечного сечения, целесообразно для их изготовления использовать профилегибочный станок лёгкого типа (с учётом рассчитанной величины мощности силового привода по п. 2.8), например, станок модели ГПС - 350М6.

Таблица 2.18 Техническая характеристика гибочно-прокатного станка ГПС-350М6.

№ пп	Наименование параметра	Ед. измер.	Величина
1	Высота поверхности станины над полом	мм.	785
2	Расстояние от поверхности станины до нижнего рабочего вала с оснасткой	мм.	155
3	Наибольшая глубина профилирования	мм.	50
4	Число оборотов рабочих валов	Об/мин.	25
5	Толщина обpабатываемого матеpиала	мм.	0,6-2,5
6	Максимальная шиpина заготовки	мм.	350
Клеть предварительного формообразования:
7	Диаметр рабочих валов	мм.	50
8	Длина рабочей части валов	мм.	150
9	Межосевое расстояние между роликами с оснасткой:
	Минимальное	мм.	120
	Максимальное	мм.	330
Клеть профилирующая
10	Диаметр рабочих валов	мм.	50
11	Длина рабочей части валов.	мм.	350
12	Регулировка верхнего вала клети профилирующей по вертикали	мм.	70
13	Регулировка нижнего вала клети профилирующей по вертикали:
	. вверх	мм.	10
	Вниз	мм.	10
14	Межосевое расстояние между роликами с оснасткой:
	Минимальное	мм.	120
	Максимальное	мм.	190
Клеть промежуточная:
15	Диаметр рабочих валов	мм.	32
16	Длина рабочей части валов	мм.	90
17	Межосевое расстояние между роликами с оснасткой:
	Минимальное	мм.	70
	Максимальное	мм.	275
Правильное устройство:
18	Межосевое расстояние между роликами с оснасткой
	Минимальное	мм.	120
	Максимальное	мм.	135
19	Перемещение оси рабочей зоны:
	по горизонтали	мм.	+/-20
	по вертикали	мм.	+/-20
	поворот на угол от вертикального положения	град.	+/-35
20	Контур отверстия рабочей зоны:
	окружность диаметром	мм.	80
	прямоугольник (высота х ширина)	мм.	20 х 420
21	Габаритные размеры станка:
	Длина	мм.	4155
	Ширина	мм.	2100
	Высота	мм.	1292
22	Масса станка	кг.	4500
Привод станка ГПС-350М6:
23	электродвигатель 4А 160 S6 У3
24	Мощность	кВт.	11
25	частота вращения	об/мин	1000

Станок входит в состав автоматизированной линии для изготовления гнутых профилей. В состав автоматизированной линии, помимо самого станка ГПС-350М6, входят:

-рулонница подающая РП-350;

-устройство для отрезки профиля;

-стол приемный со сбрасывателем.

Таблица 2.19 Техническая характеристика рулонницы подающей РП-350

№ пп	Наименование параметра	Ед. измер.	Величина
1	Высота оси pулона над полом	мм.	900
2	Внутpенний минимальный диаметp pулона	мм.	450
3	Внутpенний максимальный диаметp pулона	мм.	520
4	Наpужный максимальный диаметp pулона	мм.	1200
5	Максимальная шиpина pулона	мм.	350
6	Максимальный вес pулона	кг	1000
7	Габаpитные pазмеpы pулонницы:
	Длина	мм.	1320
	Шиpина	мм.	1315
	Высота	мм.	1560
8	Масса	кг	480

Таблица 2.20 Техническая характеристика устройства для отрезки профиля

№ пп	Наименование параметра	Ед. измер.	Величина
1	Наибольшая шиpина отpезаемой детали	мм.	260
2	Наибольший ход пуансона	мм.	80
3	Усилие пневмоцилиндpа	кН	15.3
4	Скоpость пеpемещения каpетки	м./c.	0.16
5	Наибольший ход каpетки	мм.	170
6	Рабочее давление в пневмосистеме	МПа	0.4-0.6
7	Максимальная толщина обpабатываемого матеpиала	мм.	1.5
8	Габаpитные pазмеpы штампа
	Длина	мм.	760
	шиpина	мм.	875
	высота	мм.	1450
9	Масса станка	кг	410

