книги из ГПНТБ / Скворцов, Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки подготовительные работы

того, для штамповки облицовочных деталей обычно требуются большие технологические напуски и припуски.

Немалое значение имеет .предварительная технологическая проработка детали с целью придания ей формы, наиболее благо­ приятной для штамповки. Это достигается уменьшением глубины детали в направлении вытяжки, выравниванием глубины различ­ ных зон детали и приданием отдельным участкам более плавной формы (за счет округлений). Таким образом, техническая эстетика, заложенная при создании новой модели машины, дополняется разумной технологической доработкой.

Рис. 49. Примеры сложных глубоких деталей, приведенная форма заготовок которых может быть принята в виде круга

Облицовочные детали выполняют преимущественно из тонко­ листового металла (обычно толщиной 0,7—1,2 мм). После формо­ образования возникают упругие (обратимые) деформации, кото­ рые приводят к нарушению формы и размеров изделия. Упругие деформации после вытяжки можно устранить доведением растя­ гивающих напряжений в каждой точке перехода до предельных (до предельно допустимого удлинения), позволяющих свести упругие деформации после разгрузки системы (т. е. после снятия детали со штампа) до минимума. В связи с этим, в некоторых слу­ чаях размер заготовки оказывается меньше расчетного, так как высококачественная вытяжка возможна только при интенсивном растяжении металла. Таким образом, в большинстве случаев отпадает необходимость в точных расчетах заготовок сложных облицовочных деталей.

Обычно размеры заготовки определяют по двум наибольшим взаимно перпендикулярным сечениям, исходя из условия гибки. Далее, выбирают ряд характерных, промежуточных сечений (участков). По этим участкам строят развертку детали, рассчиты­ вая размеры по формулам гибки. В углах размеры заготовки опре­ деляют по формулам вытяжки, рекомендуемым для цилиндриче­ ских или коробчатых форм.

90

Одновременно учитывают припуски и напуски. Найденные точки плавно соединяют в единый контур. Таким образом полу­ чают чертеж первоначальной заготовки. В процессе отладки вытяжного штампа этот контур уточняют.

При перетяжных ребрах или порогах край заготовки после завершения вытяжки должен находиться на некотором расстоя­ нии от них (ориентировочно не менее 55) с тем, чтобы металл оста­ вался под прижимом перегнутым (линии А, Б на рис. 50). Но поскольку заготовка подвергается интенсивному растяжению, то расчетные ее размеры можно принять с уменьшением. Например,

Рис. 50. Схема размещения края заготовки в вытяжных штам­ пах с перетяжным ребром и порогом

в большинстве случаев достаточно будет условный контур заго­ товки рассчитывать до линии Б (рис. 50, а, б). При уточнении, в процессе отладки, заготовка может уменьшиться на значительно большую величину.

Формы деталей, выполняемых из тонколистового металла, разнообразны, и по мере появления новых изделий их номенкла­ тура еще больше расширяется. Существующие методы расчета заготовок не могут охватить весь комплекс деталей, поэтому неизбежны индивидуальные расчеты с применением начерта­ тельной и аналитической геометрии.

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ПРО М ЕЖ УТО Ч Н Ы Х ПЕРЕХОДОВ

Форма и размеры промежуточных переходов при вытяжке различных сложных глубоких деталей устанавливают индиви­ дуально в зависимости от конкретного чертежа и технологического

процесса.

Задача сводится к обеспечению благоприятных условий для деформирования штампуемого металла с перераспределением неизменной по величине площади поверхности заготовки. Одно­ временно следует стремиться к созданию таких промежуточных форм, которые, если необходимо, позволяют применять складкодержатели.

91

Многие асимметричные глубокие детали невозможно вытянуть -за одну операцию. Форма промежуточных переходов при их вытяжке может резко отличаться от окончательной 'формы. При этом необходимо упрощать формы промежуточных переходов.

Иногда целесообразно вначале получать симметричную форму, а затем переходить на асимметричную. В этом случае смещение значительных объемов сопровождается упругой деформацией, что вызывает отклонение размеров детали от заданных. Поэтому рекомендуется выполнять поверхность предыдущего (симметрич­ ного) перехода на 5—10% меньше последующего (асимметричного). Это осуществляется за счет уменьшения поперечных сечений сим­ метричного перехода. В результате при формообразовании детали возникает тангенциальное растяжение, которое способствует по­ лучению устойчивой формы.

