книги из ГПНТБ / Чупахин, В. М. Производство жестяной консервной тары учебник

Максимальная производительность пресса соответствует чис­ лу двойных ходов ползуна в минуту и составляет до 120 банок в минуту, номинальное усилие на ползуне пресса 40000 кгс, ход ползуна 165 мм; пределы регулировки длины шатуна 20 мм; наи­ большее расстояние между плитой стола и ползуном в его ниж­ нем положении 260 мм; вылет пресса 195 мм; допустимая ши­ рина жести до 240 мм; толщина жести до 0,3 мм; изготавливае­

1750X2260X2130 мм; масса пресса 6400 кг.

Максимальная масса рулона, устанавливаемого на размоточ­ ном устройстве, до 500 кг; ширина рулона жести до 380 мм; ско­ рость разматывания рулона 6,8—18 м/мин; мощность электро­ двигателя 1,1 кВт; габаритные размеры размоточного устройства 1640X725X1200 мм, масса 500 кг. »

РАСЧЕТЫ ШТАМПОВАНИЯ БАНОК

Вырубка заготовок. Размеры заготовки можно достаточно точ­ но рассчитать только при штамповке цилиндрических банок. Форма заготовки цилиндрической банки представляет собой круг, диаметр которого определяют исходя из равенства поверх­ ностей заготовки и вытягиваемой банки с учетом припуска на обрезку фланца. Ширина припуска А<7 = 2-=-4 мм.

Наиболее простым способом расчета является суммирование поверхностей простых геометрических элементов, из которых со­ стоит банка (рис. 113). В этом случае диаметр заготовки (в мм) определяют из такого выражения:

я

я (d -f s) — 4 \r2— —

где/"!, F3... Fn — площади элементарных поверхностей, мм2; d — внутренний диаметр банки, мм;

— внутренний радиус сопряжения дна и стенки банки, мм;

189

Форму и размеры заготовок для фигурных банок ориентиро­ вочно определяют графически с учетом припуска и окончатель­ но уточняют опытным путем.

Усилие (в Н) для вырубки заготовки при штамповке цилинд­ рических банок определяют по формуле, аналогичной формуле

(IV—1),

Штамповка банок. Второй основной операцией штамповки банок является их вытяжка. При вытяжке зазор z между пуан-

190

соном и матрицей вытяжного штампа больше первоначальной толщины заготовки s.

на жести для данного изделия. При штамповке банок вытяжку производят только с прижимом заготовки к зеркалу матрицы в процессе формообразования изделия, что предотвращает об­ разование складок (дд — давление прижима). Схема такого спо­ соба вытяжки показана на рис. 114.

За одну операцию вытяжки можно получить относительно не­ глубокие полые детали. При этом глубина вытяжки ограничи­ вается возможностью перенапряжения и разрушения металла в месте сопряжения стенки и дна. Консервные банки преимуще­ ственно штампуют за одну операцию вытяжки.

На рис. 115 показан сектор цилиндрической банки в процес­ се вытяжки. Банка с внутренним диаметром d штампуется из плоской заготовки диаметром D0. При ее вытяжке имеет место сложная деформация металла. Перед втягиванием металла в матрицу происходит одновременное его сжатие с образова­ нием тангенциальных напряжений сгг и радиальное растяжение под действием радиальных напряжений аг. В стенке полого ци­ линдра возникают растягивающие напряжения р2, которые боль­ ше напряжений ог во фланце. В дне цилиндра диаметром d де­ формации и напряжения имеют значительно меньшую величину.