Таблица 2.21 Техническая характеристика стола приемного со сбрасывателем

№ пп	Наименование параметра	Ед. измер.	Величина
1	Высота рабочей поверхности стола над полом	мм.	1000
2	Максимальная длина принимаемого профиля	мм.	6000
3	Максимальная ширина принимаемого профиля	мм.	260
4	Габаритные размеры стола:
	Длина	мм.	6000
	ширина	мм.	580
	высота	мм.	1050
5	Масса стола	Кг	460
6	Привод стола со сбрасывателем:
	электродвигатель		4А 71 А4 У3
	мощность	КВт	0.55
	частота вращения	об./мин.	1500

2.10 Разработка планировки и организации рабочего места

Рис. 2.14 Планировка рабочего места

1 - рулонница РП-350

2 - автоматизированная линия

3 - стол приемный

4 - стол накопительный

5 - стол упаковочный

Ленту при помощи кран-балки вешают на рулонницу (1). Конец ленты пропускают через перфоратор и предварительные ролики до первой клети автоматизированной линии АЛПиС-1 (2). Заготовка перфорируется, профилируется и отрубленный профиль подается на приемный стол (3). Посредством сбрасывателя профиль скидывается на стол накопительный (4). Упаковка и обвязка профилей производится двумя рабочими на столе упаковочном (5). За технологическим процессом следит один из рабочих.

2.11 Техническое нормирование

Производим техническое нормирование по операциям технологического процесса изготовления гнутых профилей (на автоматизированных линиях). Расчет производим на один рулон ленты. Расчет представлен в таблице 2.22.

Время на установку ленты на рулонницу и на заправку конца ленты в гибочно-прокатный станок до первой профилирующей клети было определено в п. 1.4 (табл. 1.2).

При определении времени на установку формующей и правильной оснастки в расчете на один рулон учитываем полное время на установку t_У=40 мин., стойкость формующей оснастки (принимаем, что на одном комплекте роликов можно изготовить L=200000 м. профиля) и длину рулона (длина рулона L_РУЛ была определена в п. 1.4 и составила 732.6 м.). Тогда время на установку в расчете на один рулон определим по формуле:

=(L_РУЛ/L)·t_У=(732.6/200000)·40=0.14 мин.

Аналогично определяем время (в расчете на один рулон) на выставление оси профилирования () (полное время t_В=10 мин.), время на установку зазора между направляющими планками () (полное время t_ЗНП=10 мин.) и время на донастройку станка () (полное время t_ДС=1230 мин.):

=(L_РУЛ/L)·t_В=0.036 мин.;

=(L_РУЛ/L)·t_ЗНП=0.036 мин.;

=(L_РУЛ/L)·t_ДС=4.5 мин.

Время профилирования рулона T_РУЛ было определено в п. 1.4 и составило 1.22 ч. (73.2 мин.).

Время на складирование длинномерных заготовок на стеллаж, на зачистку заусенцев и пакетирование деталей в пачки по 50 шт. взято для рулона средней массы и ширины и для средней толщины материала и может быть принято в данном случае.

Таблица 2.22

Операции технологического процесса	Н. врем.,мин.
1.Входной контроль материала (замер ленты по ширине и толщине)	2
2.Установка ленты на рулонницу	5.194
3.Установка формующей и правильной оснастки на ГПС -выставить ось профилирования -установка зазора между направляющимими планками	0.14 0.036 0.036
4.Заправка конца ленты в ГПС до первой профилирующей клети	0.5
5.Прокатка образца профиля	0.5
6.Донастройка станка	4.5
7.Промежуточный контроль (линейных размеров поперечного сечения профиля, прямолинейности)	3
8. Профилирование полосы согласно схеме переходов и отрезка	73.2
9. Окончательный контроль поперечного сечения профиля и длины	10
10. Сложить длиномерные заготовки на стеллаж	130
11. Зачистка заусенцев	430
12. Пакетирование деталей в пачки по 50 шт.	10
13. Транспортирование деталей на склад	10
ВСЕГО	679.1

2.12 Разработка технологической оснастки

Исходные данные к разработке технологической оснастки были получены в п. 2.6 (калибровка роликов).

