Учебное пособие 800680

Затем определяют величину ρ0, МПа.

По номограмме, пользуясь известными параметрами, определяют остальные. Пример такого расчета, когда задаются R и Rθ, показан на рис. 3.49, в.

По полученным относительным величинам с помощью вышеприведенных соотношений определяют конструктивные размеры обоймы и вставки, натяг и напряжения в них.

Таблица 3.30 Формулы для поверочного расчѐта на прочность

составных матриц.

Сопоставляются величины напряжений σ'экв,σ''экв, σθr2 и σо (см. выше) с соответствующими допускаемыми напряжениями для материала вставки и обоймы с конкретными механическими свойствами на растяжение, сжатие и хрупкий отрыв (табл. 3.31).

При превышении расчетных значений напряжения допустимые переходят к варианту расчета матрицы с двумя и более бандажами.

Применение многобандажных матриц позволяет так перераспределить нагрузки, чтобы необходимый уровень тангенциальных напряжений σθ сочетался с равнопрочностью составной обоймы. Здесь приняты следующие дополнительные

210

обозначения: ak=rk/r0, аn = rn/r0 — относительные размеры, где rk, rn — радиус очередного разъема (число разъемов k = 1, 2, 3,

..., n - 1) и наружный радиус соответственно; γk = k/dk — относительный диаметральный натяг на поверхности разъема диаметра dk; m — безразмерный параметр, необходимый для определения диаметров промежуточных бандажей; n — количество слоев матрицы, включая вставку.

Для расчета многобандажных матриц пользуются семейством номограмм (рис. 3.49, б,в) для ряда значений Rθ (от +0,8 до -0,6). На рис. 3.49, б приведена номограмма для оптимального случая Rθ = 0. В первой четверти номограммы представлены зависимости аn = f1(a1) — сплошные кривые и

Rθ 0= f2(an) — штриховые кривые; во второй четверти — зависимости R = f(а1) для ряда значений n, в третьей —

γ1 = Е/р0 = f1(R) (сплошные линии) и Rθrn - f2(R) (штриховые линии); в четвертой — m = f(a).

Последовательность операций при этом такова: по заданному значению σθ или Rθ выбирают необходимую номограмму (в данном случае Rθ = 0); по наименьшему допустимому напряжению для материала бандажей и известному внутреннему радиальному давлению

Таблица 3.31 Механические свойства инструментальной и

конструкционной стали после термообработки.

211

определяют критерий и проводят горизонтальную линию через соответствующее значение R. В зависимости от количества слоев в матрице (включая вставку) определяют точку пересечения этой линии с соответствующей кривой и от нее как от базы определяют параметры a1 аn, m, γkE/ρ0, Rθ0, Rr n .

В этом случае также может быть несколько возможных вариантов расчета в зависимости от наличия исходных данных: заданы величины аn или задано число слоев матрицы n из технико-экономического расчета.

Как и при расчете однобандажной (двухслойной) матрицы, полученные значения напряжений сравнивают с допустимыми и в случае необходимости производят корректировку.

Формулы поверочных расчетов спроектированных матриц приведены в табл. 3.29, данные о механических свойствах термообработанной инструментальной и конструкционной стали — в табл. 3.30.

Важным параметром, влияющим на точность и качество расчета бандажей, является внутреннее давление р0. Оно может быть определено для конкретных условий. Для закрытой калибровки заготовок и других операций закрытой холодной объемной штамповки (высадка, чеканка и т. п.) р0 = 0,8р, где р

— удельное усилие штамповки, МПа. При выдавливании стали величина может быть приближенно определена как разность осевого удельного усилия р и предела текучести σs.

Порядок расчета матриц с твердосплавной вставкой. Для матрицы с одним бандажом результирующие усилия, действующие на наружной поверхности вставки радиусом rвст (рис. 3.50) при заданном уровне тангенциальных напряжений σ0θro на внутренних стенках вставки и внутреннем давлении р0, определяют по формуле

212

Для многобандажных матриц решают задачу однобандажной матрицы с твердосплавной вставкой и рассчитывают оптимальный вариант равнопрочной многослойной обоймы с использованием в качестве исходных данных результатов расчета однобандажной матрицы. Параметр r0 заменяют параметром rвст, а pо — Р1рез .При этом первая обойма имеет индекс k = 1 и символом n обозначают только число обойм. Далее определяют диаметральный натяг

т при запрессовывании твердосплавной вставки в блок из нескольких бандажей. Остальные параметры определяют по номограммам на рис. 3.49, а,б.

Многослойные матрицы с твердосплавной вставкой отличаются равенством относительных эквивалентных напряжений на внутренней стенке вставки и на внутренних поверхностях бандажей. Пользуются номограммой так же, как и при расчете стальной многобандажной матрицы.

Рис. 3.51. Узел обоймы матрицы с бандажом:

а — однослойным:

диаметры: D0 — рабочего отверстия матрицы; D1 — наружный матрицы; D2 — наружный бандажа; D3 — наружный обоймы; б — многослойным:

диаметры: D0 — рабочего отверстия матрицы; D1 — наружный матрицы; D2-D4 — наружные бандажей; D5 — обоймы.

214

•прочность и долговечность обойм может быть повышена поверхностной закалкой, накаткой и т. п.;

•твердость обойм многослойной матрицы должна увеличиваться от внешнего кольца к внутреннему;

•для облегчения сборки и выдерживания необходимого натяга рекомендуется угол наклона боковой конической поверхности бандажа делать меньше, чем у вставки;

•разность углов принимается в зависимости от глубины полости и составляет обычно 1°;

•сборка должна осуществляться от наружных обойм к внутренним, для уменьшения трения сопрягаемые поверхности меднят или покрывают дисульфидом молибдена.

Материалы деталей штампов (пуансонов, матриц и оправок) выбирают исходя из условий их работы и технологичности изготовления (табл. 3.32).

Основными показателями качества являются: прочность, пластичность, структура, прокаливаемость и износостойкость.

Материал (прутки, полосы и т. п.), идущий на изготовление рабочих деталей штампа, подвергается тщательной проверке. К качеству структуры стали предъявляются особые требования, в некоторых случаях повышенные по сравнению с требованиями соответствующих ГОСТов. Карбидная сетка в структуре стали не допускается, так как детали штампов, изготовленные из такой стали, выходят из строя при первых ударах штамповки.

Карбидная неоднородность рабочих деталей штампа для пуансонов должна быть не более 3 баллов, для матриц — не более 4 баллов. Излом стали в состоянии поставки должен быть однородным и мелкозернистым. В изломе не должно быть пустот, пузырей, шлаковых включений, посторонних прослоек и блесток.

217

Таблица 3.32 Применение штамповой стали для различных

технологических операций холодной объемной штамповки

Сталь необходимого качества по микро- и макроструктуре подбирают из имеющихся марок путем разбраковки прутков, или ее поставляют по специальному заказу, в котором указывают необходимые требования. В случае отсутствия стали необходимого качества заготовку подвергают проковке для доведения карбидной неоднородности до требуемого балла.

Для получения хорошей с мелкораздробленными равномерно распределенными карбидами структуры стали ковку следует производить путем многократной (двух-, трехкратной) обратной вытяжки, так как простая вытяжка при ковке обычно не достигает цели. Все операции ковки осуществляют строго в интервале температур, допустимых для

218