Биговка
Биговкой называют предварительное нанесение на материал линий сгибов (бигов) в виде выдавленных канавок определенного профиля.
Биговка предназначена для снижения жесткости листовых заготовок по линии сгиба. Она значительно облегчает условия образования сгибов и является эффективным средством повышения качества складных коробок, особенно в условиях автоматизированной сборки.
Биговка представляет собой процесс местной вытяжки материала и осуществляется по следующей схеме. Материал заготовки 1 эластичными пружинящими прижимами 3 плотно фиксируется на жесткой матрице 5 и обтягивает поверхность биговальной матрицы 4 по линии ABCDEF (рис. 6.28), после чего специальным пуансоном 2, называемым биговальным ножом или биговальной линейкой, осуществляется местная вытяжка в зоне биговального канала. При таком процессе напряженно-деформированное состояние материала заготовки 1 непрерывно изменяется от сочетания одноосного сжатия и растяжения в зоне прижима до двухосного растяжения в зоне вытяжки биговальным ножом. Наибольшая интенсивность напряженно-деформированного состояния возникает в областях перехода от плоской части заготовки к формуемой канавке и по оси вытяжки в вершине канавки.
|
Рис. 6.28. Схема процесса биговки |
Усилие биговки Рб может быть определено по формуле
P6 = L6SMa6k. (6.3)
Где L<5 — длина биговочной канавки; аб — предел прочности материала коробки; к— коэффициент, зависящий от профиля биговочной канавки.
Усилие прижима при биговке Q6 должно равномерно распределяться вдоль биговального ножа:
Q6=qL6H6, (6.4)
Где Q — удельное давление прижима; Нб — толщина эластичного пружинящего прижима.
Соотношение между усилиями прижима и биговки должно удовлетворять условию
Где fx — коэффициент трения между материалом и прижимом; /2 — коэффициент трения между материалом и матрицей.
Процесс вытяжки материалов приводит к явлению ориентации их внутренней структуры и. как следствие, к изменению механических свойств. Если образец из листового материала подвергать вытяжке в одном направлении (одноосная вытяжка), то с увеличением степени вытяжки многие его свойства — ударная вязкость, прочность, жесткость и др. — будут возрастать в направлении вытяжки и уменьшаться в перпендикулярном направлении. Различия в свойствах будут тем больше, чем больше степень вытяжки. Такая анизотропия свойств не возникает при двухосной вытяжке, примером которой служит биговка.
Необходимо учитывать, что для каждого материала существует предельное значение вытяжки, при превышении которого происходит его самопроизвольное расслоение. Предельное значение вытяжки зависит и от условий ее проведения: температуры, влажности, скорости деформирования, конструктивных особенностей технологического оснащения и т. п.
Поэтому определение оптимального геометрического профиля биговального канала, зависящего от величины (степени) вытяжки, для каждого материала является предметом дополнительных исследований.
Степень вытяжки ев принято выражать в процентах относительного увеличения площади формуемой заготовки:
Где — площадь поверхности отформованной детали; F3 — площадь поверхности заготовки.
Для изделий многих конфигураций еи проще выражать как относительное увеличение определяющего линейного размера, например длины периметра сечения формуемой детали:
Ев=^100%. (6.7)
L3
Где гд — определяющий линейный размер детали; L3 — тог же размер в заготовке.
|
|
|
(6.8) |
|
Где SM — толщина заготовки; Sn — толщина стенки детали в зоне максимальной вытяжки. Если допустить, что в области между прижимами и биго — вальным ножом (на участках ABC и DEF, см. рис. 6.23) материал не подвергается вытяжке, а местная вытяжка осуществляется лишь на участке CD, в результате чего плоская поверхность преобразуется в участок цилиндрической поверхности с внешним радиусом R центральным углом 2а и высотой h, то. согласно формуле (6.7), степень вытяжки при такой схеме би — говки можно выразить соотношением |
Степень вытяжки 8В часто выражают и как относительное утонение материала формуемой детали:
VCD-CD 1ЛЛ0/ £в=——— CD—- ——— (69)
На практике обычно выбирают высоту биговального канала h приблизительно равной толщине материала заготовки: h = S^ Зазор между нижней точкой биговального ножа и дном биговального канала также принимают равным толщине материала заготовки S^. В этом случае, пренебрегая утонением материала, можно принять, что
R = (6.10)
Где гб — радиус головки биговального ножа.