Всю оснастку на станке ГПС-350 можно подразделить на:

- предварительную оснастку;

- формующую оснастку;

- промежуточную оснастку;

- правильную оснастку (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Расположение оснастки на станке ГПС-350М6

Рассматриваем формующую и промежуточную оснастку.

2.12.1 Проектирование формующей оснастки (профилирующих роликов)

Формующая оснастка - основная оснастка, предназначенная для непосредственного формообразования профиля. Представляет собой комплекты формующих роликов, устанавливаемые на валы (верхний и нижний) рабочих клетей станка. Калибры формующих роликов соответствуют переходам профилирования.

Профилирующие ролики в зависимости от конструкции станка и типоразмера изготавливаемого профиля могут выполняться цельными либо составными, состоящими из рабочего вала и отдельных элементов - шайб, которые в определенном порядке устанавливаются на рабочем валу.

Конструкция рабочих роликов должна обеспечить качественную поверхность изделия - отсутствие задиров и вмятин. Для изготовления заданных профилей - швеллера ( мм.) и С-образного профиля ( мм.) целесообразно использовать цельные ролики, так как цельные ролики применяются, как правило, на небольших малопроизводительных станах машиностроительных заводов, на которых изготовляются мелкосортные профили высокой точности из заготовок толщиной 0.3-1.5 мм. [7, с. 357]. К преимуществам цельных роликов можно отнести упрощение их сборки, установки (возможность фиксации взаимного положения верхнего и нижнего роликов) и настройки станка, что позволяет уменьшить время на переналадку, использовать менее квалифицированный обслуживающий персонал. Применение составных роликов может привести к изменению ширины калибров под действием осевых нагрузок на зажимные гайки, что приведет к изменению размеров изготавливаемого профиля. Составные ролики применяют на высокопроизводительных профилегибочных агрегатах, установленных на металлургических заводах, для массового производства гнутых профилей, где они наиболее удобны в эксплуатации и экономичны [7, с. 357-358].

В качестве материала для изготовления формующих и промежуточных роликов принимаем сталь 9ХС ГОСТ 5950-73. В качестве заготовок используется круговой прокат соответствующего диаметра.

Как уже было отмечено в п. 2.6, в роликах первых формующих клетей (в первых двух переходах), для надежного удержания полосы от поперечного смещения её в сторону от оси профилирования применены закрытые калибры, при этом замыкание рабочего контура обеспечивается специальными конструктивными элементами - буртами (рис. 2.16).



Рис. 2.16. Соединение роликов (закрытый калибр)

1 - верхний ролик;

2 - нижний ролик;

3 - роликовый калибр;

4 - бурт.

Равномерность боковых (вертикальных) зазоров в калибре, исключение возможности относительного смещения роликов в осевом направлении обеспечиваются соединением верхнего и нижнего роликов торцевыми сопрягаемыми поверхностями посадкой “в замок” (для первых двух калибров швеллера и первых трёх - С-образного профиля). Нижний ролик при этом является охватывающим базовым, верхний - охватываемым (рис. 2.16).

Для обеспечения точности размеров по сечению профиля следует в калибре роликов выдерживать равномерность и постоянство зазоров как в осевом, так и в радиальном направлениях. Для реализации данного условия предусматриваем базирование роликов друг по другу - верхнего по нижнему.

В конструкции каждого ролика для посадки его на рабочий вал клети профилегибочного станка предусматривается отверстие диаметром 50 мм. с пазом под шпонку (рис. 2.17).



Рис. 2.17. Конструкция формующего ролика

Диаметры формующих роликов, за исключением основных диаметров, на всех переходах были выбраны конструктивно (п. 2.6), исходя их межцентрового расстояния, диаметров рабочих валов станка и глубины формовки (глубины “вреза”). При этом для достижения достаточной прочности роликов был обеспечен запас материала в 10 мм в местах минимальной толщины в радиальном направлении (рис. 2.18).