Величина напряжений р2 определяется сопротивлением ма­ териала деформированию и зависит от радиальных напряжений растяжения аг и напряжений изгиба сги. Кроме того, действует

191

сила трения, возникающая вследствие прижима фланца. Силу трения удобно заменить удельным сопротивлением трения 0 тр. Соотношение между указанными напряжениями и удельным со­ противлением трения (в Я/лш2) можно представить в следую­ щем виде:

Выясним значения основных величин, входящих в уравнение (IV—34). Напряжение радиального растяжения аг (в Н/мм2) находится в следующей зависимости от предела прочности же­ сти при растяжении ав и коэффициента вытяжки т:

Для жести можно принять следующие значения опытных ко­ эффициентов: ф! = 0,75 и ф! = 1,0. Тогда окончательно можно написать:

ог = 0,75 — lj <тв. (IV—35)

192

Удельное сопротивление трения (в Н/мм2), возникающее от прижима заготовки к зеркалу матрицы и отнесенное к площади поперечного сечения стенки банки, подсчитывают так:

где f — коэффициент трения жести о детали штампа.

Экспериментальные значения коэффициента трения приведе­

ны в табл. 24.

Т а б л и ц а 24

Значительное влияние на разрушающее напряжение ор в опасном сечении вытягиваемого цилиндра оказывает радиус за­ кругления пуансона гл. Приближенно его можно оценить из сле­ дующего уравнения:

Радиус закругления матрицы гм оказывает сравнительно не­ большое влияние на усилие вытяжки. Так, было установлено, что для стали 08 кп толщиной 1 мм при коэффициенте вытяжки т = 0,52 и изменении rM/s от 2,5 до 10 напряжения вытяжки

Полезно отметить, что для жести при штамповании в одну операцию предельный коэффициент вытяжки т не может быть меньше 0,5, что ограничивает высоту штампованных банок.

Для кривошипных прессов можно принять, что максималь­ ная скорость вытяжки (в мм/с) равна

Это примерно соответствует углу отклонения кривошипа от мертвого положения на 90°.

При изменении скорости вытяжки в пределах 50—450 мм/с усилие вытяжки меняется незначительно.

Из формул (IV—30), (IV—34), (IV—35), (IV—36)

и (IV—38) можно получить выражение для определения точного значения усилия вытяжки (в Н) цилиндрической банки:

Приближенно, но с достаточной для практических целей точностью усилие вытяжки для цилиндрической банки можно определить по следующей эмпирической формуле:

где г2 — радиус закругления фланца банки, мм.

Усилия вытяжки и прижима фланцев банки действуют одно­ временно, поэтому при расчете прочности и жесткости станины

194

Полезная работа (в Дж), затрачиваемая на изготовление од­ ной банки, может быть рассчитана как сумма указанных видов, работ:

Л ,= Л1 + Лг + Лз + Л4 = 0,001 [7,1 (Pi + P4)s +

+ (hP2 + 2fP 3) ( H - s ) ] . (IV—49)

Мощность электродвигателя (в кВт) для привода пресса

можно приближенно определить по формуле, аналогичной фор­ муле (IV—11):

Диаметр заготовки

D0 = V 31805 = 178,3 мм.

Фактически для банки № 8 D0= 176,5 мм. Разница объяс­

няется небольшим уменьшением толщины жести во время вы­ тяжки, что не учтено в расчетных формулах.

П р и м е р 2. Для банки № 8 по данным примера 1 оп­ ределить напряжения растяжения аг и изгиба аи, удельное со­ противление трения сгтр и напряжение вытяжки р2, возникаю­

щее в жести при штамповании банки, а также усилие вытяжки

банки.

Предварительно находим коэффициент вытяжки по форму­ ле (IV—32):

где Гм = г2—s.

Принимая удельное давление прижима qn—3 Н/мм2, оп­

ределим общее усилие прижима заготовки при штамповании банки № 8 по формуле (IV—37):

Рз — 0,785• 3 [(176,52 — (99 + 2-2,5 + 2• 0,5)2] да 48 000 Н.

Принимая коэффициент трения смазанной жести /да 0,1, определим удельное сопротивление трения по формуле (IV—38):

_ 2-0,1-48000

114 Н/мм2,

Стр“ 3,14-99,27-0,27

Напряжение вытяжки найдем по формуле (IV—34):

р2 = (243 + 114) (1 + 1,6-0,1) + 23,5 = 435 Н/мм2.

Следовательно, в данном случае p2zvoa, причем основное

значение имеет напряжение растяжения жести ог. Усилие вы­ тяжки,^развиваемое ползуном пресса, рассчитаем по формуле

Рг = 438-3,14-99,27-0,27 = 37 000 Н.

