{"id":31216,"date":"2024-10-08T09:11:45","date_gmt":"2024-10-08T09:11:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=31216"},"modified":"2024-11-22T01:00:49","modified_gmt":"2024-11-22T01:00:49","slug":"design-of-gooseneck-bending-die","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/design-of-gooseneck-bending-die\/","title":{"rendered":"Projekt matrycy do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d i analiza intensywno\u015bci"},"content":{"rendered":"

Dzi\u0119ki szerokiemu zastosowaniu matryca do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d<\/a> W dziedzinie t\u0142oczenia, koszty produkcji zakrzywionych element\u00f3w formowanych s\u0105 znacznie ni\u017csze. Jednocze\u015bnie problem uszkodze\u0144 form, wyst\u0119puj\u0105cy podczas stosowania matrycy gn\u0105cej typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d, sta\u0142 si\u0119 cz\u0119stym problemem bezw\u0142adno\u015bciowym w warsztacie produkcyjnym. Uszkodzenia te s\u0105 spowodowane niewystarczaj\u0105c\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 formy i nieracjonaln\u0105 konstrukcj\u0105 formy.<\/p>\n\n\n\n

1. Analiza procesu cz\u0119\u015bci<\/h2>\n\n\n\n

Bior\u0105c za przyk\u0142ad kolumn\u0119 boczn\u0105 wagonu towarowego, proces projektowania i analiza si\u0142 matryca do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d<\/a> s\u0105 szczeg\u00f3\u0142owo opisane. Rysunek 1 przedstawia przekr\u00f3j poprzeczny s\u0142upa bocznego wagonu kolejowego przeznaczonego do transportu eksportowego. Grubo\u015b\u0107 wynosi 12 mm. Materia\u0142 to Q450NQR1. Stal o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci i odporno\u015bci na korozj\u0119 przeznaczona do wagon\u00f3w kolejowych ma d\u0142ugo\u015b\u0107 2530 mm. Przebieg procesu jest nast\u0119puj\u0105cy: \u015brutowanie, malowanie \u2192 ci\u0119cie \u2192 ci\u0119cie \u2192 prostowanie \u2192 gi\u0119cie \u2192 magazynowanie. <\/p>\n\n\n\n

Jak pokazano na rys. 2, proces gi\u0119cia jest podzielony na 4 etapy. Podczas etapu 4., tryb gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d odgrywa rol\u0119. Dlatego w procesie projektowania matrycy do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d, projektowanie parametr\u00f3w matrycy odbywa si\u0119 g\u0142\u00f3wnie zgodnie z etapem 4.<\/p>\n\n\n\n

2. Obliczanie si\u0142y zginaj\u0105cej<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  P\u2014\u2014ca\u0142kowita si\u0142a zginaj\u0105ca, N<\/p>\n\n\n\n

  B\u2014\u2014szeroko\u015b\u0107 gi\u0119cia, mm<\/p>\n\n\n\n

  \u03b4\u2014\u2014grubo\u015b\u0107 materia\u0142u, mm<\/p>\n\n\n\n

  \u03c3b\u2014\u2014wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na rozci\u0105ganie, MPa<\/p>\n\n\n\n

  R\u2014\u2014wewn\u0119trzny promie\u0144 gi\u0119cia, mm<\/p>\n\n\n\n

  Si\u0142a gi\u0119cia niezb\u0119dna do obliczenia cz\u0119\u015bci wynosi 5930 kN, co oznacza, \u017ce matryca gn\u0105ca musi wytrzyma\u0107 nacisk 5930 kN wywierany przez maszyn\u0119 gn\u0105c\u0105.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 1 \u2014 Przekr\u00f3j kolumny bocznej<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

  3. Zasada projektowania formy do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d<\/h2>\n\n\n\n

  Jak pokazano w kroku 4 gi\u0119cia na rys. 2, je\u015bli nie ma elementu struktury g\u0119siej szyi, obrabiany przedmiot b\u0119dzie kolidowa\u0142 z trybem gi\u0119cia podczas procesu gi\u0119cia, przerywaj\u0105c tym samym gi\u0119cie i uniemo\u017cliwiaj\u0105c formowanie przedmiotu. Zasada projektowania formy z g\u0119si\u0105 szyj\u0105 polega na wykorzystaniu elementu g\u0119siej szyi formy, aby unikn\u0105\u0107 metody projektowania formy, w kt\u00f3rej obrabiany przedmiot koliduje z form\u0105 podczas procesu formowania.<\/p>\n\n\n\n