Бурты охватывающих роликов выполнены со скруглением по радиусу 5 мм. [12, с. 82-83]. Для обеспечения задания полосы в калибр на ребордах нижних роликов первых двух переходов (для швеллера) предусматриваются конусообразные участки с углом 60⁰ (см. рис. 2.7) [12, с. 82-83].

Для выхода шлифовального круга на верхних роликах первых пяти переходов (для швеллера) предусматриваем поясок шириной 12 мм. и глубиной вреза 10 мм. (рис. 2.17).

Вертикальный зазор между верхним и нижним роликами принимается равным 0.7 мм.

Все остальные конструктивные размеры были получены в п. 2.6.



Рис. 2.18. Бурты и посадочные места роликов

2.12.2 Проектирование промежуточной оснастки

Промежуточная оснастка предназначена для предварительного формоизменения заготовки (полуфабриката) перед заходом его ее в основной калибр.

Промежуточную оснастку применяют для получения сложных профилей при малом числе формующих роликов, а также в качестве направляющих при изготовлении простых профилей.

В качестве промежуточной оснастки применяют фильеры, межклетьевые проводки. В дипломном проекте разработана конструкция межклетьевой проводки (см. раздел 4 данной пояснительной записки).

2.12.3 Изготовление профилирующих роликов

Последовательность изготовления роликов.

1. Черновая токарная обработка с припуском по рабочему контуру 1…1,5 мм.

2. Чистовая токарная обработка.

Осуществляется в соответствии с чертежом ролика. В начале изготавливается нижний ролик с допуском не более 0,1 мм. Верхний ролик подгоняется под нижний, при этом выдерживается величина зазора. Отклонение зазора должно быть не более 0,05 мм от заданной величины. При этом охватываемые поверхности изготавливаются по системе валов по 7 квалитету (h7) , охватывающие по системе отверстий (Н7). Шероховатость рабочей поверхности ролика не более 0,8 мкм.

Дополнительные операции:

долбежные или строгальные операции для получения выемки под шпонку;

слесарные операции (клеймение номера и др.).

Термообработка ролика:

закалка при Т = (850870)⁰;

низкий отпуск при Т = (200250)⁰.

После термообработки (ТО) твердость поверхности должна быть не менее 54…58 HRC.

Доводка контура ролика на токарном станке.

Это необходимо в случае сильных поводок металла при ТО (для больших и сложных по конфигурации роликов).

Окончательная обработка шлифованием.

Осуществляется на кругошлифовальных станках. Шероховатость рабочей поверхности после обработки должна быть не более 0,4 мкм.

2.12.4 Установка и отладка профилирующих роликов

Формующие ролики устанавливаются на рабочие валы формующих клетей станка ГПС-350М6 в соответствии с переходами профилирования согласно схеме (табл. 2.20).

Таблица 2.22 Схема обозначения и размещения формующих роликов

Номер формующей клети станка	Рабочий вал клети
	Верхний	Нижний
Швеллер
1	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.01В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.01Н
2	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.02В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.02Н
3	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.03В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.03Н
4	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.04В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.04Н
5	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.05В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.05Н
6	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.06В	ДП.ТППСВ.0208.0Ш.06Н
С-образный профиль
1	ДП.ТППСВ.0208.0С.01В	ДП.ТППСВ.0208.0С.01Н
2	ДП.ТППСВ.0208.0С.02В	ДП.ТППСВ.0208.0С.02Н
3	ДП.ТППСВ.0208.0С.03В	ДП.ТППСВ.0208.0С.03Н
4	ДП.ТППСВ.0208.0С.04В	ДП.ТППСВ.0208.0С.04Н
5	ДП.ТППСВ.0208.0С.05В	ДП.ТППСВ.0208.0С.05Н
6	ДП.ТППСВ.0208.0С.06В	ДП.ТППСВ.0208.0С.06Н

Для установки профилирующей оснастки необходимо:

надеть на рабочие валы формующих клетей ролики, выставив их относительно оси профилирования с помощью сменных втулок, после чего валы замкнуть серьгами;

надеть на оси неприводных клетей межклетьевые проводки, выставив относительно оси профилирования, перемещая ползуны с осями вращением винтов;

надеть фильеры на оси правильного устройства, выставив их относительно оси профилирования регулировочными винтами.

