Лекция №18

Технологические расчеты при вытяжке

Технологические расчеты:

1. Определение размеров исходной заготовки.

2. Определение числа переходов вытяжки.

3. Расчет усилия вытяжки и прижима.

Определение размеров исходной заготовки

Правильное определение размера и формы плоской заготовки для вытяжки полых деталей разнообразной формы позволяет наи­более полно использовать процесс вытяжки и уменьшить, а под­час и исключить затраты на экспериментальную отладку контура и размера заготовки, а значит, и штампов для ее изготовления. Конфигурация и размеры заготовки в основном зависят от формы и размеров вытягиваемой детали, свойств материала с учетом его анизотропии, способа вытяжки (с подогревом или без него), вели­чины 'и характера прижима, геометрии рабочих частей штампа, смазки и т. д. С достаточной для практики точностью можно утвер­ждать, что размер и форма заготовки определяются формой в плане и размерами вытягиваемых деталей.

Определению формы и размеров заготовки предшествует вы­черчивание вытягиваемой детали в том виде, в каком она получается после собственно процесса вытяжки. Из этого следует, что для опре­деления размера и формы заготовки необходимо знать маршрут­ный технологический процесс изготовления детали.

Основной принцип. Если считать, что приращение площади поверхности детали вследствие утонения стенки равно уменьшению поверхности вследствие увеличения толщины, то диаметр исходной заготовки можно найти из условия постоянства площади поверхности.

F _дет = F _заг.

Элементарные участки детали Припуск на обрезку по высоте

F _заг = (p× D ²)/4 = 0,785× D ²; , диаметр исходной заготовки .

При расчете заготовки обязательно назначают припуск на обрезку D H. Припуск нужен для устранения анизотропии листовой заготовки, удаления фестонов после вытяжки.

Число переходов вытяжки

Схема для определения числа переходов вытяжки

Сначала находим суммарный коэффициент вытяжки изделия

m = d / D; m = m ₁× m _2××…× m _n

Из максимально допустимых степеней деформации на каждом переходе назначаем коэффициенты вытяжки m _i.

Определяем диаметры полуфабрикатов на каждом переходе

d ₁ = m ₁× D; d ₂ = m ₂× d ₁ = m ₁× m ₂× D;

m ₂ » m ₂ » …» m _cp.

Значение коэффициента вытяжки зависит от пластичности материала, относительной толщины S/D₀×100% или S/d_n-1×100%, характеризующей геометрическое подобие заготовок, радиусов закругления матрицы и от способа вытяжки (с прижимом или без).

Высоту полуфабрикатов по переходам можно рассчитать, зная площадь заготовки. Для ориентировочных расчетов при определении длины пуансона, прижимных колец штампа, при выборе хода пресса можно пренебречь участками скругления у дна и фланца:

· для цилиндрического изделия без фланца ;

· для цилиндрического изделия с фланцем .

При необходимости назначают отжиг полуфабрикатов.

Вытяжка на последующих переходах

Последующие переходы вытяжки выполняются в матрицах с конической заходной частью. В качестве заготовки служит полый цилиндрический полуфабрикат, полученный на первом переходе.

Процесс ведется без прижима (S/D100% ³(5…7)(m-1) или с прижимом.

а – вытяжка с прижимом; б – вытяжка без прижима

– коэффициент вытяжки на данном переходе.

Прижим заготовки необходим при условии, когда (

Заготовка в процессе вытяжки контактируют с матрицей по пояску (угол α), остальная часть вне контакта матрицы.

Для зоны контакта условие равновесия элемента заготовки с условия пластичности будет:

Решая совместно эти 2 уравнения можно найти распределение напряжений в очаге деформации σ_ρ и σ_q.

Наибольшее меридиональное растягивающее напряжение:

(σ_ρ)_max =

1 2 3 4

μ – коэффициент трения между заготовкой и матрицей.

j–учитывает величину деформации заготовки и трения в конусе матрицы.

k–учитывает изгиб элементов заготовки на входе в матрицу.

l–учитывает изгиб элементов заготовки на выходе из матрицы.

m–учитывает трение на радиусной кромке матрицы.

Если – вытяжка без разрушения.

При многократной вытяжке необходим отжиг для снижения наклепа.

Разновидности вытяжки

Обратная или реверсивная вытяжка

В этой схеме меньше влияния изгиба элементов заготовки, но больше влияния сил трения на кромки матрицы за счет большего угла охвата.

а – штамп для вытяжки; б – стадии вытяжки

s_{r max} больше, чем при прямой, поэтому больше усилие вытяжки, но торообразный очаг деформации более устойчив против складкообразования, поэтому обратная вытяжке эффективные для тонкостенных сферических и параболических изделий.

Применение обратной вытяжки в ряде случаев весьма рационально, и в частности в случае совмещения прямой и обратной вытяжки в одном штампе при изготовлении цилиндрических деталей, при вытяжке деталей с криволинейной образующей и при вытяжке деталей типа днищ.

График усилия при прямой (1) и обратной (2) вытяжке

В технологии холодной штамповки значительное место зани­мает изготовление осесимметричных деталей, имеющих форму, отличную от формы цилиндрических деталей.

Типовыми представителями таких деталей являются детали с широким фланцем, ступенчатые, конические, с криволинейной образующей, со сферическим дном и т. д. Изготовление этих деталей имеет свои специфические особенности, связанные с особенностями процесса деформирования. Для сознательного управления техно­логическими процессами изготовления таких деталей желательно ознакомиться с особенностями деформирования заготовки и факто­рами, влияющими на допустимую величину формоизменения заго­товки и качественные показатели деталей, получаемых вытяжкой из плоской заготовки.

Вытяжка деталей с широким фланцем

Цилиндрическая де­таль с фланцем представляет собой продукт незавершенной вы­тяжки, когда заготовка неполностью протягивается через матрицу. В тех случаях, когда коэффициент вытяжки, определяемый как отношение диаметра заготовки к диаметру цилиндрической части вытягиваемой детали, меньше или равен допустимому коэффи­циенту вытяжки на первом переходе изготовления цилиндриче­ского стакана, изготовление детали с фланцем не представляет затруднений. Действительно, в этом случае напряжение s_{r max} в опасном сечении на протяжении всего процесса вытяжки не до­стигает величины, способной вызвать разрушение заготовки. Следовательно, процесс вытяжки может быть остановлен в любой промежуточной фазе деформирования и при любом значении диа­метра фланца D_ф (в пределах (d < D_ф < D).

Напомним, что диаметр заготовки приближенно определяется из условия равенства площади заготовки площади поверхности детали, заданной для изготовления.

В тех случаях, когда коэффициент вытяжки, потребный для изготовления заданной детали, становится больше допустимого коэффициента вытяжки для первого перехода изготовления ци­линдрического стакана, возможное формоизменение заготовки становится органиченным. Процесс вытяжки таких деталей свя­зан с определенными трудностями.

Вытяжка деталей, при которой на первом переходе значение коэффициента вытяжки таково, что делает полное протягивание заготовки через матрицу невозможным, называется вытяжкой деталей с широким фланцем.

При проектировании технологического процесса изготовления деталей с широким фланцем в первую очередь следует проверить, возможно ли изготовление заданной детали за один переход вытяжки.

Окончательный размер фланца образуется на первой вытяжке. В дальнейшем деформируется только цилиндрическая часть.На фланце могут остаться кольцевые следы от предыдущих переходов, поэтому на заключительной стадии вытяжки фланец калибруют между матрицей и прижимом.

Переходы вытяжки

Дата добавления: 2015-07-24