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矩形钢管无支承芯切断受力分析及切刀设计。

矩形钢管是车辆、家电、柜架等制造业普遍采用的材料，制件长度规格多，生产量大。矩形钢管冲压加工方法主要有切断、剖口、冲孔、弯曲、翻卷成形等，其中第一个工序就是切断加工。以前，多采用砂轮切割进行切断加工，由于速度慢、切割毛刺大，而且砂轮切割时产生高温使切割处氧化发蓝，加之毛刺变硬，处理很麻烦，生产率低，砂轮切割粉尘污染和噪音大。而采用冲压我国挤出机2013年行业在外贸出口方面的有益条件很多剪切方法则可以大大提高生产率。根据对圆钢管材的烈冲法切断工艺经验，所谓烈冲法是先在管的侧面冲一槽口，然后转90°置于下一工位进行切断的方法。虽说速度、效率、质量都有很大的提高，但还是不能满足大批量生产的需要。

对于矩形钢管来说，必须寻找新的方法、新的工艺才能解决生产需要。本文主要介绍矩形管材无支承芯切断受力分析和切刀设计，就此进行了一些粗浅的研究。

感统器械

1 工艺分析

图1是某一Q235矩形钢管制件的截面图。骨2 0mmx 5 0 mmx 2mm和2 5 mm× 75 mmx 2mm两种规格。

钢管材冲压是指钢管材的第二次加工，属于钢管材深加工技术范畴。是从传统的冲压工艺发展起来的一种新的加工技术。钢管材冲压加工方法主要有切断、剖口、冲孔、弯曲、翻卷成形等。实际生产中应用最多的，也彩瓷就是下料切断加工。

在生产中，对钢管材的切断通常分为胁类。一类是机械切割，如车切、锯切、砂轮切断等，另一类是冲压剪切方法。比较而言，机械切割的质量稳定，但生产率低，而冲压剪切方法则可以大大提高生产率，只要采用的工艺合适，就能较好地保证切割断面质量。冲压剪切工艺按有无芯棒支撑又分为有支承芯切断和无支承芯切断两种。

由于纳米材料已经是目前晶粒最细的材料

(1)有支承芯切断，仅适合于短而直的钢管材切断。

(2)无支承芯切断，由于钢管件结构需要各种长度的直管，这给采用芯棒带来困难，故无支承芯切断应用较多。对于圆形钢管的切断，采用冲压剪切办法进行切断的例了还比较多。而对于矩形钢管的切断，通常采用锯切割或砂轮切割的办法进行切断。

受生产厂家委托对这曲种规格矩形钢管，多种长度规格、直管材的切断进行了研究。

2 受力分析及切刀设计

2．1切刀冲压剪切管材受力原则

用切刀冲压剪切管材时，首先力求作用在管材上的剪切力要小于管材自身的强度，使之有足够的强度刚纵向不弯曲、横向不塌陷变形。由于管内无支承芯，在冲压剪切力的作用下，会造成项部管壁塌陷。为了提高切割断而质量，减小管件变形，应尽量使其冲压剪切时对管壁作用的剪切力分向外侧，刚切刀切刃对管壁剪切点的作用力方向与管壁在该点处法线的夹角a≥90°，满足所谓“切屑外翻”条件。使之作用于管材的冲压剪切力为最小。

2．2受力分析及切刀设计

图2是矩形钢管正置时的模拟受力图。用夹角为90°的切刀从正置时矩形钢管项部中心冲切管材时，在冲切力的作用下，切刀尖部先接触到管材顶面中心位置，冲切过程中冲切废料断裂，各自在切刀底面卷下。管材顶面是垂直于冲切力的一平面，其强度不足以抵抗切刀冲切力的作用，造成项部管壁塌陷变形。通过分析可以看出，若没有预切一个槽口，正置时矩形钢管顶面是不可能满足“切屑外翻”条件的。

图3是矩形钢管采用烈冲法，止置时的模拟受力图。在一副模具上先将管材的顶面冲成。槽口，然后转90°，置于下一工位再进行切断。可以满足所谓“切屑外翻”条件，但工序多、效率低。

图4是矩形钢管斜置45°、切刀夹角为90°时的模拟升降舞台受力图。用夹角为90°的切刀从斜置45°矩形钢管角部冲切上海市在2000年就颁布实行了《1次性塑料饭盒管理暂行办法》管了时，在冲切力的作用下，切刀尖部先切入管材项部圆弧处， 一定深度后废料断裂，各自在切刀底面卷下。虽不会造成管壁严重塌陷变形。但切刀再切入管材底面时，切刀夹角短边一侧同时冲切管材底面，由于切刀的厚度理论上应尽量小，所以会造成切刀强度差，容易崩裂。还有管包装机材上部断裂的废料在切刀底而，处于灾稳状态，给冲切管材底部时留下痕迹，影响断面质量。

图5是矩形钢管斜置45°、切刀夹角为l 20°时的模拟受力图。用夹角为l 20°、前部R2的切刀从斜置45°矩形钢管项部冲切管了时，切刀前部R2处先切入管材项部圆弧中心处起到上半部短边切完这一过程中，废料附在切刀底面不断裂，其长度比所附在切刀底面要长。在冲切力的作用下，迫使废料往管材外侧挤压，形成所谓的“切屑外翻”的效果。废料始终稳定地附在切刀底面进行下半部的冲切，作用于管材的冲压剪切力没有比其他方式更大。

3 结论

通过对矩形钢管冲压剪切分析表明： (1)图 2所示，凸模刀片的理论轮廓曲线的夹角应允限小，尖而长，刚度差，因此在冲切管材项时，实际生产中应用的凸模不可能满足“切屑外翻”条件。且采用该方法，管材平置，强度差，管壁塌陷变形大。

(2)图3所示，工序多、效率低。

(3)图4所示，因矩形钢管斜置45°，凸模刀片的理论轮廓曲线的夹角 90°，就能满足“切屑外翻”条件。但是，由于被切断的废料处于自由状态，会影响下半部的冲压剪切质量。

(4)图5所示，矩形钢管同样斜置45°，改变凸模刀片轮廓曲线的夹角为l20°，使之废料附在切刀底面不断裂，在冲切力的作用下，迫使废料往管材外侧挤压，可形成所谓的“切屑外翻”的效果。且管材斜置，强度大，管壁塌陷变形小。

基于以上分析为依据。采用图 5所示的切刀设计方案，切刀厚度为3．8 mm。应用于20 mm×50mm×2 mm和25 mm×75 mm×2mm曲种规格矩形钢管冲压切断，没有明显的管壁塌陷等外观缺陷，毛刺在允许的范围内，效率高，效果好。

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