Необходимость доводки роликов при отладке обусловлена следующими факторами:

Невозможность учета всех факторов о поведении металла при проектировании переходов профилирования.

Неточностью изготовления контура роликов.

Виды дефектов, причины возникновения и методы их устранения приведены в таблице 2.20.

Таблица 2.23. Возможные дефекты при производстве профилей и пути их устранения

Виды дефектов	Причины возникновения	Методы устранения
1. Дефекты геометрии в осевом направлении
-кромковая волнистость (гофрение полок)	-большие углы подгибки за один переход; -утяжка полок профиля за переход	-применение промежуточной оснастки; -повышение жесткости профиля, например использование гофра
-саблевидность, прогиб, закрутка	-неправильный выбор оси профилирования; -неравномерность действия усилий подгибки.	-подстройка правильной оснастки
2. Дефекты геометрии в поперечном направлении
-несоответствие формы поперечного сечения заданной	-плохая регулировка оснастки на клети; -неправильно изготовлена оснастка; -не учтено пружинение	-более точная регулировка профилирующей оснастки; -сравнение контура ролика с чертежом; -применение промежуточной оснастки для устранения пружинения; -переделка ролика с учетом пружинения
-образование трещин в уголковой зоне	-степень деформации больше допустимой; -сильное торцевое сжатие	-поднастройка оснастки; -ослабление уголковой зоны; -увеличение зазора калибра; -увеличение длины развертки калибра
3. Дефекты поверхности
-нарушение покрытия, образование рисок и царапин	-сильный зажим профиля в калибре; -большие касательные напряжения	-увеличение зазора калибра; -ослабление зон

2.13 Средства механизации и автоматизации, применяемые на участке

Механизация и автоматизация процесса профилирования обеспечивают: увеличение производительности оборудования, повышение производительности труда, снижение стоимости продукции, улучшение условий труда и предотвращение травматизма.

На проектируемом участке технологическое оборудование объединено в автоматизированные линии (линии по изготовлению гнутых профилей линию продольного раскроя). Это позволяет реализовать непрерывную технологию профилирования, в данном случае - в пределах одного рулона (порулонный процесс профилирования). Агрегаты для порулонного процесса профилирования экономичны при производстве профилей с малыми толщинами и большой шириной (из-за достаточно большой длины полосы в одном рулоне и сложности и высокой стоимости оборудования для сварки концов рулонов полосы малой толщины и большой ширины).

При наличии соответствующего сварочного оборудования (стыкосварочные машины) на данных автоматизированных линиях можно реализовать полностью непрерывную технологию профилирования, когда используется заготовка в виде “бесконечной полосы”, которую получают, сваривая концы рулонов.

Автоматизированная линия по изготовлению гнутых профилей включает в себя следующее оборудование:

1) Рулонницу подающую РП-350;

2) Гибочно-прокатный станок ГПС-350М6;

3) Устройство для отрезки профиля;

4) Стол приёмный со сбрасывателем.

Автоматизированная линия по изготовлению гнутых профилей работает следующим образом. Рулон металлической ленты с помощью мостового крана устанавливается на pулонницу подающую РП-350. Концевой участок рулона заправляется вручную в направляющее устройство станка ГПС-350М6 (где происходит ее центрирование относительно оси профилирования), в устройство для протирки и смазки ленты, в ролики отсчитывающего устройства (обеспечивающего отсчет длины прокатываемой заготовки и учёт количества деталей), в формующие ролики первой профилирующей клети с горизонтальным расположением приводных рабочих валов.