Примером может быть деталь, показанная на рис. 48, а. В ка­ честве основного промежуточного перехода используют приведен­ ную форму (см. рис. 48, в), построенную для расчета заготовки. Уменьшив ее сечения (1—1, 2—2 и т. д.) на 5—10%, получают подобную фигуру, которая и'служит предпоследним формообра­ зующим переходом. Окончательная форма выполняется без складкодержателя. Промежуточные формы переходов — цилиндриче­ ские с плавным закруглением дна. Число операций для получения предпоследнего перехода зависит от размеров детали и пластиче­ ских свойств металла. Лучшим вариантом является применение одного промежуточного перехода вытяжки симметричной формы, если это технологически допустимо.

Формообразование поверхности сложных крупногабаритных деталей обычно осуществляется за одну операцию.' Необходимость применения дополнительных формообразующих процессов в после­ дующих штампах возникает главным образом с целью местной правки, чеканки и т. д. (преимущественно без складкодержателей).

Методика построения вытяжных переходов для всевозможных облицовочных деталей достаточно подробно изложена в работе [231, общие вопросы конструирования крупногабаритных штам­ пов для облицовочных деталей — в работах [14] и [25].

§7. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ

ВЛ ЕН ТЕ (ПОЛОСЕ)

КОЭФФИЦИЕНТЫ В Ы Т Я Ж К И И Р А Д И У С Ы ЗА К Р У ГЛ Е Н И Я В П Е Р Е Х О Д А Х

Особое место занимает технологический прием, при котором формообразование детали выполняется последовательно в ленте (полосе). Деталь от ленты отделяете# только после получения окончательной формы. Этот метод применяют для небольших деталей (примерно с размером в плане не более 60 мм).

Последовательность формообразования может быть разно­ образной, поэтому невозможно предложить единого типового решения. В принципе переходы должны быть теми же, что и при

92

раздельной штамповке. Однако, как уже указывалось, имеются и свои особенности.

Различают два варианта последовательной штамповки: в це­ лой ленте (полосе) (рис. 51) и с технологическими надрезами (рис. 52). Первый вариант применяют преимущественно для де­ талей с диаметром вытяжки до 15 мм и отношением Hid ^ 2 или же при диаметре более 15 мм и Hid ^ 0,5; второй — при более тя­ желых условиях вытяжки.

Большое значение имеет относительная толщина заготовки -4—

а

(условная величина, сравнимая с относительной толщиной заго­ товки, приведенной в табл. 11). Чем больше эта величина, тем легче протекает процесс вытяжки (формообразования). При очень

малых значениях-g- (в частности, когда -j- < 0,003) формоизме­

нение в ленте затрудняется. Из двух деталей разных размеров,

ZJ

разования детали лучше условий во втором случае (рис. 53, б).

Последовательное формообразование в лрнте (полосе) позво­ ляет получать переходы вытяжки любой формы и применять всевозможные разделительные и формоизменяющие операции, включая реверсивную вытяжку. Например, при последовательной вытяжке сложной, небольшой детали (рис. 54) сочетается процесс обычно (прямой) вытяжки с реверсивной (направление набора или втягивания металла позиции II изменяется относительно позиции /). Последовательная обработка формы детали завер­ шается пробивкой отверстия (позиция IV), отбортовкой (позиция V) и вырубкой на провал (позиция VI).

При однорядном раскрое детали формообразуются в основном за счет утяжки ленты в поперечном направлении и местного рас­ тяжения металла (см. рис. 51, 52 и 54). При многорядном раскрое без технологических надрезов детали, расположенные в средних рядах, образуются исключительно за счет местных растяжений. В том и другом случаях происходит значительное неравномерное деформирование.

Допускаемая степень деформации при последовательной вы­ тяжке тем выше, чем пластичнее и прочнее металл, больше ве­

гается только при сочетании всех благоприятных характеристик. Например, для мягкого алюминия, обладающего малой прочно­ стью, принимают большие значения допускаемых коэффициентов

93

$ У W Ш lU lil ш и

Рис. 51. Пример размещения переходов при последовательной вытяжке в ленте без технологических 'надрезов

Рис. 52. Пример размещения перехода в ленте (полосе) при последовательной вытяжке с технологическими надрезами

94

вытяжки, а для некоторых высокопрочных сталей, обладающих высокой пластичностью — меньшие значения.

Вследствие отсутствия свободного течения металла по всему периметру (так как заготовка частично или по всему контуру жестко связана с лентой), рассматриваемый процесс принадлежит к вытяжке с большим фланцем. Для деталей всех форм, получае­ мых в ленте, включая и круглые симметричные, контур заготовки никогда не имеет геометрически правильную форму.