\"Matryca
Rysunek 2 \u2014 Diagram etap\u00f3w gi\u0119cia s\u0142upa bocznego<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

  4. Okre\u015blanie parametr\u00f3w matrycy gn\u0105cej typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d<\/h2>\n\n\n\n

  Jak pokazano na rys. 3, schematyczny diagram matrycy do gi\u0119cia typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d, w kt\u00f3rej mimo\u015br\u00f3d L i wymiar szeroko\u015bci t s\u0105 kluczowymi parametrami wp\u0142ywaj\u0105cymi na wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 matrycy. Aby sprosta\u0107 wymaganiom formowania cz\u0119\u015bci, pocz\u0105tkowa szeroko\u015b\u0107 g\u0119siej szyjki wynosi 50 mm, a mimo\u015br\u00f3d L powinien wynosi\u0107 (t\/2+2,5) mm, gdzie t to wymiar szeroko\u015bci sekcji formy najbardziej oddalonej od \u015brodka nacisku, tj. t = 50 mm.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 3 \u2014 Schematyczny diagram analizy stanu napr\u0119\u017ce\u0144 przekroju AA<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

5. Analiza intensywno\u015bci<\/h2>\n\n\n\n

Przeprowadzono analiz\u0119 wytrzyma\u0142o\u015bciow\u0105 cz\u0119\u015bci g\u0119siej szyi formy. Opr\u00f3cz ci\u015bnienia z gi\u0119tarki, forma jest poddawana momentowi zginaj\u0105cemu spowodowanemu ci\u015bnieniem w cz\u0119\u015bci g\u0119siej szyi. Wybierz przekr\u00f3j AA g\u0119siej szyi do analizy wytrzyma\u0142o\u015bciowej i wykonaj obliczenia r\u00f3wnania kolumny: analiza wytrzyma\u0142o\u015bciowa cz\u0119\u015bci g\u0119siej szyi formy, opr\u00f3cz ci\u015bnienia z gi\u0119tarki, forma jest r\u00f3wnie\u017c poddawana ci\u015bnieniu w cz\u0119\u015bci g\u0119siej szyi. Moment zginaj\u0105cy. Jak pokazano na rys. 4, analiza stanu napr\u0119\u017cenia AA niebezpiecznej sekcji g\u0119siej szyi pokazuje, \u017ce szeroko\u015b\u0107 sekcji wynosi t, pionowa odleg\u0142o\u015b\u0107 mi\u0119dzy \u015brodkiem nacisku gi\u0119tarki a \u015brodkiem ci\u0119\u017cko\u015bci sekcji AA wynosi L, a nacisk dostarczany przez gi\u0119tark\u0119 do matrycy gn\u0105cej wynosi F, si\u0142a F0 reakcji przedmiotu obrabianego na matryc\u0119 gn\u0105c\u0105, moment zginaj\u0105cy sekcji wynosi M i istnieje mo\u017cliwo\u015b\u0107 p\u0119kni\u0119cia w punkcie B sekcji. Po przeprowadzeniu analizy, narysowano uproszczony diagram stanu si\u0142 przekroju pokazanego na rys. 4AA.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 4 \u2014 stan napr\u0119\u017cenia przekroju AA<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03c31\u2014\u2014napr\u0119\u017cenie generowane przez si\u0142\u0119 zewn\u0119trzn\u0105 F0<\/p>\n\n\n\n

  \u03c32\u2014\u2014napr\u0119\u017cenie generowane przez moment zginaj\u0105cy<\/p>\n\n\n\n

  W r\u00f3wnaniu (5) W jest wsp\u00f3\u0142czynnikiem przekroju zginanego. Poniewa\u017c przekr\u00f3j AA jest prostok\u0105tem o wysoko\u015bci t i d\u0142ugo\u015bci h, zatem w = t2h\/6.<\/p>\n\n\n\n

