Формообразующие операции листовой штамповки.

Гибка – операция по изменению кривизны заготовки без изменения её линейных размеров (рисунок 2). В процессе гибки пластическая деформация происходит на узком участке под пуансоном. Минимальный радиус, при котором заготовка не разрушается r_min =(0,1 ¸ 2)s. В процессе гибки пластическая деформация сосредотачивается в узком участке, находящемся в контакте с пуансоном, а участки, образующие полки детали, деформируются упруго. В первом приближении размеры заготовки для детали, получаемой гибкой, можно определить по условию равенства длин заготовки и детали по средней линии. При снятии внешних сил, осуществляющих изгиб заготовки, углы между полками изменяются – происходит пружинение при гибке.

Усилие одноугловой гибки (рисунок 2) можно приближённо определить по формуле P @ 0,7 Bs²s_в/(r+s), где В – ширина заготовки.

Операция гибки может осуществляться в штампах, при этом можно изменять кривизну сразу на нескольких участках заготовки. Детали, изогнутые в нескольких плоскостях, получают последовательным деформированием в нескольких штампах. В этом случае гибке может подвергаться пространственная заготовка, полученная на предыдущих переходах. При этом необходимо учитывать возможность образования складок на отдельных участках изгибаемой заготовки – потерю устойчивости.

Рисунок 2 – Схема гибки листа

1 – нейтральный слой; 2 – пуансон; 3 – матрица.

Вытяжка без утонения стенок – операция преобразования плоской заготовки в полое пространственное изделие за счёт уменьшения периметра вытягиваемой заготовки. На рисунке 3 приведена схема первого перехода вытяжки.

Для проведения операции вытяжки предварительно вырубают круглую заготовку, которую укладывают на плоскость матрицы. Пуансон давит на центральную часть заготовки и перемещает её в отверстие матрицы, при этом центральная часть тянет за собой фланец – периферийную часть. Фланец, смещаясь в матрицу, образует стенки изделия.

При неправильном выборе диаметра заготовки (D – d > (18 ¸ 20)s) возможно образование складок. Для предотвращения появления складок применяется прижим, который прижимает фланец заготовки к матрице.

Если растягивающие напряжения s_р, действующие на входе в матрицу, сравняются с пределом прочности заготовки, то заготовка у донышка может разрушиться. Таким образом, можно вытягивать заготовку только с ограниченной шириной фланца. Степень деформации оценивается коэффициентом вытяжки

К_в = D/d. В зависимости от металла и условий вытяжки К_в = 1,8 ¸ 2,1. Если за один переход при допустимом коэффициенте вытяжки невозможно получить готовую деталь, то вытяжку осуществляют за несколько переходов (рисунок 4а). В последующих переходах заготовкой является полый полуфабрикат, полученный на предыдущем переходе вытяжки.

Рисунок 3 – Вытяжка без утонения стенок.

1 – заготовка; 2 – изделие; 3 – прижим; 4 – пуансон; 5 – матрица; 6 – изделие со складками (без прижима).

Рисунок 4 – Схема последующей вытяжки (а); Вытяжка с утонением стенок (б).

1 – заготовка; 2 – изделие; 3 – пуансон; 4 –матрица.

При холодной деформации металл упрочняется из-за наклёпа, поэтому допустимый коэффициент вытяжки на последующих переходах снижается до К_в = 1,2 ¸ 1,4. Если заготовку подвергнуть рекристаллизационному отжигу, то допустимый коэффициент вытяжки можно повысить до К_в = 1,4 ¸ 1,6.

Усилие вытяжки P = pns_в(D-d)b, где b = 1,1 ¸ 1,2 – для первого перехода вытяжки; b = 1,6 ¸ 1,9 – для последующих переходов вытяжки отожжённой заготовки; b = 2,3 ¸ 2,7 – для последующих переходов без межоперационного отжига.

Для уменьшения концентрации напряжений и предотвращения разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляются r_m, r_п = (5 ¸ 10)s, для этого же применяют смазку.

При вытяжке без утонения стенок поверхность заготовки изменяется незначительно, поэтому размер заготовки можно определить из условий равенства поверхности детали по средней линии и площади плоской заготовки. Для осесимметричных деталей заготовка обычно имеет форму круга. Для повышения стойкости инструмента зазор между пуансоном и матрицей z = (1,1 ¸ 1,3)s.

