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    管切断采用冲裁方法已很普遍了。关于圆管剪切的受力分析、切刃的几何形状、切刀圆弧半径的确定或弧半径与管半径之间联系等问题的解决,对于圆管切断模刀刃具有重要意义

    一、圆管切断外推力的条件

    为了保证管材在剪切过程不发生向内塌陷,必须使切刃对管壁始终产生一个由内向外的推力。

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    图1

    方管受力图如图1所示。在第1象限时,产生外推力的条件为:

    θ<90°-β-α(1)

    式中θ——上管壁与y轴夹角
    α——摩擦角

    由于是β=45°,则

    0<θ<45°-α(2)

    在第4象限时(图2),产生外推力的条件为:

    (-90°-(α`-β`)<θ`<90°-(α`-β`)(3)

    式中θ——切刃与y轴夹角
    β——方管下管壁与y轴夹角
    α=α为摩擦角

    由于是方管β`=β=45°,故有

    0<θ`<135°-α(4)

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    图2

    通过比较(2)式和(4)式可以看出θ包含θ,且(4)式比(2)式条件宽松,满足(2)式定能满足(4)式,因此综合得出外推力的条件为:

    0<θ≤45°-α

    管剪切时,产生外推力的条件,根据以上的推理可知只要满足式(1)即可,不过式中的θ与β角都必须变化,且θ定义为刀具形状切线与y轴夹角,β为管壁切线与y轴夹角,α仍为摩擦角,α=arctanμ。μ为钢对钢的动摩擦系数,在有润滑时为0.05~0.1,在无润滑时为0.15;钢对软钢在有润滑时为0.1~0.2,在无润滑时为0.2。为了安全,一般取μ=0.2,则α=11°19≈12°,则可得圆管剪切外推力几何条件为

    0≤θ≤90°-12°-β

    即0≤θ≤78°-β (6)

    由图3可知γ+β=90°

    即β=90°-γ(7)

    将(7)式代入(6)式可得

    0≤θ≤γ-12° (8)
    或γ≥θ+12°(9)

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    图3

    当γ=45°时,如果刀刃形状能产生外推力,则γ>45°同样能产生外推力,故只需计算到γ=45°即可。

    二、切刀形状和圆角半径的确定

    根据剪切过程必须满足产生外推力的几何条件,将剪切刀片的刀尖和圆弧成如图4所示的形状。a、h及刀片厚度δ必须满足强度要求及有利于剪切条件。

    在确定剪切刀片的形状参数时,关键是确定圆弧半径R1,其余参数可根据经验确定。

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    图4

    图5示出了剪切至A点时的状态,坐标系如图所示。由图的几何关系可得:

    AB=Rsinγ
    OB=Rcosγ

    式中R—圆管半径

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    图5

    对刀刃而言,A点坐标为:

    x1=R1cosθ
    y1=R1sinθ

    由图中几何关系可得

    Rsinγ=α+R1(1-cosθ)

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    式中R1——切刃圆弧半径

    α=Rsinγ0=Rsinα(11)

    由(10)式可知,剪切刀片切刃圆弧半径是变化的,不是定值,即刀刃的形状曲线不是圆形。不过为解决此问题,可采用另一途径,即取某一半径R1值代入(10)式,可以求出γ的角度值,然后验算看是否能满足(9)式,如能满足,则可行,如不行,说明必须另求其它曲线。不过其它曲线不能满足(7)、(8)式。

    以剪切R=10mm的圆管为例进行计算。首先以R=10mm和α=12°代入(11)式,求得a=2.97mm。其次以R=10mm,a=2.1mm,R1=135.9mm代入sinγ=[R1(1-cosθ+a]/R,除在θ=5°~8°的范围内求得γ值不能满足(9)式外,在其它θ值下求得的值均能很好满足(9)式。根据以上分析,切断刀片可以选用一大圆孤半径作为刀刃的半径。图6画出了几种不同圆角半径刀片的形状。

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    图6

    从切断质量要求来看,圆弧半径R1要大;从强度要求来看,圆角半径R1要小。对于剪切R=10mm的圆管来说,选用R1<59.32mm为宜。

    三、结论

    (1)通过分析,导出圆管剪切时产生外推力的几何条件。
    (2)为确定剪切刀片刀刃圆弧半径R1提供了一种思路。 工件刀具程序方法坐标系航天系统确定工件坐标招商引资工作青海省产业重大加快发展扩大开放中国机床数控模具机械第六届中国(天津)国际机床螺纹半径增量指令深度螺纹切削复合循环G76指令数控需求机床市场中国国产数控系统开始进入世今年同期贸易部工业生产去年俄罗斯第一季度工公司行业解决方案客户用户肯纳召开为期三天的性能产品项目国家新产品冷轧钢板退火新技术作加工冷却液钻头切屑硬质合金TITEX深孔加工技术

半径推力圆管圆弧刀片圆管剪切原理和切刀圆角
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