LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Удосконалення технології розкроювання та перфорування деталей верху взуття

чотирьох-етапного процесу вирубування, що представлено на рис.1.

В результаті математичного моделювання процесу занурення різака в матеріал отримано вираз для визначення максимального зусилля прорубування матеріалу на традиційних електрогідравлічних пресах, що діє на другому етапі при умові :

, (1)

де – сила пружного опору матеріалу, Н;

– напруження стискання матеріалу, Н/мм2;

– відповідно коефіцієнт тертя між матеріалом і різаком та матеріалом і плитою;

– периметр леза різака;

,- кути загострення різака;

– допустиме напруження розриву матеріалу;

Максимальна глибина занурення різака в матеріал:

(2)

Поряд з цим із залежності (2) визначено умову вирубування "до кінця", тобто без розриву, коли :

(3)

Оскільки коефіцієнти тертя в процесі роботи змінювати неможливо, при постійній швидкості різання та чистоті поверхні леза різака і вирубної плити, умову рівняння (3) можна досягти лише регулюванням кута загострення різака, тобто:

(4)

Коефіцієнт тертя можна задати попереднім вибором матеріалу плити. Це дозволить збільшити кут загострення різака , а значить і стійкість різака.

Також в даному розділі вперше розглянуто етап взаємодії різака з матеріалом вирубної плити. Як відомо при вирубуванні на неметалевих плитах необхідно занурити різак в матеріал плити на 0,5...0,8 мм для гарантованого вирубання по всьому периметру деталі (рис. 1, г). В роботах вчених, що вивчали процес вирубування, дослідження цього етапу відсутнє. Вважалось, що на даному етапі сила занурення різака в плиту (рис. 2) різко збільшується, але вона не повинна перевищувати . Для цього необхідно відрегулювати прес за допомогою технологічного контакту. Отже, прес розраховувався на максимальну силу . Але практика показує, що при використанні вирубних плит, виготовлених з полімерних матеріалів, що мають значну твердість, при необхідному зануренні різака на величину 0,5 мм можливе значне перевищення максимального зусилля .

Аналогічно випадку занурення різака в матеріал, що вирубається, зусилля занурення різака в матеріал плити залежить від її фізико-механічних властивостей, кута загострення та величини зношення ріжучої кромки, глибини занурення різака в останню, та коефіцієнту тертя між різаком та плитою. Тому було поставлено завдання дослідити процес занурення різака в матеріал вирубної плити на глибину 0,5 мм, що є достатньою при розкроюванні натуральних шкір.

В результаті математичного моделювання процесу занурення різака в матеріал з метою визначення напружень стискання матеріалу різаком вирішувалась зворотна задача обтікання клиновидного інструменту матеріалом.

Була висунута гіпотеза, що дану задачу можна вирішити шляхом розв'язку рівнянь механіки суцільного середовища, а саме рівняння руху та нерозривності:

(5)


де – густина матеріалу, кг/м3;

, – швидкості переміщення частинок середовища, м/с;

, – інерційні сили, що виникають при нерівномірному русі окремих частинок суцільного середовища, як наслідок нерівномірного руху інструменту, Н;

– коефіцієнт жорсткості;

– відповідно нормальні та дотичні складові тензору напружень, Па;

, – швидкості деформацій, м/с.

Для вирішення диференціальних рівнянь, що використовуються як в теорії пружності так і пластичності, було застосовано метод скінчених різниць. Згідно даного методу диференціальні рівняння руху і граничні умови записуються на сітці прямокутних комірок розміром , що покриває весь переріз матеріалу. Вигляд сітки встановлюється в залежності від геометричних параметрів різака та його ріжучої кромки. Типова комірка представлена на рис.3.

Використовуючи позначення і ,запишемо диференційні рівняння руху (5), що описують процес занурення різака в матеріал, у кінцево-різницевій формі, заміняючи диференційні оператори їхніми різницевими аналогами:


(6)







З метою визначення напружень стискання матеріалу згідно рівнянь (6) було розроблено комплексну розрахункову програму, що також дозволяє наочно представити процес занурення різака в матеріал плити. На рис. 4 представлено схему розподілу напружень, що виникають в матеріалі внаслідок його стискання гранями інструменту при зануренні останього в матеріал, на 50 % його товщини, для різаків з кутом загострення 250, 350... 550.

Проаналізувавши якісну картину процесу занурення різака в матеріал та визначивши зону інтенсивної деформації волокон матеріалу, що орієнтовно дорівнює подвійній товщині різака , можна зробити наступний висновок: при розташуванні перфораційних просікачів на відстані меншій за зону інтенсивної деформації волокон матеріалу можливе виникнення випереджаючої тріщини не в напрямку різання , а під деяким кутом, що неодмінно призводить до погіршення якості виконання операції перфорування та зменшення міцності взуття в результаті концентрації напружень в цій зоні.

Поряд з якісною картиною процесу занурення різака в матеріал, в результаті комп'ютерного моделювання, отримано також кількісну характеристику протікання процесу різання. За результатами комп'ютерного моделювання отримано графічні залежності питомого значення максимального напруження, що виникає на гранях інструменту в результаті стискання матеріалу, від глибини занурення різака. Одну з таких залежностей приведено на рис.5.

Таким чином, проведене аналітичне дослідження процесу вирубування та перфорування деталей верху взуття дозволило побудувати математичну модель, яка описує даний процес з урахуванням властивостей матеріалу, геометричних параметрів інструменту та матеріалу вирубної плити. Розв'язок математичної моделі дозволяє знаходити максимальне зусилля, що необхідне для вирубування деталі периметром з різних матеріалів, а також визначити зусилля, що діє з боку матеріалу на різак на всіх етапах вирубування. Також застосовано скінчено-різницевий метод маркерів та комірок, який дозволяє розрахувати напруження, що діють з боку матеріалу на різак, згідно отриманих аналітичних залежностей. Розроблено програмований метод для дослідження процесу розкроювання матеріалу різаками, що мають різну геометрію, на основі якого розроблено розрахункову програму, що дає можливість наочно представити процес занурення різака в матеріал і тим самим дозволяє визначити зону деформації матеріалу ріжучою кромкою інструменту.

У третьому розділі приведено результати серії експериментальних досліджень, що дозволили визначити силу пружного опору матеріалу , яка входить в залежність (1), а також встановити вплив зношення вістря леза різака на дану величину; – коефіцієнтів тертя в системі „різак-матеріал-плита". Поряд з цим проведені експериментальні дослідження щодо впливу матеріалу вирубної плити на технологічне зусилля вирубування (перфорування).

Визначена величина сили пружного опору матеріалу для різних видів шкіри та встановлена її залежність від кута загострення різака на спеціально сконструйованій експериментальній установці на базі швейної машини 224 кл. ПМЗ. Визначені питомі значення сили пружного опору приведено в табл.1.

В технічній літературі приводяться логарифмічні залежності технологічного зусилля від радіуса