|
(6.11) |
Из ДОЛГО с учетом (6.10) можно определить величину а и ND:
А = arccos
Откуда
CD = W=2SM^ + l=2i*1^-+l. (6лз)
Следует отметить, что уравнение (6.13) определяет минимально допустимую ширину биговального канала W, при которой в заготовке не будет возникать напряжений сдвига (в области между вертикальными стенками биговального ножа и биговального канала), вызывающих растрескивание материала или его разрушение. На практике широкое применение получил упрощенный вариант формулы (6.13):
W = S6 + KSM. (6.14)
Коэффициент К выбирают в диапазоне 1,5-2. Нетрудно рассчитать, что при условии S6 = S,^ из формулы (6.13) W~ 2,8 SM.
В зависимости от значения К по формуле (6.14) при S6 = SM величина W= (2,5-3.0) SM. Длина дуги
^jCD = 2nR^~. (6 15)
360 1 J
Подставляя в (6.15) значения (6.10) и (6.11), получаем
|
П5 |
|
(6.16) |
UCD = 2(гб + SM )arccos
С учетом (6.13) и (6.15)
|
/ Гб+^м |
|
(гб H-^jarccos — |
Sjb+I (617)
По вычисленной величине ев (6.8) можно рассчитать минимальную толщину заготовки в зоне биговки SJ{:
С _ 5м
Качество биговки определяют точность геометрических размеров и состояние рабочей поверхности биговального ножа и биговального канала, а также точность совмещения их осей симметрии.
В Европе выпускают три разновидности биговальных ножей: стандартные или нормальные, с утолщенной формующей головкой и с зауженной формующей головкой. Их изготавливают из листовой стали в виде полос длиной 1 м, твердостью 37-43 HR^,, формующая поверхность головки шлифованная, высокой чистоты.
Стандартные биговальные ножи (условное обозначение R) имеют полуцилиндрическую поверхность формующей головки гб (рис. 6.29):
Rg = — ±0,05 (мм).
Их выпускают высотой от 21,0 до 23,6 мм с допуском -0,04 мм и повышенной точности с допуском -0,02 мм, толщиной от 0,4 до 2 мм и допустимыми отклонениями толщины такими же, как у ножей для высечки (см. табл. 6.6). По специальному заказу можно получать и биговальные ножи другой высоты, а также ножи толщиной 3 мм из алюминиевых сплавов.
Биговальные ножи с утолщенной формующей головкой (условное обозначение RT и FRT) выпускают общей высотой от 21,0 до 23,6 мм, допустимое отклонение по высоте ±0,03 мм, они имеют ножку высотой Fh = (18,5 ± 0,5) мм. толщины ножек от 0,4 до 2,0 мм с допустимыми отклонениями такими же. как у стандартных ножей. Формующая головка большей толщины Kd с допустимым отклонением ±0,3 мм заканчивается полуцилиндрической поверхностью с радиусом гг:
Гг =^-0,05 (мм),
Эксцентриситет осей симметрии ножки и формующей головки М = ±0,05 мм.
Размеры наиболее распространенных биговальных ножей с утолщенной формующей головкой приведены в табл. 6.10.
Для биговки толстого картона и гофрокартона применяют биговальные ножи с утолщенной формующей головкой, не цилиндрической, а плоской формующей поверхностью (условное обозначение FRT фирмы ММ). Они незаменимы при биговке вдоль направления волны гофрокартона.
|
|
|
$5 |
|
Рис. 6.29. Стандартные (1) и зауженные (2) биговальные ножи |
Биговальные ножи с зауженной формующей головкой (условное обозначение RL, RR или RKante) предназначены глав-
|
|
Ным образом для малогабаритных коробок из тонкого картона. По конфигурации они представляют собой стандартные биго — вальные ножи с конусным переходом к полуцилиндрической формующей поверхности. Как правило, их изготавливают толщиной вб = 0,7 мм, высотой И= 22,8-23,6 мм, толщиной формующей головки Sp = 0,5 и 0,35 мм.