Вытяжка с утонением стенок – операция по увеличению длины полой заготовки в основном за счёт уменьшения толщины стенок исходной заготовки (рисунок 4б). При этой операции зазор между пуансоном и матрицей должен быть меньше толщины стенки, которая в процессе вытяжки утоняется и удлиняется. Этим методом получают детали, у которых толщина донышка больше толщины стенок (гильзы для патронов и снарядов).

При таком методе вытяжки заготовка скользит по матрице в направлении движения пуансона и по пуансону в противоположном направлении, следовательно силы трения на наружной и внутренних поверхностях заготовки направлены в противоположные стороны. Удельные усилия при такой вытяжке значительно больше, допустимая степень деформации возрастает, толщина заготовки за один проход может быть снижена в 1,5 – 2 раза.

Размеры заготовки для получения изделий вытяжкой с утонением стенки определяют из условия равенства объёмов заготовки и детали. Для снижения сил трения – уменьшения износа инструмента – применяют смазки.

Отбортовка – операция получения бортов, горловин путём выдавливания центральной части заготовки с предварительно изготовленным отверстием в матрицу (рисунок 5а). Допустимое увеличение диаметра отверстия d_б/d_o = 1,2 ¸ 1,8 и зависит от материала заготовки и от её относительной толщины s/d_o.

При предварительной пробивке отверстия, его края упрочняются из-за наклёпа, что может вызвать появление трещин. Поэтому часто используют рекристаллизационный отжиг или отверстие высверливают.

При отбортовке в зоне деформации заготовка утоняется, поэтому размеры отверстия по заданным размерам борта определяют из условия равенства длины развёртки борта по средней линии и ширины отбортовываемой части.

d₀ = D₁ - p(r_м + s/2) – 2h.

Обжим – операция по уменьшению диаметра краевой части полой заготовки при заталкивании её в сужающуюся полость матрицы (рисунок 5б). Допустимое уменьшение диаметра за один переход d_изд = (0,7 ¸ 0,8)D_заг, в противном случае на изделии могут появиться складки. Если этого недостаточно, то обжим проводят за несколько переходов.

Формовка – операция по изменению формы заготовки за счёт растяжения отдельных её участков (рисунок 6). Толщина заготовки в этих участках уменьшается.

Рисунок 5 – Схема отбортовки (а) и обжима (б).

1 – изделие; 2 – заготовка; 3 – пуансон; 4 – матрица.

а б в

Рисунок 6 – Формовка рёбер жёсткости (а); Формовка сосуда переменного сечения по высоте (матрица разъёмная) (б). 1 – резиновая подушка; 2 – резина.

Вырубка и пробивка резиной (в).

1 – резиновая подушка; 2 – шаблон; 3 – стол пресса; 4 – листовая заготовка.

Деформирование осуществляется с помощью металлических пуансонов и матриц. В качестве одного из инструментов может быть резиновая подушка. Для уменьшения усилий вытяжки и улучшения качества поверхности изделия рекомендуется применять смазку поверхностей штампа.

Высокоскоростная штамповка – осуществляется при кратковременном приложении больших усилий. Штамповка взрывом осуществляется обычно в бассейне (рисунок 7а). Полость матрицы под заготовкой вакуумируется, за счёт этого она плотно прижимается к матрице. Ударная волна от взрыва деформирует заготовку в течение тысячных долей секунды. Этот метод не требует дорогостоящего прессового оборудования.

Рисунок 7 – Импульсная листовая штамповка. Штамповка взрывом (а); электромагнитная штамповка (б).

1 – заряд; 2 – уровень воды; 3 – заготовка; 4 – прижим; 5 – матрица; 6 – вакуумная линия; 7 – соленоид; 8 – пуансон.

Электрогидравлическую штамповку проводят также в бассейне с водой, в этом случае ударная волна создаётся за счёт электрического разряда в жидкости. При необходимости штамповка может осуществляться в несколько приёмов – разрядов.

Электромагнитная штамповка осуществляется за счёт импульсного воздействия магнитного поля соленоида, через обмотку которого протекает электрический заряд от батареи конденсаторов. Этим методом осуществляется не только штамповка, но и сборка неразъёмных соединений, когда одна деталь деформируется по контуру другой.

Дата добавления: 2015-07-24