196

П р и м е р 3. Сравнить с точным усилием вытяжки усилие, рассчитанное по приближенной формуле (IV—42) при Чг=1,3.

Приближенное усилие вытяжки

Р2= 1,3 — Л 410-3,14-99.27-0,27 = 35 400 Н, \0,56 J

т. е. по сравнению с результатом, полученным по точной фор­ муле, ошибка составляет 4%.

П р и м е р 4. Определить усилие вытяжки прямоугольной банки № 18, внутренние размеры которой 1=116 мм, Ь = = 78 мм, наружная высота Н = 32,5 мм, внутренний радиус со­ пряжения стенок г ' = 19,7 мм, толщина жести s= 0 ,3 мм. При­

нимаем Ci = 0,5 и С2=0,3, ав = 410 Н/мм2.

Усилие вытяжки определяем по формуле (IV—43) при r = r '+ s ! 2:

Р2 = [2-3,14-19,85-0,5+ 2 (116+ 78 — 4 -19,85)-0,3] 0,3-410=

=16100 Н ..

Пр и м е р 5. Определить усилия, развиваемые ползуном пресса по отдельным этапам изготовления банки № 8, размеры которой даны в примере 1.

Усилие, необходимое для вырубки заготовки банки, опре­

деляем по формуле (IV—28):

= 1,2-3,14-176,5-0,27-350 = 63 000 Н.

Усилия вытяжки и прижима действуют одновременно, по­ этому в расчетах на прочность деталей пресса следует учиты­ вать их сумму:

р 2 + р 3 = 37 000 + 48 000 = 85 000 Н.

Усилие, необходимое для обрубки фланца банки, найдем по формуле (IV—44):

Pi = 1,2-3,14-105-0,27-350 = 37 400 Н.

Таким образом, наибольшая нагрузка на ползун пресса имеет место при вытяжке банки.

П р и м е р 6. Определить полезную работу, совершаемую по отдельным этапам изготовления банки № 8, и необходимую мощность приводного электродвигателя при частоте вращения эксцентрикового вала ян = 45 об/мин и т]=0,6.

Работу вырубки заготовки определим по формуле (IV—45):

Л, = 0,001-0,6-63000-0,27 = 10,2 Дж.

Работу вытяжки банки найдем по формуле (IV—46): Л2 = 0,001-0,7-37000(52,8 — 0,27) = 1360 Дж.

Работу сил трения деталей штампа о жесть при вытяжке банки подсчитываем по формуле (IV—47):

Л3 = 0,002-0,1-48 000(52,8 — 0,27) = 502 Дж.

Работу обрубки фланцев банки определим по формуле (IV—48):

Л4 = 0,001 • 0,6 • 37 400 •0,27 = 6,1 Дж.

197

Т а к и м о б р а з о м , о с н о в н а я ч а с т ь п о л е зн о й р а б о т ы , н е о б х о ­ д и м о й д л я и з г о т о в л е н и я б а н к и , р а с х о д у е т с я на ее в ы т я ж к у .

П о л е з н а я р а б о т а , с о в е р ш а е м а я п ри и з г о т о в л е н и и б а н к и

4. ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРЕССА

Расчет основных кинематических параметров и крутящего мо­ мента кривошипно-шатунного штампующего механизма. Путь ползуна от данного положения до нижней мертвой точки опре­ деляют по формуле

L — д л и н а ш а т у н а , м;

а — у го л п о в о р о т а к р и в о ш и п а , г р а д ( с о о т в е т с т в у е т п у ти п о л з у н а ) .

Скорость движения ползуна в данной точке

Если во время штампования изделий на ползун действует си­ ла Pd, то величина крутящего момента на коленчатом валу оп­ ределяется по формуле

Величина приведенного плеча сил трения зависит от конст­ рукции пресса. Для штамповки крышек и банок обычно при­ меняют двухстоечные однокривошипные прессы с маховиком, расположенным на консоли коленчатого вала. В этом случае

198