В некоторых случаях биговочные канавки чередуются с длинными щелеобразными отверстиями. Такое сочетание би — говки и перфорации получают с помощью комбинированных ножей с режущими и биговочными поверхностями. Комбинированные ножи изготавливают из твердой стали 40 HF^ тол — щинойО,?!, 1,05 и 1,50 мм.
Качество биговки в значительной степени зависит от биго — вальной матрицы с главным формующим элементом — биго — вальным каналом. Распространившееся название «биговаль — ная матрица» следует считать достаточно условным, применимым только к процессу биговки канавки определенного профиля и длины. Биговальная матрица является лишь составным элементом матрицы для штанцевания.
|
Размеры биговальных ножей с утолщенной формующей головкой |
Биговальная матрица состоит из двух параллельных пластин 1 (рис. 6.30), закрепленных на основании 2, нижняя по-
Рис. 6.30. Биговальная матрица с центральным биговальным каналом
Верхность которого покрыта тонким слоем липкого высокопрочного клея 3. Обеспечивает сохранность клеевого слоя и стабильность его свойств защитная бумага 4 с антиадгезионным покрытием. В качестве антиадгезионных покрытий наиболее часто используют кремнийорганические полимеры, называемые силиконами. Они предназначены для легкого и удобного удаления защитной бумаги в процессе изготовления штампа. Высокую точность ширины биговального канала W (±0.05 мм) гарантирует автоматизированная технология соединения биговальных пластин с основанием. Для требуемой точности совмещения осей симметрии биговального канала и биговального ножа разработаны котировочные направляющие 5. которые крепятся к биговальным пластинам с помощью клеевого слоя 6. Юстировочные направляющие изготавливают из полимерных термопластичных материалов методом экструзии. С целью обеспечения высокой точности размеров сразу после выхода из экструдера их охлаждают в водяной ванне. На одной оси симметрии у котировочных направляющих — комбинированный прямоугольный выступ шириной W и высотой h, вставляемый без зазора в биговальный канал, и паз специального профиля. В этот паз с натягом, предотвращающим смещение и обеспечивающим соосность, входит биговальный нож в процессе изготовления штампа.
По конструктивному исполнению различают три типа биго — вальных матриц:
1) с биговальным каналом по центру (см. рис. 6.30), условное
Обозначение KF (табл. 6.11, 6.12);
2) со смещенным биговальным каналом (рис. 6.31) [OCF]
(табл. 6.13):
3) с двумя параллельными биговальными каналами (рис.
6.32) [PF] (табл. 6.14);
4) с биговальным валиком (рис. 6.33) [GR].