Из изложенного выше следует, что допускаемые коэффициенты вытяжки для первых операций должны быть выше, чем для еди­ ничных заготовок. Особенно эта разница заметна при последова­ тельной вытяжке в ленте без надрезов и вырезов. Вытяжка дета­ лей в ленте с надрезами (или вырезами), выполненными между переходами штамповки (рис. 52), по технологическим возможно-

Таблица 22

Допускаемые коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей в ленте (полосе)

95

значения гы и гп, принятые для предыдущей операции, в несколько раз, но не менее 0.5S

стям по сравнению с целой лентой относительно ближе к процес­ сам формообразования деталей из единичных заготовок. Это обусловлено схемой раскроя, при которой условный контур заготовки остается жестко связанным с лентой (полосой) только на небольших участках.

В табл. 22 приведены допускаемые коэффициенты вытяжки при последовательном (непрерывном) формообразовании с тех­ нологическими надрезами и без них. Коэффициенты вытяжки для последующих операций больше коэффициентов вытяжки, при­ меняемых для круглых единичных заготовок (см. табл. 11). Это объясняется тем, что последующие операции выполняются без складкодержателей. Кроме того, неравномерность деформирова­ ния металла на первом переходе приводит к местным перенапря­ жениям.

При последовательной вытяжке на первых операциях можно достигать больших степеней деформации и, следовательно, неко­ торого уменьшения числа рабочих позиций в штампах. Но это существенно не упрощает конструкций штампов и делает их менее надежными. Поэтому ужесточение коэффициентов вытяжки при последовательном формообразовании в большинстве случаев не дает эффекта. В отличие от обычной вытяжки из единичных заготовок, сечение (диаметр) предыдущего перехода вытяжки мало отличается от сечения (диаметра) последующего перехода вытяжки, поэтому матрицы и пуансоны можно выполнять с мень­ шими радиусами закругления. Рекомендуемые радиусы закруг­ лений матриц и пуансонов приведены в табл. 23.

Р А С Ч Е Т ЗАГОТОВОК И ФОРМА РАСКРОЯ Л Е Н Т Ы

Для расчета заготовок при последовательной вытяжке в ленте (полосе) используют изложенные выше методы, но с некоторым отличием.

Размер заготовки в целой ленте или с надрезами, определяют по формуле

где£>рас,, — размер расчетной заготовки; А — припуск на обрезку и на смещение заготовки при вытяжке.

Таким образом в отличие от деталей, штампуемых из единич­ ных заготовок, при последовательном формообразовании припуск на обрезку учитывают после расчета заготовки. Большие значе­ ния припусков (табл. 24) принимают при раскрое ленты с выре­ зами, так как в этом случае переходы могут значительно смещаться от заданных осей и менее устойчивы по сравнению с переходами при вытяжке из целой ленты.

Таблица 24

Припуски Д, мм

Способы технологических надрезов и вырезов разнообразны. Большинство надрезов выполняют прямолинейными, а вырезы — в виде спаренных полумесяцев (рис. 52 и 54). Длина прямолиней­ ных (поперечных) надрезов при однорядном раскрое (рис. 52, а) не должна превышать диаметра заготовки при первой вытяжке. При многорядном раскрое (рис. 52, б) надрезы делают значительно короче. Обычно их получают с помощью надрыва на заостренной матрице без применения специальных пуансонов.

Вырезы (рис. 52, в) определяют конструктивно в зависимости от размеров заготовки и толщины металла. Конфигурацию вы­ реза строят с учетом минимального расхода металла, но при мак­ симально возможном угле охвата Р; в этом случае необходимо сле­ дить за тем, чтобы прочность ленты и инструмента была доста­ точной.

Длина выреза

С = (1,02-4-1,05) D3ar,

98

расстояние между соседними вырезами

а = (0,2-r-0,3) £>заг.

Большие значения параметров принимают для более толстых металлов.

Значения минимальной ширины выреза п приведены в табл. 25. Форма выреза, показанная на рис. 52, в, широко распространена в промышленности. Однако перемычки b увеличивают расход металла, что является существенным недостатком. Это можно устранить, применяя вырезы, с формой, показанной на рис. 52, г, при которой ширина полосы (ленты) может быть равна диаметру заготовки £>заг.

Ш и р и н а В целой ленты (полосы) или с поперечными надрезами, а также с вырезами (рис. 52, г) равна размеру заго­ товки, так для тел вращения

В ~ ^заг'

при фасонных вырезах (рис. 52, в)

В = С + 2Ь,

где b — ширина перемычки (табл. 26).

Из табл. 26 следует, что для тонких и менее прочных металлов применяют широкие перемычки. При менее широких перемычках перфорированная лента (полоса) настолько ослабляется, что ее трудно перемещать в процессе штамповки. Кроме того, при малых перемычках отдельные переходы вытяжки могут смещаться отно­ сительно рабочей оси.

Для придания дополнительной жесткости перфорированной ленте целесообразно по краям ее выполнять неглубокие продоль­ ные ребра.