книги из ГПНТБ / Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов

Foe." rfv ПЛИЧНАЯ

I

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ

В 15

БИБЛИОТЕКА С С С Р

УДК

621.983.321/.324"

В книге

изложены основы комбинированной глубокой вытяж­

ки листовых

материалов.

УСЛОВНЫЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ

d

md

— суммарным

коэффициент

вытяжки,

Шл

— —— ;

•£\>-

s

ms— суммарный

коэффициент

утонения.

ms

— — ;

«о

m,i

.— коэффициент

вытяжки

(уменьшения

диаметра)

на

£-м

пере-

di

ходе,

та

=

—

,

Ко

. — степень вытяжки

иа £-м переходе,

Kdi

—

— >

in,

. — коэффициент утонения

на i-м переходе,

m s i

—

!

1

SC—1

Ks г

— степень

утонения

на £-м переходе, A j . = — — — .

so

sD—относительная

толщина

плоской

заготовки;

So

=

——

г

"о

zs

— относительный

зазор,

Zs

=

—;

s o

и

И

Hi—относительная

глубина

(длима)

изделия,

"а

=

—

d— диаметр,

изделия

по срединном

поверхности,

мм;

d

Da — диаметр

плоской

заготовки,

мм;

s — толщина

стенки изделия,

мм;

s 0 —толщина исходного материала, мм;

dt

— диаметр

полуфабриката

(по срединной

поверхности)

после £-го

перехода,

мм;

si— толщина

стенки

полуфабриката

после

£-го

перехода

£ = 1 , 2 ,

3 ..

г.),

мм;

г — зазор

между пуансоном

и матрицей

(вытяжной

зазор), мм;

Н — глубина

изделия

до обрезки,

мм;

Н0

— глубина

(длина)

готового изделия,

мм;

/г„—путь

пуансона,

мм;

D — текущий диаметр

заготовки,

мм;

dN,

dn

— диаметры матрицы и пуансона

соответственно,

мм;

Яы,

DK—диаметр

входной

кромки

рабочего

конуса

матрицы,

мм;

Л п

— радиус

кромки

матрицы

и

пуансона

соответственно,

мм;

кромке

•Rue— радиус

кривизны

срединной

поверхности

заготовки

на

матрицы,

-#мс

=

-^м +

~

>

мые глубокой вытяжкой, в зависимости

от их

геометрии

можно

разделить на два основных вида:

а) осесимметричные (цилиндрические, конические, ступенча­

тые и т. п.);

б) неосесимметричные [овальные, прямоугольные (в

плане;

и т. п.].

В настоящей работе рассмотрены вопросы технологии изго­

товления вытяжкой изделий наиболее

часто

встречающихся

форм: цилиндрической и коробчатой.

Такие

изделия

широко

ской,

приборостроительной

и

в других отраслях промышленно­

сти,

а т а к ж е в производстве

товаров бытового

назначения.

П о д а в л я ю щ е е большинство

цилиндрических

полых изделий в

цессов

глубокой в ы т я ж к и :

а)

вытяжки

без утонения;

б)

в ы т я ж к и

с утонением

( п р о т я ж к и ) ; •

в)

комбинированной

вытяжки .

Несмотря на то, что

технология глубокой

вытяжки

исполь­

зуется

в производстве у ж е

давно,

терминология,

применяемая

д л я описания процессов

вытяжки,

еще несовершенна.

В книге вытяжку без утонения

назовем «вытяжкой»,

а

вы­

т я ж к у

с утонением — «протяжкой» . Термин

«комбинированная

в ы т я ж к а » , как

и термин

«вытяжка

с отрицательным зазором»

1 Терминами

« о т р и ц а т е л ь н ы и

«положительный»

пользуются

в

зару­

бежной

литературе по вытяжке для характеристики зазора,

подразумевая,

однако, не вытяжной зазор

dM

— d п

(1)

2 =

£

= S 0 + CS0,

а лишь

часть его

(прибавку)

cso [47].

Использование указанных

терминов в отечественной литературе примени­

тельно

к вытяжному

зазору

приводит к

терминологической

путанице [23],

так как

z — величина

всегда

положительная,

a cso может быть

как положи-

В ы т я ж к а — процесс

пластического формоизменения пло­

ской или полой заготовки

в полое изделие путем втягивания

ра, но без предусмотренного

утонения (рис. 1, а, б).

П р о т я ж к а — процесс

пластического формоизменения по­

ны стенки,

но с незначительным уменьшением ее

внутреннего

поперечного размера (рис. 1,е).

К о м б и н и р о в а н н а я

в ы т я ж к а

— процесс

пластическо­

го формоизменения плоской или полой заготовки в

полое

изде­

лие путем

втягивания пуансоном

в

матрицу

с одновременным

существенным уменьшением

ее периметра

и

принудительным

утонением

(рис. 1,

г—е).

В реальных технологических

процессах

часто

сочетаются

операции,

основанные на различных процессах формоизменения.

Например,

предварительные

операции

выполняются

вытяжкой,

последующие — протяжкой . Если первая и

последующие

опера­

ции технологии имеют в своей основе один

и

тот

ж е

процесс

формоизменения, то

можно

говорить

о

методически•строгой

последовательности переходов одного и того

ж е

процесса де­

формации,

т. е. о технологическом

методе

(способе)

вытяжки,

протяжки

и комбинированной в ы т я ж к и .

