Тема №8 «Вытяжка без утонения»
Определение и схема операции – вытяжка без утонения из плоской исходной заготовки и механическая схема деформации.
Расчёт силы деформирования и расчёт графика технологических нагрузок.
Схема операции – вытяжка из осесимметричной полой заготовки.
Литература:
Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолётов. М.: Машиностроение, 1981 г., 244с.
Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980 г., 432с.
Вытяжкой без утонения называют операцию ОМД (операцию листовой штамповки), в результате выполнения которой исходная, плоская листовая заготовка ( или пустотелая, объёмная исходная заготовка осесимметричной или коробчатой формы) преобразуется в полую осесимметричную или коробчатой формы деталь с меньшими поперечными размерами. При этом величина зазора между матрицей и пуансоном составляет не менее толщины исходной листовой заготовки (Рис. 1).
Рис. 1. Пример заготовки и детали.
Рис. 2.Схема операции – вытяжка из плоской заготовки: 1 – деталь; 2 – матрица; 3 - пуансон; 4 – прижим. Рп – сила прижима.
Исходная листовая, плоская заготовка (круг под осесимметричную деталь) укладывается на матрицу. Прижим 4 прижимает заготовку к матрице с возможностью относительного радиального перемещения заготовки при её пластическом деформировании. Заготовка под воздействием пуансона 3 втягивается в зазор между матрицей и пуансоном и приобретает форму объёмной детали.
Установившейся стадии процесса при вытяжке из плоской заготовки нет.
При нормальном протекании процесса вытяжки очаг пластической деформации охватывает фланцевую и переходную от цилиндрической к фланцевой части заготовки.
Толщина вытянутой детали неодинакова вдоль образующей детали: минимальная по дну и максимальная на периферии фланца.
Степень деформации
при вытяжке без утонения оценивают
коэффициентом вытяжки:
,
гдеd
– диаметр срединной поверхности
цилиндрической части вытянутой детали,
D-диаметр
исходной, плоской заготовки.
- характеризует модуль максимальной
сжимающей деформации в окружном
направлении при вытяжке стакана.
Рис. 3 Вытянутый стакан. 1 – волокно, получившее максимальную окружную деформацию.
Волокна, расположенные ближе к дну получают меньшую деформацию.
Волокна металла в окружном направлении укорачиваются (деформация сжатия). Это укорочение волокон при вытяжке без прижима может сопровождаться образованием складок (гофров). Образующиеся складки препятствуют втягиванию фланца в зазор между матрицей и пуансоном. ОПД – распространяется на цилиндрическую часть детали. Деталь в этой части утоняется и разрушается. Для предотвращения образования гофров применяют прижим.
Рп << Pд.
Механическая схема деформации:
а) для частицы во фланце (Рис.4).
Рис.4.
п – компонента деформации в направлении нормали к поверхности заготовки;
r
n.
б) для частицы в переходной части заготовки (Рис.5).
Рис.5
Распределение напряжений во фланцевой и переходной зонах заготовки можно получить, решив совместно дифференциальное уравнение равновесия и условие пластичности для элемента оболочки без учёта трения:
,
(3)
где R
– радиус фланца в текущий момент времени,
для которого определяется функция
;
-координата
точки:d/2<=<=
R.
- среднее значение
напряжения течения металла по ОПД.
.
(4)
Как видно из (4)
при
= d/2.
С учётом трения для вытяжки с прижимом:
,
где D = 2R.
С учётом трения без прижима:
R
для каждого момента времени, для которого
определяется
, находят по выражению:
(см. рис. 2).
Сила деформирования:
.
(5)
Для построения графика технологических нагрузок можно использовать типовые графики (Банкетов КШО стр. 128, 273 или Романовский.- листовая штамповка).
В литературе приводится аналитическая зависимость Рд(S) для вытяжки (Рис.6).
Рис.6.
Величина рабочего хода: Sр = Нст (см. на рис. 1).Максимальное значение силы деформирования рассчитывают по формуле (5).
Рис.7 Схема операции вытяжки без утонения в конической матрице из полой заготовки:1 – исходная заготовка; 2 – вытянутая заготовка; 3 – пуансон; 4 – матрица.
На установившейся стадии процесса только часть заготовки, расположенная в конусе матрицы (ниже и выше цилиндрической части заготовки) деформируется пластически.
.
Sр
= Нст (Рис.8).
Рис.8.