Путем нажатия кнопки "Пуск" пульта управления электродвигатель станка ГПС-350М6 приводится в действие, начинают вращаться все ролики профилирующих клетей. Лента, проходя через все клети станка ГПС-350М6, формуется в заданный профиль в соответствии с технологической оснасткой, установленной на рабочих валах станка. За последней, шестой, профилирующей клетью установлено правильное устройство, которое оснащено правильными роликами. Профиль, проходя через правильное устройство, приобретает необходимую прямолинейность или кривизну. Затем профиль попадает в устройство для отрезки профиля. По достижению заданной длины по сигналу из электронного блока управления отсчитывающего устройства происходит отрезка профиля. Отрезанный в размер профиль поступает на стол приемный со сбрасывателем, с которого сбрасывается в тару.

3. Научно-исследовательская часть

3.1 Постановка задачи

В дипломном проекте разрабатывается технология изготовления широкополочных тонколистовых (толщина материала 0.7 мм.) профилей. В качестве типовых представителей заданы профили: швеллер 110x45x0.7 мм. (см. рис. 1.3) и С-образный профиль 145x45x13x0.7 мм. (см. рис. 1.4). Характер производства - крупносерийное (см. п. 1.6).

Изготовление широкополочных профилей швеллерного типа в роликах на гибочно-прокатных станках при мелкосерийном (а иногда и крупносерийном) характере производства связано с возникновением кромковой волнистости вследствие интенсификации процесса профилирования из-за ограниченного числа клетей станков. Большие углы подгибки полок за один переход приводят к относительно большим степеням деформаций подгибаемых полок, зависящим в значительной степени от размеров поперечного сечения профиля и параметров процесса формообразования профиля.

Приложение момента сил к подгибаемой полке со стороны конических участков нижнего формующего ролика вызывает не только резкое изменение кривизны подгибаемой полки непосредственно перед входом в калибр, но и ряд других эффектов, в том числе выпучивание (прогиб) донной части заготовки и продольный прогиб заготовки в межклетьевом пространстве.

Указаные выше прогибы зависят от конфигурации элементов профиля по переходам (в зависимости от углов подгибки) и размеров этих элементов (рис. 3.1). Согласно [7, с. 237] углы подгибки участков профиля за один проход принимают, основываясь на имеющемся опыте производства аналогичных профилей (что и было сделано в п. 2.5.2. данной пояснительной записки в соответствии с данными того же источника [7]). Но в [7] приводятся приблизительные, рекомендуемые значения углов подгибки и при их назначении не учитываются конкретные размеры профилей. Для учета размеров профилей должны проводиться экспериментальные исследования. Такие исследования проводились на ФГУП «Ульяновский НИАТ» (см. п. 3.2.).

Если рассматривать С-образный профиль (145x45x13x0.7 мм.), он имеет типовые элементы жесткости - рифт (поз. 1, рис. 3.2) и отбортовки (поз. 2, рис. 3.2).

Замечено, что формообразование профилей с продольными рифтами в донной части чаще приводит к кромковой волнистости, чем формообразование профилей с гладким дном при прочих равных условиях.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.2. Элементы жесткости С-образного профиля

Интенсификация процесса профилирования здесь заключается в неравномерности формовки элементов жесткости по переходам, то есть формовки элементов жесткости за как можно меньшее число переходов (например, в данном случае рифт формуется за два перехода, но предусматриваются схемы формовки за один переход). Это может привести к негативным явлениям - кромковой волнистости, “развалу” профиля (вследствие резкой утяжки материала).

С точки зрения технологии мелкосерийного производства указанные выше эффекты (для швеллера и С-образного профиля) являются весьма значимыми для оптимизации процесса профилирования заготовки.

Таким образом, для оптимизации процесса профилирования необходимо установить:

1. Влияние конфигурации и размеров элементов швеллера по переходам на прогиб донной части и продольный прогиб заготовки в межклетьевом пространстве;

2. Влияние конфигурации элементов жесткости (в данном случае рифта в донной части) С-образного профиля по переходам на излом кромки и “развал” профиля;

3. Технологические приёмы, которые можно использовать при разработке технологии изготовления профилей с целью получения качественных профилей в соответствии с требованиями технических условий на поставку.