  Ze wzoru (2) M=F0\u00d7L, a nast\u0119pnie podstaw W i M do wzoru:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  t\u2014\u2014grubo\u015b\u0107 przekroju A, mm<\/p>\n\n\n\n

  L\u2014\u2014odleg\u0142o\u015b\u0107 pionowa mi\u0119dzy \u015brodkiem nacisku gi\u0119tarki a \u015brodkiem ci\u0119\u017cko\u015bci przekroju A, mm<\/p>\n\n\n\n

  h\u2014\u2014d\u0142ugo\u015b\u0107 matrycy gn\u0105cej, mm<\/p>\n\n\n\n

  Podstawienie warto\u015bci \u03c31 i \u03c32 do r\u00f3wnania (3) daje \u03c33 w postaci:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03c33 \u2014 suma momentu zginaj\u0105cego i napr\u0119\u017cenia wytworzonego przez si\u0142\u0119 M i si\u0142\u0119 zewn\u0119trzn\u0105 F0<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  F1\u2014\u2014Maksymalne napr\u0119\u017cenie, jakie mo\u017ce wytrzyma\u0107 niebezpieczny odcinek AA formy<\/p>\n\n\n\n

  \u03b4s \u2014 granica plastyczno\u015bci materia\u0142u o kszta\u0142cie zginanym<\/p>\n\n\n\n

  Podstawiaj\u0105c wynik \u03c33 wzoru (7) do wzoru (8) w celu uzyskania F1<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  We wzorze (9) \u03b1 jest wsp\u00f3\u0142czynnikiem bezpiecze\u0144stwa, kt\u00f3ry zazwyczaj przyjmuje warto\u015b\u0107 od 1,1 do 1,2. W tym obliczeniu przyjmuje si\u0119 \u03b1 = 1,15, a warto\u015bci \u03b1 i F1 podstawia si\u0119 do wzoru (9):<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03b4s = 450 MPa, h = 2530 mm, t = 50 mm, L = 27,5 mm, podstawiaj\u0105c do wzoru (10), warto\u015b\u0107 F2 wynosi 1553 t, co oznacza, \u017ce zaprojektowany profil AA o du\u017cej sile zginaj\u0105cej mo\u017ce wytrzyma\u0107 napr\u0119\u017cenie 1553 t. Warto\u015b\u0107 ta jest znacznie wi\u0119ksza ni\u017c si\u0142a zginaj\u0105ca podczas formowania elementu, co pozwala spe\u0142ni\u0107 wymagania dotycz\u0105ce formowania elementu.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  6. Optymalizacja strukturalna<\/h2>\n\n\n\n

  Zgodnie z powy\u017cszymi wynikami oblicze\u0144, napr\u0119\u017cenie niebezpiecznego przekroju AA wynosi 15530 kN, co jest warto\u015bci\u0105 znacznie wi\u0119ksz\u0105 od si\u0142y zginaj\u0105cej formowanego przedmiotu obrabianego wynosz\u0105cej 5930 kN, co pozwala na spe\u0142nienie wymaga\u0144 formowania przedmiotu obrabianego. <\/p>\n\n\n\n

  Aby jednak jeszcze bardziej zmniejszy\u0107 pracoch\u0142onno\u015b\u0107 operatora i obni\u017cy\u0107 koszty produkcji formy, konieczna jest optymalizacja konstrukcji formy, aby mog\u0142a ona spe\u0142nia\u0107 wymagania realizacji produktu, zmniejszaj\u0105c <\/p>\n\n\n\n

  intensywno\u015b\u0107 pracy operatora i obni\u017cenie koszt\u00f3w produkcji formy.<\/p>\n\n\n\n

