圓管切斷采用沖裁方法已很普遍了柬唯。關(guān)于圓管剪切的受力分析、切刃的幾何形狀脐炼、切刀圓弧半徑的確定或弧半徑與管半徑之間聯(lián)系等問題的解決屁样，對于圓管切斷模刀刃設(shè)計(jì)具有重要意義

一屿扮、圓管切斷外推力的條件

為了保證管材在剪切過程不發(fā)生向內(nèi)塌陷，必須使切刃對管壁始終產(chǎn)生一個(gè)由內(nèi)向外的推力诺舔。

圖1

方管受力圖如圖1所示鳖昌。在第1象限時(shí)，產(chǎn)生外推力的條件為：

θ＜90°-β-α(1)

式中θ——方管上管壁與y軸夾角
α——摩擦角

由于是方管β＝45°低飒，則

0＜θ＜45°-α(2)

在第4象限時(shí)(圖2)，產(chǎn)生外推力的條件為：

(-90°-(α`－β`）＜θ`＜90°-(α`－β`)(3)

式中θ——切刃與y軸夾角
β——方管下管壁與y軸夾角
α＝α為摩擦角

由于是方管β`＝β＝45°懂盐，故有

0＜θ`＜135°-α(4)

圖2

通過比較(2)式和(4)式可以看出θ包含θ褥赊，且(4)式比(2)式條件寬松，滿足(2)式定能滿足(4)式莉恼，因此綜合得出外推力的條件為：

0＜θ≤45°-α

管剪切時(shí)拌喉，產(chǎn)生外推力的條件，根據(jù)以上的推理可知只要滿足式(1)即可俐银，不過式中的θ與β角都必須變化尿背，且θ定義為刀具形狀切線與y軸夾角，β為管壁切線與y軸夾角捶惜，α仍為摩擦角田藐，α＝arctanμ。μ為鋼對鋼的動(dòng)摩擦系數(shù)吱七，在有潤滑時(shí)為0.05～0.1娜振，在無潤滑時(shí)為0.15；鋼對軟鋼在有潤滑時(shí)為0.1～0.2陷龟，在無潤滑時(shí)為0.2眨涯。為了安全扑认，一般取μ＝0.2，則α＝11°19≈12°凑溜，則可得圓管剪切外推力幾何條件為

0≤θ≤90°-12°-β

即0≤θ≤78°-β (6)

由圖3可知γ＋β＝90°

即β＝90°-γ(7)

將(7)式代入(6)式可得

0≤θ≤γ-12° (8)
或γ≥θ+12°(9)

圖3

當(dāng)γ＝45°時(shí)犯舆，如果刀刃形狀能產(chǎn)生外推力，則γ＞45°同樣能產(chǎn)生外推力柔些，故只需計(jì)算到γ＝45°即可壮僵。

二、切刀形狀和圓角半徑的確定

根據(jù)剪切過程必須滿足產(chǎn)生外推力的幾何條件仿竣，將剪切刀片的刀尖和圓弧設(shè)計(jì)成如圖4所示的形狀敷主。a、h及刀片厚度δ必須滿足強(qiáng)度要求及有利于剪切條件氢觉。

在確定剪切刀片的形狀參數(shù)時(shí)幸亭，關(guān)鍵是確定圓弧半徑R1，其余參數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定症概。

圖4

圖5示出了剪切至A點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)蕾额，坐標(biāo)系如圖所示。由圖的幾何關(guān)系可得：

AB＝Rsinγ
OB＝Rcosγ

式中R—圓管半徑

圖5

對刀刃而言彼城，A點(diǎn)坐標(biāo)為：

x1＝R1cosθ
y1＝R1sinθ

由圖中幾何關(guān)系可得

Rsinγ＝α+R1(1-cosθ)

則

式中R1——切刃圓弧半徑

α＝Rsinγ0＝Rsinα(11)

由(10)式可知诅蝶，剪切刀片切刃圓弧半徑是變化的，不是定值募壕，即刀刃的形狀曲線不是圓形调炬。不過為解決此問題，可采用另一途徑舱馅，即取某一半徑R1值代入(10)式缰泡，可以求出γ的角度值，然后驗(yàn)算看是否能滿足(9)式代嗤，如能滿足棘钞，則可行，如不行干毅，說明必須另求其它曲線宜猜。不過其它曲線不能滿足(7)、(8)式等盏。

以剪切R＝10mm的圓管為例進(jìn)行計(jì)算寇杆。首先以R＝10mm和α＝12°代入(11)式，求得a＝2.97mm括者。其次以R＝10mm单旺，a＝2.1mm，R1＝135.9mm代入sinγ＝［R1(1-cosθ+a］／R，除在θ＝5°～8°的范圍內(nèi)求得γ值不能滿足(9)式外拔怜，在其它θ值下求得的值均能很好滿足(9)式吹兴。根據(jù)以上分析，切斷刀片可以選用一大圓孤半徑作為刀刃的半徑盏踢。圖6畫出了幾種不同圓角半徑刀片的形狀施揪。

圖6

從切斷面質(zhì)量要求來看，圓弧半徑R1要大赐杏；從強(qiáng)度要求來看交某，圓角半徑R1要小。對于剪切R＝10mm的圓管來說散骚，選用R1＜59.32mm為宜麻诀。

三、結(jié)論

(1)通過分析傲醉，導(dǎo)出圓管剪切時(shí)產(chǎn)生外推力的幾何條件蝇闭。
(2)為確定剪切刀片刀刃圓弧半徑R1提供了一種思路。

參考文獻(xiàn)
［1］廖輝.正方形管材的剪切原理與切斷模.模具工業(yè)硬毕，1986.(7)
［2］《機(jī)械設(shè)計(jì)》聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社呻引，1969
［3］王樹勛等編.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊大全.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1994

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)吐咳，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享逻悠，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議韭脊。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布童谒、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺沪羔，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)惠啄。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片任内、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時(shí)間告知庸灶，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容腐熊，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn窘携。