3.2 Основная часть

3.2.1 Швеллер 110x45x0.7 мм.

Проводились экспериментальные исследования на ФГУП «Ульяновский НИАТ»на промышленном станке ГПС-350М6.

Исследованию подлежали процессы изготовления профилей швеллерного типа из оцинкованной стали для утепления и облицовки жилых и промышленных зданий и сооружений.

Таблица 3.1 Типоразмеры профилей для исследования

№№ профилей	b, мм	С, мм	Примечания
1-15	30, 45, 60	70, 110, 130, 150, 195	rв = 1 мм; s0 =0,7мм
16-32	30, 45, 60, 70	70, 110, 150, 195	rв = 2 мм; s0 = 1 мм

Предметом исследования являлись характеристики прогибов донной части профилей в межклетьевом пространстве по переходам и условия «смягчения» режимов подгибки за счет прогибов дна профиля. Для измерения прогибов донной части профиля использовали устройство индикаторного типа (ГОСТ 577-68) с диапазоном измерения до 5 мм и точностью 0,01 мм, которое монтировалось на специальной стойке с возможностью продольного перемещения. При отработке технологии проводили замеры и вносили результаты в протоколы исследований. Затем анализировали характер зависимости максимального прогиба от углов подгибки, ширины полки, дна и толщины заготовки. Частные модели получали параболической аппроксимацией данных в среде EXCEL97 при уровне адекватности 0,99 (рис. 3.2).



Рис. 3.3. Зависимость прогиба дна профиля от угла подгибки (а) и от ширины подгибаемой полки (б)

Таким образом, согласно рис. 3.3 имеем следующие данные:

1. С увеличением угла подгибки прогиб дна профиля постепенно увеличивается на углах подгибки 0-15⁰, 20-30⁰; в интервале углов 15-20⁰ прогиб дна практически не изменяется;

2. С увеличением ширины полки швеллера прогиб дна непрерывно увеличивается;

3. С ростом ширины стенки швеллера (С) прогиб дна увеличивается.

3.2.2 С-образный профиль 145x45x13x0.7 мм.

На ФГУП «Ульяновский НИАТ» проводились эксперименты на профилегибочном станке ГПС-300М6. Рассмотрим экспериментальные данные по изготовлению профиля размером 145х45х13х1 мм с треугольным рифтом высотой 10 мм с шириной основания 20 мм и профиля размером 195х45х13х0,7 мм с теми же формой и размерами рифта за шесть переходов. Данные профили по размерам и конфигурации практически совпадают с рассматриваемым С-образным профилем. Радиусы кривизны зон сгиба и участков сопряжения составляли для первого и второго профиля 2 мм и 1,5 мм соответственно. Эксперименты проводили при одном и том же режиме подгибки полок по переходам по следующей программе:

Формообразование профиля с габаритами 145х45 мм с гладким дном.

Формообразование того же профиля с формовкой полного рифта на первом и втором технологических переходах.

Формообразование того же профиля с формовкой рифта постепенно по переходам.

Формообразование профиля с габаритами 195х45 мм с формовкой рифта постепенно по переходам.

Формообразование то же профиля с увеличением базовых диаметров роликов на 1 % от перехода к переходу.

Были получены следующие данные:

1. При формообразовании профиля меньших габаритов в межклетьевом пространстве наблюдался прогиб донной части до 3,2 мм, дефекты кромок отсутствовали.

2. При формообразовании рифта за два перехода возникал излом кромки, начиная с четвертого перехода. В донной части профиля по сторонам рифта наблюдалось отклонение прямолинейных участков, примыкающих к рифту, от горизонтали на - 5 в первой паре роликов с переходом к углу + 3,5 на втором переходе. Дальнейшее изменение углов на последующих переходах составляло: 1,5, 3, 1,5 и 0. При этом ширина профиля, измеренная в мм, изменялась по переходам следующим образом: 259 - 236 - 203 - 183 - 165 - 149. Протяженность зоны плавного перехода, измеренная в мм, изменялась неравномерно: 30 - 140 - 350 - 190 - 265 - 380. Расстояние между изломами по левой и правой полкам, измеренное в мм, с отсчетом от плоского участка заготовки, составляло: 103,5 - 360 - 280 - 440 - 410 - 450 - 180 и 95 - 340 - 470 - 390 - 440 - 440 - 80 соответственно.