  Zgodnie ze wzorem (10) napr\u0119\u017cenie wyst\u0119puj\u0105ce w niebezpiecznym przekroju AA jest zwi\u0105zane z granic\u0105 plastyczno\u015bci \u03c3s materia\u0142u formy, grubo\u015bci\u0105 t przekroju A, d\u0142ugo\u015bci\u0105 h trybu gi\u0119cia i pionow\u0105 odleg\u0142o\u015bci\u0105 L mi\u0119dzy \u015brodkiem nacisku maszyny do gi\u0119cia a \u015brodkiem ci\u0119\u017cko\u015bci przekroju A. Poniewa\u017c materia\u0142 formy zwykle si\u0119 nie zmienia, \u03c3s jest warto\u015bci\u0105 sta\u0142\u0105; d\u0142ugo\u015b\u0107 przedmiotu obrabianego wynosi 2530 mm, co r\u00f3wnie\u017c jest warto\u015bci\u0105 sta\u0142\u0105 L = t\/2+2,5; zatem zmienn\u0105 we wzorze jest tylko t, a warto\u015b\u0107 t jest stopniowo optymalizowana:<\/p>\n\n\n\n

  Wykonaj ponowne obliczenia, zmieniaj\u0105c warto\u015b\u0107 t z 50 na 30:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  Przelicz warto\u015b\u0107 t z 30 na 25 w celu ponownego obliczenia:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  Wykonaj ponowne obliczenia, zmieniaj\u0105c warto\u015b\u0107 t z 25 na 20:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  Zgodnie z powy\u017cszymi wynikami oblicze\u0144, F32 jest mniejsze ni\u017c maksymalna si\u0142a gi\u0119cia formowanego elementu, F12 i F22 s\u0105 wi\u0119ksze ni\u017c maksymalna si\u0142a gi\u0119cia formowanego elementu, ale koszt produkcji formy jest niski, co u\u0142atwia operatorowi monta\u017c i demonta\u017c formy. Ostatecznie ustalono, \u017ce niebezpieczny odcinek AA formy ma szeroko\u015b\u0107 25 mm. Grubo\u015b\u0107 cz\u0119\u015bci roboczej pozosta\u0142ej cz\u0119\u015bci formy zosta\u0142a zaprojektowana zgodnie z 25 mm. Krzywizna g\u0119siej szyi jest nadmiernie zakrzywiona, aby unikn\u0105\u0107 lokalnej koncentracji napr\u0119\u017ce\u0144. Rozmiar interfejsu formy i urz\u0105dzenia mo\u017cna zaprojektowa\u0107 zgodnie z mechanizmem zaciskowym urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n

  7. Weryfikacja efekt\u00f3w<\/h2>\n\n\n\n

  Praktyka dowiod\u0142a, \u017ce forma jest w stanie wytrzyma\u0107 napr\u0119\u017cenia wyst\u0119puj\u0105ce w gi\u0119tej cz\u0119\u015bci, a jej sztywno\u015b\u0107 i wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 spe\u0142niaj\u0105 rzeczywiste wymagania produkcyjne. Aby dostosowa\u0107 si\u0119 do wsp\u00f3\u0142czesnych, wysokowydajnych, niskokosztowych i dynamicznych proces\u00f3w produkcji cz\u0119\u015bci, projekt formy, jako \u017ar\u00f3d\u0142o koszt\u00f3w, stanowi istotny sk\u0142adnik koszt\u00f3w produkcji. Wz\u00f3r i proces obliczeniowy mo\u017cna wykorzysta\u0107 i zastosowa\u0107 w procesie projektowania form typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d.<\/p>\n\n\n\n

  8. Wnioski<\/h2>\n\n\n\n

  Niebezpieczna cz\u0119\u015b\u0107 matrycy gn\u0105cej typu \u201eg\u0119sia szyja\u201d znajduje si\u0119 najdalej od \u015brodka nacisku. W zale\u017cno\u015bci od materia\u0142u i konstrukcji formy, wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 niebezpiecznej cz\u0119\u015bci jest proporcjonalna do jej grubo\u015bci.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ze wzgl\u0119du na szerokie zastosowanie wykrojnik\u00f3w g\u0119siej szyi w dziedzinie t\u0142oczenia, koszty produkcji wykroj\u00f3w gi\u0119tych<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":53786,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[180],"tags":[1820,238,236,1882,1883],"class_list":["post-31216","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog","tag-bending-die","tag-bending-force","tag-bending-machine","tag-gooseneck-bending-die","tag-gooseneck-bending-mode"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.harsle.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Design-of-Gooseneck-Bending-Die-And-Intensity-Analysis.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31216","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31216"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31216\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/53786"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31216"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31216"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31216"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}