|
Рис. 6.31. Биговальная матрица со смещенным биговальным каналом |
|
Ширина канала |
Определяющим фактором при выборе типа биговальной матрицы является расстояние между центрами соседних биго — вочных канавок или биговальных ножей (рис. 6.34). При > 10 мм используются матрицы с биговальным каналом по центру. Для Xfi = 5—10 мм применяются биговальные матрицы со смещенным каналом, для 3 мм < х^ < 5 мм разработаны матрицы с двумя параллельными биговальными каналами. Матрицы с биговальным валиком созданы для биговки двумя биговальными ножами толстого и гофрированного картона. При этом фор-
Рис. 6.32. Биговка на матрице с двумя параллельными
Основные размеры биговальных матриц с пластмассовыми стандартными пластинами, металлическим основанием, каналом по центру и с юстировочной направляющей
|
Толщина картона |
Размеры матрицы, мм |
Толщина биговального ножа S6 |
Маркировочный цвет |
||
|
Толщина пластины H |
Ширина канала W |
П |
Мм |
||
|
До 0,15 |
0,38 |
0.56 |
1.1 и 1,5 |
0,40 и 0.50 |
Золотой |
|
До 0,15 |
0.38 |
0,80 |
1,1 и 1,5 |
0,40 и 0.50 |
Оранжевый |
|
До 0,15 |
0,38 |
1,00 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
С в.-желтый |
|
0,15-0,25 |
0,38 |
1.30 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Голубой |
|
0,20-0,40 |
0.43 |
1,30 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1.50 |
2,0 и 3.0 |
0.71 и 1,05 |
Св.-зелекый |
|
0,35-0,50 |
0.48 |
1,50 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Желтый |
|
0,35-0,50 |
0,48 |
1,70 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Фиолетовый |
|
0.45-0,60 |
0.53 |
1,70 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Св. — голубой |
|
0,45-0,60 |
0.53 |
1,90 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Оливковый |
|
0,50-0,70 |
0,58 |
1.90 |
2.0 и 3.0 |
0,71 и 1.05 |
Зеленый |
|
0,50-0,70 |
0.58 |
2,10 |
2.0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Розовый |
|
0.65-0.80 |
0,63 |
2,10 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Тем.-бордовый |
|
0.75-0.90 |
0,68 |
2,30 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Красный |
|
0.85-1.00 |
0.79 |
2,70 |
2,0 и 3.0 |
0,71 и 1,05 |
Синий |
|
0,95-1,20 |
1.00 |
3,00 |
3,0 и 4,0 |
1,05 и 1.42 |
Коричневый |
|
0,95-1.20 |
1,00 |
3,00 |
4,0 и 6.0 |
1,42 и 2.00 |
Коричневый |
|
1,15-1,40 |
1,30 |
3,80 |
3,0 и 4.0 |
1,05 и 1,42 |
Серый |
|
1.15-1,40 |
1.30 |
3,80 |
4,0 и 6.0 |
1,42 и 2.00 |
Серый |
|
1.30-1,60 |
1,60 |
5,00 |
3,0 и 4,0 |
1,05 и 1.42 |
Черный |
|
1.30-1,60 |
1.60 |
5,00 |
4.0 и 6,0 |
1,42 и 2,00 |
Черный |
|
1,50-3.00 |
2,00 |
6,30 |
3,0 и 4,0 |
1.05 и 1.42 |
Кремовый |
|
1,50-3.00 |
2,00 |
6,30 |
4.0; 6,0 |
1,42 и 2,00 |
Кремовый |
|
И 8.0 |
|
|
2
Рис. 6.33. Биговка с помощью матрицы с биговальным валиком
Таблица 6.12
Основные размеры биговальных матриц с пластмассовыми пластинами увеличенной толщины, металлическим основанием, каналом по центру и с юстировочной направляющей (марка Original фирмы Channel)
|
Толщина картона SM. мм |
Размеры матрицы, мм |
Толщина биговального Ножа S, 0 |
Маркировочный цвет |
||
|
Толщина пластины H |
Ширина канала W |
П |
Мм |
||
|
0,25-0,40 |
0,55 |
1,30 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Черный |
|
0,38-0,55 |
0,70 |
1,50 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Коричневый |
|
0,50-0,70 |
0,80 |
1,90 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Серый |
|
0,65-0,90 |
0,90 |
2,30 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Оранжевый |
|
[ |
Мируется биговочная канавка обратного профиля — с радиусом закругления кверху. Наибольшая деформация материала достигается у основания биговочной канавки — в зонах вершин биговальных ножей. Такие биго — вочные канавки обладают меньшей жесткостью и большей гибкостью по
|
41/ |
*б
XI/"
Рис. 6.34. Определение расстояния между центрами соседних биговальных канавок х6
|
Толщина картона SM. мм |
Размеры матрицы, мм |
Толщина биговального ножа S6 |
Маркировочный цвет |
||
|
Толщина пластины H |
Ширина канала W |
П |
Мм |
||
|
До 0,25 |
0,38 |
1,00 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Св.-желтый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1,30 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,35-0,50 |
0,48 |
1,50 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Желтый |
|
Таблица 6.14 |
|
Толщина картона SM, мм |
Размеры матрицы, мм |
Расстояние между центрами каналов, мм |
Толщина биговального ножа S6 |
Маркировочный цвет |
|
|
Толщина пластины H |
Ширина канала W |
||||
|
До 0,25 |
0,38 |
1,00 |
0,71 и 1,05 |
С в.-желтый |
|
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1,30 |
3,0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1,30 |
3,5 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1,30 |
4,0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
.1.30 |
5.0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,35-0,50 |
0,48 |
1,50 |
0,71 и 1,05 |
Желтый |
Сравнению с традиционными, поэтому их часто используют для изготовления запорных элементов коробок, а также в местах перегибов на 180° (рис. 6.35). В последнем случае применяют би — говку и двумя параллельными биговальными ножами с помощью специальной широкой биговальной матрицы (рис. 6.36) или матрицы с двумя параллельными каналами (см. рис. 6.32).
