6.4 Разметка

Разметкой называется операция, состоящая в нанесении на поверхность заготовки размерных точек или линий с учетом всех видов припусков. Различают припуски трех видов, припуски на обработку. Это тот слой материалов, который необходимо снять, чтобы получить ровную и гладкую поверхность, а также удалить участки металла с ухудшенной структурой.Нанесение контуров геометрических фигур выполняется известнымиметодами из планиметрии.Криволинейные контуры строятся по координированным точкам.Разметка начинается с выбора измерительной базы, в качестве которойможет быть осевая линия или одна из сторон. Не рекомендуется вести разметку, последовательно отмеряя отрезки от точки к точке, так как этоприводит к накоплению ошибки.Наметкой (копированием) называется нанесение на заготовку формы иразмеров по шаблону или готовой детали.Наметка применяется при серийном изготовлении деталей вместоиндивидуальной разметки.При разметке применяются различные измерительные и специальныеразметочные инструменты.Поверхность металла рекомендуется покрывать тонким слоем меловогораствора, смешанного с льняным маслом, клеем или водным раствороммедного купороса.

Фотопроекционный метод разметки позволяет использовать в качествешаблона чертеж контура, который фотографируется, а затем проектируется на плоскость размечаемой детали через проекционный аппарат, в котором точно устанавливается масштаб увеличения. По световым линиям выполняется разметка.Различают камеральный и плазовый методы разметки.

Камеральный метод заключается в переносе размеров на материал попредварительным эскизам развертки. Эскизы содержат размеры,вычисленные по данным рабочих чертежей деталей, и выполняются втехнологических или конструкционных бюро.

Плазовый метод разметки заключается в том, что развертка выполняется в натуральную величину на специально подготовленной плоскости, называемой плазом, или непосредственно на металле. Для плазового метода предварительная разработка эскизов заготовки отпадает.В производстве аппаратуры, как правило, пользуются камеральнымметодом. Плазовый метод применяют при выполнении сложных деталейаппаратов.Как показал опыт, плазовый метод способствует осуществлениюпринципов взаимозаменяемости и поточности, особенно, когда применяется плазово-шаблонный метод.При вычерчивании разверток в натуральную величину выявляются ошибки, допущенные в рабочих чертежах.

6.5 Разрезаемость, резка

Операция резки необходима для раскроя заготовок согласно заданной развертке.

Раскрой осуществляется методами механической и термической резки. Механическая резка осуществляется без снятия стружки на ножницах гильотинных и дисковых и на ножницах для резания сортового проката. Резка со снятием стружки выполняется на металлорежущих станках и дисковых пилах.

Резка на ножницах обладает самой высокой производительностью. Однако применение этого вида резки возможно только до толщин 60 мм. Стоимость оборудования для холодной резки с увеличением толщины проката сильно возрастает.В этих случаях прибегают к способам термической резки. Термическая резка применяется для раскроя металла практически неограниченной толщины. Стоимость оборудования низкая, и она остается неизменной с увеличением толщины разрезаемого листа. Термическая резка применяется с учетом структуры и физических свойств металла. Рассмотрим участки аппарата. На всех трех участках применим механическую резку. Рассчитаем мощность привода при резке с параллельными, наклонными и дисковыми ножами и выберем наиболее рациональный способ.

а) участок I

1) Резание на ножницах с параллельными ножами. Резание происходит за счет развития ножами напряжений сдвига (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 - Резание на ножницах с параллельными ножами

Усилие на ножницах вычисляется по формуле

P_C = τ ^. F, (6.10)

Усиление для развития сдвига металла определяется но формуле,

где τ - предел прочности материала на срез, МПа;

F - площадь резания, м²;

Предел прочности материала на срез τ вычисляется по формуле

τ = (0,7-0,8)σ_в, (6.11)

τ = 0,8^. 245^. 10⁶ = 196^. 10⁶Па.

Площадь резания F, м вычисляется по формуле

F= b ^. S, (6.12)

F= 1,0 ^. 0,020 = 0,020 м².

Усилие резания Р, вычисляется по формуле

Р = (1,5...1,8) ^. Р_С, (6.13)

Р_с = 245^. 10^{6 .} 0,020 = 4,9 ^. 10⁶ Н; здесь τ = (0,7-0,8)σ_в ,а СигмаВ не равна 245МПа - это предел текучести для стали 20

Р = 1,7 ^. 4,9 ^. 10⁶ =8,3 ^. 10⁶ Н.

По известному усилию резания выбираются ножницы с определенной мощностью привода.

Работа резания за один ход ножа

А = Р ^. Н, (6.14)

где

Н = S +a;

Н = 0,020 + 0,01 = 0,030 м;

По формуле (6.14)

А = 8,3 ^. 10^{6 .} 0,030 = 0,25 ^.10⁶ Дж;

Мощность привода

, (6.15)

где n - число ходов в минуту; n = 40;

η - коэффициент полезного действия, η = 0,75.

2) Резание на ножницах с наклонными ножами

Рисунок 6.5 - Резание на ножницах с наклонными ножами

По формуле (6.10)

здесь нужно найти тау =

Р_с = 245 ^. 10^{6 .} 0,003 = 0,74 ^.10⁶ Н, где по формуле

По формуле (6.13)

Р = 1,7 ^. 0,74 ^. 10⁶ =1,3^. 10⁶ Н.

