6.1. Общие сведения

Для изготовления деталей из профильного и листового ме­талла применяют специальные прессы и станки.

Формообразование деталей выполняют на этом оборудова­нии при помощи одного формоизменяющего элемента обычно весьма простой конструкции и в ряде случаев универсального, поэтому при переходе на выпуск других деталей не требуется длительного времени для изготовления оснастки.

Некоторые конструкции станков при этом требуют только соответствующей переналадки. Эти специфические особенности специальных станков и прессов полностью обеспечивают гиб­кость производства.

При малых толщинах материала и больших радиусах кри­визны деталей обеспечить формообразование их крайне затруд­нительно, поскольку степень деформации заготовки находится в пределах упругих деформаций и по снятии формоизменяю-щих усилий деталь распрямляется. Такие детали успешнр штампуют на специальных прессах.

Специальные прессы и станки можно классифицировать согласно схеме, приведенной на рис. 84. Как видно из рис. 84, на этом оборудовании возможно формообразование деталей из профилей и листового металла, причем формообразование мо­жет быть с предварительным растяжением металла или без него.

Предварительное растяжение металла снижает гофрообра-зование и несколько уменьшает углы отпружинивания.

На перечисленном в схеме оборудовании возможны гибка, гибка с растяжением и обтяжка. На таких прессах и станках изготовляют преимущественно из листа детали типа обшивок и детали из профилей поперечного и продольного силового набора.

Рис. 84. Классификация специальных прессов и станков

6.2 Элементы теории гибки с растяжением

При гибке в металле в зоне изгиба возникают растягиваю­щие и снижающие напряжения. На рис. 85, а и б изображена полоса металла до и после гибки.

Рассматривая заготовку до и после изгиба, нетрудно уви­деть, что отрезки

После изгиба эти отрезки превратятся в дуги. Примем

Это показывает, что с наружной стороны от средней линии а₀b₀ возникают растягивающие напряжения, а с внутренней стороны — сжимающие.

В действительности явления при изгибе имеют более сложный характер. Вследствие сжимающих и растя­гивающих напряжений поперечное сечение из­гибаемой полосы иска­жается (рис. 86), при этом нейтральная ли­ния (линия, на кото­рой отсутствуют на­пряжения) смещается со средней линии в сторону сжимающих напряжений тем боль­ше, чем больше тол­щина полосы.

Рис. 85. Схема гибки без растяжения

Рис. 86. Схема напряжений и искаже­ний в зоне гиба

Степень искажения зависит от толщины изгибаемой заготовки и ее ширины. Чем больше толщина и меньше ширина изги­баемой поло- сы, тем больше искажение.

Специальные прес­сы предназначены для формоизменения заго­товок относительно небольшой толщины и большой ширины. Это позволяет не считаться в практике с искажениями.

Заготовки вследствие пластических деформаций принимают изог- нутую форму. Однако пластические деформации всегда сопровож- даются упругими. Чем ближе слои к нейтральной линии, тем мень- ше в них напряжения. Следовательно, суще­ствуют слои, которые имеют напряжения, соответствующие упругим деформациям. После снятия изгибающих деталей упругие деформации вызовут явление отпружинивания, т. е. распрямление детали на некото­рый угол. Кроме того, при опре­деленных условиях возможно гофрообразова- ние в сжатых зо­нах (рис. 87).

Рис. 87. Гофрообразование при гибке от сжимающих напряжений

Гибка с растяжением характерна тем, что в изгибаемой заготовке растягивающие напря­жения доводят до значений, близких к .

В этом случае нейтральная линия окажется за пределами сечения изгибаемой заготовки, т. е. в сечении возникнут только напряжения растяжения (рис. 88).

Рис. 88. Схема напряжений при гибке:

а — без растяжения; б — с растяжением; 1 — зона растяжения,

2 — зона сжатия; 3—зона пластических деформаций;

4 — зона упругих деформаций

Предварительное растяжение предотвращает образование гофров — явление, неизбежное при простой гибке фасонного профиля, имеющего высокую полку плоскости изгиба.

Суммарная деформация от напряжения, возникающего при гибке с растяжением, должна быть меньше (относительного удлинения).

На практике суммарную деформацию не рекомендуют при­нимать больше 8%. Это исключает возможный разрыв профиля. Предварительное удлинение заготовки выбирают в зависи­мости от величины отношения R/h (называемого относитель­ным радиусом кривизны) по графику, показанному на рис. 89. При значениях R/h в пре­делах от 6 до 20 гибка с рас­тяжением не дает гофрообразования.

Рис. 89. График для определения предварительного растяжения

Гибка деталей с относи­тельным радиусом кривизны от 20 и выше требует мень­шего относительного удлине­ния, так как увеличение его не повышает точности детали.

Гибку с растяжением вы­полняют при помощи одного формоизменя- ющего элемен­та — пуансона — согласно схе­ме (рис. 90, б). Усилие пред­варительного растяжения рас­считывают по формуле:

, (68)

где F—площадь поперечного сечения;

— предел текучести при растяжении.

Усиление калибровки приближенно определяют по формуле:

, (69) где — предел прочности.

Наилучшие результаты получаются в том случае, когда усилия растяжения по всему сечению несколько больше напря­жений, соответствующих упругим деформациям. При снятии нагрузки в этом случае деталь только несколько укоротится, но сохранит полученную кривизну. Однако при большой высо­те полок разница в деформациях наружных волокон будет на­столько велика, что в то время как на внутренних участках напряжение будет находиться вблизи границ упругости, на наружных участках начнется разрушение. В этих случаях при­ходится растягивающие усилия органичивать и, доводить их только до пределов, при которых напряжение на внешних участках сечения не будет достигать разрушающих значений.

Рис. 90. Станок для гибки с растяжением деталей из профилей типа ПГР-6:

а — общий вид; б — схема гибки