В зависимости от ширины биговального валика z определяют расстояние между биговальными ножами ун:
Ун = z + 2SM + K3, (6.19)
Где SM — толщина картона или сжатого гофрокартона; К, — коэффициент, принимаемый равным 1,0 мм.
|
; У.-** К ЧУ* «*Ч УДГ^Ч-^Д^»». |
При этом расстояние между центрами биговаль — ных ножей составит
ХН — Ун+%
Ширина стандартных биговальных пластин с биговальным каналом по центру матрицы (см. рис. 6.30) составляет ij = ^ = 6 мм.
Выпускается и вариант узких биговальных пластин = 12 = 3 мм (фирменное обозначение CITO RS) и широких биговальных пластин l1 = I2 = 9 мм (Channel ХТС). Угол скоса боковых стенок биговальных пластин (3 = 40° и (3 = 30°. Фирма Channel разработала модификацию биговальных пластин Original с закругленным профилем боковых стенок (табл. 6.15). Традиционный материал биговальных пластин — прессованный картон
|
Рис. 6.35. Жесткий вкладыш в транспортные ящики. Места перегиба гофрокартона На 180′ бигуются с помощью матриц с двумя параллельными каналами или с широким каналом |
|
(6.20) |
|
Рис. 6.36. Биговка двумя параллельными биговальными ножами с помощью специальной широкой биговальной матрицы |
(прессшпан) и прочный термопластичный полимерный материал. Каждая специализированная фирма выпускает широкий ассортимент биговальных матриц с различными значениями толщины биговальных пластин h и ширины биговального канала W. Для удобства пользования в производственных условиях биговальные матрицы каждого типоразмера окрашены в индивидуальный цвет.
Основные размеры биговальных матриц с пластмассовыми пластинами с закругленным профилем боковых стенок, металлическим основанием, каналом по центру и с юстировочной направляющей
(марка Original фирмы Channel)
|
Толщина картона SM. мм |
Размеры матрицы, мм |
Толщина биговального Ножа S. о |
Маркировочный цвет |
||
|
Толщина пластины H |
Ширина канала W |
Л |
Мм |
||
|
До 0,25 |
0,38 |
1,00 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
С в.-желтый |
|
0,20-0,40 |
0,43 |
1,30 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Белый |
|
0,35-0,50 |
0,48 |
1,50 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Желтый |
|
0,50-0,70 |
0,53 |
1,90 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Зеленый |
|
0,75-0,90 |
0,68 |
2,30 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Красный |
|
0,85-1,00 |
0,79 |
2,70 |
2,0 и 3,0 |
0,71 и 1,05 |
Синий |
Традиционный материал основания биговальных матриц — стальная лента толщиной (0,2 ± 0,05) мм. Такая толщина металлического основания значительно увеличивает общую толщину биговальных матриц, что негативно сказывается на процессе бигования тонкого картона. Поэтому последние разработки направлены на снижение толщины основания. Все большее применение в качестве основания находят металлическая фольга толщиной 0,036 мм и тонкие полимерные пленки.
ТАРА И ЕЕ ПРОИЗВОДСТВО29 ноября, 2012