По формуле (6.14)

где

H = S + a + h, (6.17)

где а - зазор, а = 0,01 мм;

h - высота ножа, которая вычисляется по формуле

h = b ^. tg α, (6.18)

h = 1,0·tg 4 = 0,07 мм.

По формуле (6.17)

Н = 0,020 + 0,01 + 0,07 = 0,1 м.

По формуле (6.14)

А = 1,3^.10^{6 .} 0,1 = 0,13^.10⁶ Дж.

По формуле (6.15)

3) Резка дисковыми ножницами

Найдем наибольшее значение сил трения F по формуле

F_max = N ^. f_g, (6.19)

где f_g - коэффициент трения, f_g =0,4.

N = F ^. σ_т , (6.20)

где F - площадь сечения, срезаемого одновременно.

F = S^{2 .} ctg α, (6.21)

где α - угол захвата, a = 22⁰.

F = 0,020^{2 .} ctg 22° = 0,001 м.

По формуле (6.20)

N = 0,001 ^. 245 ^. 10⁶ = 0,25^.10⁶ H.

По формуле (6.19)

F_max= 0,25 ^. 10^{6 .} 0,4 = 0,1^.10⁶ H.

Найдем отношение S/D < 0,07, где D = 2R- диаметр дисковых ножниц.

D = 20 ^. 0,020 = 0,4 м;

S/D =0,020/0,4 = 0,05 < 0,07.

Следовательно, самозахват обеспечивается.

Усилие на дисковых ножах вычисляется по формуле

Р = 2,55^.S^. σ_пц , (6.22)

где σ_пц = σ_в = 245 МПа - предел пропорциональности.

Р = 2,55 ^. 0,020 ^. 245^.10⁶ = 12,5 ^.10⁶ Н.

Потребляемая мощность

, (6.23)

где v - скорость резки, м/с;

η - коэффициент полезного действия дисковых ножниц, η = 0,75.

б) участок II

1) Резание на ножницах с параллельными ножами

По формуле (6.11)

τ = 0,8 ^. 350 = 280 МПа.

По формуле (6.12)

F = 2,1 ^. 0,032 = 0,067 Н.

По формуле (6.10)

Р_с = 350 ^. 10^{6 .} 0,067 = 23,5 ^. 10⁶ Н.

По формуле (6.13)

Р = 1,7 ^. 23,5 ^. 10⁶ = 40,0 ^. 10⁶ Н.

По формуле (6.14)

А = 40,0·10⁶ ·0,042 = 1,68·10⁶ Дж.

По формуле (6.15)

2) Резание на ножницах с наклонными ножами

По формуле (6.10)

Р_с = 350 ^.10^{6 .} 0,003 = 1,05^.10⁶ Н.

По формуле (6.13)

Р = 1,7 ^. 1,05 ^. 10⁶ = 1,8 ^. 10⁶ Н.

По формуле (6.14)

А = Р ^. Н, где Н = S + a + h;

h = 2,1 ^. tg4⁰ = 0,15 м;

Н = 0,02 + 0,01 + 0,15 = 0,18 м;

А = 1,8^.10^{6 .} 0,18 = 324 кДж.

По формуле (6.15)

3) Резка дисковыми ножницами - ДИСКОВЫЕ НЕ СЧИТАТЬ!!!!

По формуле (6.21)

F= 0,032^{2 .} ctg22⁰ = 0,0004 м².

По формуле (6.20)

N = 0,0004 ^. 350 ^. 10⁶ = 0,14^. 10⁶ H.

По формуле (6.19)

F_max = 0,14^.10^{6 .} 0,4 = 0,06^. 10⁶ Н.

По формуле (6.22)

Р = 2,55 ^. 0,032 ^. 350 ^. 10⁶ = 29 ^. 10⁶ Н.

По формуле (6.23)

в) участок III

На данном участке применим кислородную резку, так как S = 60 мм.

Кислородная резка основана на том, что разрезаемый металл подогревается до температуры, при которой он сгорает в струе кислорода. Сгорание металла представляет химический процесс и протекает по реакции

2Fe+O₂=2FeO+Q

Процесс идет с выделением тепла. Продукты окисления выбрасываются под действием кинетической энергии струи кислорода. При резке около 70% выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% подводится от подогревающего пламени.

Припуск на обработку. Слой металла, окисляемого при резке, определяется по формуле:

С=2+0,025S, мм;

С = 2+0,025·60=3,5 мм;

Z_н = H_ср + m + e,

где Н_ср – средняя высота неровностей после кислородной резки, определяется по формуле

Н_ср = 0,1 +0,01·S, мм,

Н_ср = 0,1 +0,01·60 = 0,7 мм.

m – протяженность зоны термического влияния с измененной структурой, определяется по формуле

m = 0,625 + 0,03·S, мм,

m = 0,625 + 0,03·60 = 2,4 мм.

е – отклонение от прямолинейности.

По данным практики е = 0,1 + 0,02.

Отсюда

Z_н = 0,7 + 2,4 + 0,12 = 3,2 мм.