К

недостаткам вытяжки

относятся

низкая

производитель­

ность

(большое число операций)

при

изготовлении

глубоких

изделий и невысокая

точность по н а р у ж н ы м р а з м е р а м

и

по

тол­

щине стенки, в некоторых случаях требуется

дополнительная

обработка .

тельной

(при вытяжке),

так и отрицательной (при протяжке и комбинирован­

ной вытяжке), например,

+36% So и —24%

So [47].

С учетом знаков прибавки эмпирическая

формула

(1)

может

быть

обобщена:

г =

(1 ±.с)80,

. . ( Г )

где знак «плюс» соответствует вытяжке, знак

«минус» — операциям

с

при-

нудительным утонением, с — эмпирический

коэффициент.

г)

д)

е)

Рис. 1. Схемы первой и второй

операций различных

методов

вытяжки:

а, б — вытяжка; a— протяжка;

г, д,

е — комбинированная

вытяжка

П р о т я ж к а

является основным

технологическим методом

из ­

готовления тонкостенных

трубок

и> различных

гильз

[1, 34,

41],

но широкого

применения

в машиностроении не получила. Изде ­

чем при в ы т я ж к е , однако число операций

в технологическом

процессе, основанном на протяжке, остается

значительным.

Сокращение числа операций, увеличение

степени

деформа ­

ции и высокую точность изделий обеспечивает метод

комбини­

рованной в ы т я ж к и . О д н а к о этот метод

пока

еще ограниченно

используется в производстве. Причина

заключается

в недоста-

увеличении степени вытяжки (по периметру заготовки),

так и

при

увеличении

степени утонения

в комбинированном процессе.

Исследованием процессов глубокой вытяжки

в нашей

стра­

не

занимались

С. И. Губкин,

И. А. Норицын,

Е. А. Попов,

Г. А. Смирнов-Аляев, В. Т. Мещерин,

Л . А. Ш о ф м а н , Е. И. Иса -

ченков, М. Н. Горбунов, И. П. Ренне,

а за рубежом — Г. З а к с ,

стой» вытяжке, т е. избегать

д а ж е протяжки утолщенного края

стенки [32, 47], при в ы т я ж к е

с утонением

заметно стремление

к «чистой» протяжке, т. е. к

уменьшению

внутреннего

диамет­

ра заготовки — стакана лишь

в пределах десятых долей

милли­

значительной

деформацией

по периметру и принудительным уто­

нением, опубликованные в

литературе до 1960 г., противоре­

чивы.

Г. З а к с в

1936

г., изучая

влияние величины вытяжного зазо ­

ра в диапазоне z{=

(1,35^-0,76) s0 на первом переходе в ы т я ж к и

зора. Э. Зибель и X. Коттхаус

в

1954 г., проводя

эксперименты

при

аналогичных

условиях т а к ж е

с заготовками

малой

относи­

тельной

толщины

( S D ^ 1 , 1 ° / O ) i

пришли

к противоположным

вы­

водам.

Ошибочный

вывод

Г. З а к с а

объясняется

тем, что он

считал

лимитирующим

фактором возрастающее

технологическое

уси­

лие,

пренебрегая

одновременным

ростом

полезного

трения на

пуансоне. Эта ошибка была затем повторена в работе [28].

Эксперименты

по

«свертке»

с утонением относительно тол­

стых заготовок (5п=4ч-20°/о) без

с к л а д к о д е р ж а т е л я

на

кониче­

ских

и трактриссных

матрицах

коническим

пуансоном,

прове­

денные У. Баудеро м

(1951 г.)

[1] и И. П. Обозовым

(1959

г.)

[30],

показали

целесообразность

использования принудительного

утонения на первой операции технологического

процесса изго­

товления

тонкостенных

сосудов,

основанного

на

многоопераци­

по сравнению с протяжкой .

На основании

положительных

результатов

практики

автором

в 1957 г. было проведено экспериментальное

и теоретическое

исследование

комбинированной

вытяжки .

В отличие

от экспериментов,

упомянутых выше, было реше­

но на первом этапе исследовать

комбинированную вытяжку без

складкодержател я

из заготовок

с

малой относительной

толщи­

ной ( S D ~ 1 , 1 4 % )

с использованием

конических матриц

и ци­

низкоуглеродистой

и хромоннкелевой

сталей. Диапазо н

измене­

ния зазоров на первом и последующем переходах

был

принят

2 = (1,2-4-0,5) So, а

коэффициенты уменьшения

периметра

rrid^

=t0,55 и / п ^ « 0 , 7

6 .

Эксперименты

на последующем переходе

проводились с использованием

заготовок — стаканов

с неутонен-

ными стенками {z\«

1,25 s0).

Результаты исследований

первого

этапа были опубликованы в 1960 г.

Минимальные

дл я условий

проведенных

экспериментов от­

носительные зазоры — , которые еще не вызывали

необходимо­

этих зазорах технологическое

усилие

возрастало

примерно в

1,5 раза, но наблюдалось

т а к ж е значительное увеличение

степе­

ни деформации чр и относительной глубины

вытяжки

Т а б л и ц а 1

Минимальные значения

относительного зазора

при

комбинированной

вытяжке

на

конической

матрице с а = 3 0 °

Относительный

Относительный

г

2

Материал

зазор —

Материал

зазор —

So

So

Первый

Второй

Первый

Второй

переход

переход

переход

переход

Алюминий А1 . . . .

0,6

0,7

Сталь

низкоуглероди­

Латунь Л63

0,6

0,7

стая

08 кп . . . .

0,7

0,8

Сталь

типа Х18Н9 . .

0,7

0,8