3. При равномерной формовке рифта по переходам со стеснением 1,5 мм за переход с соответствующим изменением ширины от 29 до 20 мм и высоты рифта от 2 до 10 мм в межклетьевом пространстве наблюдался «развал» профиля (на 4 - 6 переходах порядка 14-20 мм), однако, излом полок отсутствовал. Характеристики получаемого профиля соответствовали требованиям технических условий на поставку профиля.

4. Формообразование профиля с габаритами 195х45 мм с постепенной формовкой рифта по переходам сопровождалось «развалом» профиля на 12-20 мм на 4 - 6 переходах и изломом его полок. При этом протяженность зоны плавного перехода изменялась неравномерно от 60 до 340 мм с колебаниями до 100 мм.

5. Изготовление того же профиля с увеличением по переходам базовых диаметров роликов на 1 % от перехода к переходу наблюдался натяг кромки с уменьшением «развала» профиля. Излом полок отсутствовал, а зона плавного перехода изменялась по переходам следующим образом (протяженность в мм): 65 - 210 - 380 - 400 - 400 - 400. Параметры готового профиля соответствовали техническим условиям на его поставку.

3.3 Выводы

При производстве широкополочных профилей швеллерного типа в роликах на гибочно-прокатных станках при мелкосерийном характере производства целесообразно:

1. Назначать режим с равномерной подгибкой полок швеллера по переходам.

2. Продольный рифт на стенке профиля позволяет уменьшить или полностью исключить прогиб донной части.

Для получения качественного С-образного профиля с рифтами в донной части следует использовать следующие технологические схемы:

Формовку рифта производить постепенно и равномерно по переходам.

Обеспечивать натяг кромки путем увеличения базовых диаметров роликов по переходам на 1 %.

4. Конструкторская часть

4.1 Литературный обзор

В процессе профилирования могут возникать различные отклонения от заданных формы и размеров профиля, такие как серповидность, винтообразность, прогиб в вертикальной плоскости и др.

Серповидность кривизна профилей в горизонтальной плоскости. Основной причиной появления серповидности профилей является ребровая кривизна заготовки и ее разнотолщинность, т. е. серповидность зависит от качества полосовых заготовок. Кроме того, серповидность может быть вызвана неравномерным распределением удельных давлений и сил трения в калибре по сечению профиля, что может быть вызвано непараллельностью осей валков (роликов) профилировочной машины, а также разнотолщинностью заготовки по ширине.

Винтообразность скручивание профиля вокруг продольной оси, часто появляющееся при профилировании несимметричных профилей (неравнополочных швеллеров, уголков и др.).

Необходимо принимать меры по устранению таких дефектов, чтобы обеспечить нормальный процесс профилирования и получение качественной продукции. Это достигается применением направляющих приспособлений и валковой арматуры, которые наряду с обеспечением качества получаемых профилей предотвращают различные поломки деталей оборудования профилегибочного станка (шестеренных клетей, роликов и др.), т. е. обеспечивают нормальный процесс профилирования.

Валковая арматура это совокупность деталей, устанавливаемых на линии профилирования с передней и задней сторон роликов (валков) и между клетями с целью обеспечения необходимого направления профилируемых полос при их заходе и выходе из роликов (валков).

Конструкция, число и качество арматуры определяется типом профилегибочного стана (станка), степенью его автоматизации, а также сортаментом, марочным составом и назначением изготовляемых профилей.

Важной отличительной особенностью валковой арматуры по сравнению с другим сменным оборудованием станов является не только непосредственное участие в технологическом процессе профилирования, но и прямое влияние на качество изготовления, правильность формы и размеров профиля.