Тема №12 «Вырубка и пробивка»

1. Определение и схема операции

2. Механическая схема деформации.

Условные стадии процесса разделения заготовки.

3. Расчет силы деформирования и построение графика технологических нагрузок.

Вырубкой (пробивкой) называют полное отделение части листовой заготовки по замкнутому контуру. Отделенная часть является деталью. При пробивке Отделенная часть является отходом.

а) б)

Рис. 1.Схема операции пробивки:1 – пуансон; 2 – деталь; 3 – матрица; А – режущая кромка матрицы; В– режущая кромка пуансона; S – толщина заготовки.

В верхнем небольшом по толщине слое металла примыкающем к пуансону.

Рис.2.

В нижнем небольшом по толщине слое металла, прилегающем к матрице.

Рис.3.

При вырубке-пробивке только часть заготовки расположенная вблизи боковой поверхности усеченного конуса с образующей АВ (см. рис.1, б) деформируется пластически.

Рис. 4

В срединном слое металла наибольшом по толщине двухосная схема напряжений и схема деформации сдвига. Напряжения и деформации в окружном направлении невелики, ими можно пренебречь.

Процесс вырубки или пробивки происходит условно, в три стадии:

- на первой стадии происходит упругая деформация, пуансон сжимает материал, появляется упругий прогиб, и металл слегка вдавливается в отверстие матрицы;

- на второй стадии вблизи режущих кромок пуансона и матрицы создается концентрация напряжений, пластическая деформация в небольшой зоне, в форме местного, поверхностного смятия. Местное поверхностное смятие развивается по толщине, пока вся толщина металла не будет охвачена пластической деформацией;

- на третьей стадии происходит пластическая деформация в узкой по толщине кольцевой зоне (пластический сдвиг). В некоторый момент времени пластичность металла у режущих кромок пуансона и матрицы кончается, появляются макротрещины, распространяющиеся по толщине от кромки пуансона к кромке матрицы. В случае их встречи получается качественная поверхность разделения, ровная поверхность скола.

P, где

П– периметр, пробиваемого отверстия, - сопротивление металла срезу,.

Рис. 5

где

- площадь поперечного сечения растягиваемого образца в момент образования шейки.

Тема №13 «Прошивка»

1. Определение и схема операции.

2. Механическая схема деформации.

3. Расчет силы деформирования и построение графиков технологических нагрузок для прошивки.

Прошивкой называют операцию обработки давлением, в результате выполнения которой в объемной сплошной исходной заготовке получают сквозное или несквозное отверстие, т.е. получают полую заготовку.

а) б)

в)

Рис.1. Схема открытой прошивки: а – сквозная прошивка высокой заготовки; б – сквозная прошивка высокой заготовки после поворота заготовки на 180°;1 – нижняя плита; 2 – противень; 3, 4 – первая и вторая проставки; 5 – боек; 6 – заготовка; в – сквозная прошивка низкой заготовки; 7 – подставка; 8 – подкладное кольцо; 9 – низкая подставка; 10 – выдра; 11 – исходная заготовка.

Прошивку подразделяют на открытую и закрытую. При открытой прошивке боковая поверхность заготовки является свободной (см. рис.1), при закрытой прошивке, заготовка находится в матрице определяющей ее наружный диаметр после прошивки.

Рис.2.

При открытой прошивке исходная форма заготовки искажается (h,D) неравномерно.

При закрытой прошивке, происходит увеличение h .

Искажение при открытой прошивке тем больше, чем меньше отношение исходного диаметра заготовки к диаметру прошивня.

При очень больших отношениях процесс прошивки переходит в процессе вдавливания пуансона в бесконечное тело.

Механическая схема деформации (рис.3.) представлена на рис. 3.

При прошивке только часть заготовки, примыкающая к прошивню к его боковой и торцевой поверхностям по всему поперечному (кольцевому) сечению заготовки, деформируется пластически.

Рис. 3.

Механическая схема (Рис.1.) аналогична механической схеме при пробивке и вырубке.

Механическая схема на рис.2 аналогична механической схеме при обратном выдавливании.

Расчет силы деформирования методом совместного решения дифференциальных уравнений равновесия и условия пластичности.

Рис.4.

(уравнение соответствует осадке цилиндра)

где для τ= 0.5 σ

σ= σ;

С найдем из условия ρ = 0.5d σ = -σ-1.1σln,

где -1.1σlnдавление, действующее на боковую поверхность цилиндра 1со стороны пластически деформируемого кольца (цилиндр 1 и кольцо 2 условные не ставные части заготовки при прошивке).

Окончательно:

σ= -σ(1+1.1ln+);

0 ≤ ρ ≤ .

Таким образом, для силы деформирования при открытой прошивки получаем:

Рσρdρ=2Пσ[(1+1.1 ln)×]; (1)

Р= σ(1+1.1 ln+);

где h текущая высота под прошивкой.

h≤ h ≤ H;

h=H-Lж

где L-глубина глухого отверстия.

S= H-h=L

P

S

Координаты точек графика рассчитываются следующей последовательности:

весь процесс прошивки разбивается на этапы:

h = H×h;

h=h;

h=h.

Для каждого h по формуле (1)считает силу (D и d =const), S= H- h

Закрытая прошивка.

Р= σ[3+(1+)×ln()] при ≤ 6;

Р= σ[2+(1+)×ln()++] при> 6;

P= p×;

F =;

f=.

S