книги из ГПНТБ / Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов

продольный

изгиб — складкообразование и

возникновение шей­

к и — р а з р ы в ) .

Сколько-нибудь

существенного

отрицательного

влияния на

стойкость и

прочность инструмента

д е ф о р м а ц и я по

периметру

не

оказывает

ввиду

достаточно

малых контактных

давлений .

чин,

чем

при

в ы т я ж к е

без

утонения,

вызывая

резкое

ухудше­

ние

условий

трения

на

рабочих

поверхностях

инструмента.

И хотя на вытяжном пуансоне

трение

полезно

д л я разгрузки

выходного

сечения стенки,

т я ж е л ы е

контактные

условия

вызы­

вают

налипание

металла

и

на

этой

поверхности,

что

приводит

к ц а р а п и н а м

и з а д и р а м

внутри

изделий, выходу из строя пуан­

сона.

Н е м а л у ю отрицательную

роль

в

ухудшении

контактных

условий

играет

возрастание

тепловыделения

с

увеличением

утонения, в результате чего температура на контактной

поверх­

ности поднимается выше

100—150° С, вызывая испарение

смазки

н создавая условия сухого трения.

Эксперименты С. П. Буркина

и

др. показали,

что

при про­

т я ж к е на

конической матрице

с

сухим

(несмазанным)

пуансо­

ном

нормальные

контактные давления

на

матрицу

возрастают

с увеличением утонения, а при

п р о т я ж к е

со смазанным

пуансо­

ном

снижаются [3].

И з л о ж е н н о е

характеризует д е ф о р м а ц и ю утонения

как фак­

тор, серьезно

влияющий на стойкость инструмента,

следова ­

цесса. Кроме того, существует определенное значение

коэффи­

циента утонения, при котором степень деформации

по пери­

метру в комбинированном процессе имеет наибольшую

величину.

В связи с этим при

комбинированной

в ы т я ж к е необходимо-

стремиться не к максимальному утонению

(как

это

принято

при

п р о т я ж к е ) , а выбирать

оптимальные

его

значения,

завися­

щие

от

ряда факторов . Рассмотрим некоторые из

них.

Н а

первом

переходе

комбинированной

в ы т я ж к и

значение

коэффициента

утонения

mSl

ограничивается,

с одной

стороны,

заготовки

у дна,

с

другой — максимальным

утолщением края

этой

стенки.

Исходя

из этого

можно записать

соотношение

П т а х ^

1

* 1 т | н '

\ и & )

где

т * 1 г а а

х — в е р х н я я

граница

значения коэффициента

утоне­

ния,

определяемая

по

формуле

(8);

m ^ l r a l n

— нижняя

граница

циента

утонения

в конечный

критический

момент комбинирован­

ного

процесса:

m s ,

—

=

Т -

5 -

'

П и р

S 1

K p

Л к р

где л-нр — коэффициент

утолщения,

определяемый

по

формуле

(10)

путем

подстановки

m<iUp

из

формулы

(47);

L,1ф'

V

/

Г

1.25mr fi

Отсюда,

полагая: tns

=

" г ^ 1 п р е д ,

найдем

° - 9

^ 1 п р е д

т

н т , „

=

Kms

~

~

,

(70)

где

т ^ 1 п р е д

определяется

по

формуле

(46)

или

по

графику

рис. 21 на основе

' " d l K p .

Коэффициент

А.Кр

здесь

является

коэффициентом

запаса

(57)], корректируя его с учетом допустимого

коэффициента уто­

нения, либо исходя из предельного

коэффициента деформации

периметра при комбинированном

процессе

на второй

стадии

(см. рис. 21).

В любом случае рабочий коэффициент

уменьшения

пери­

метра м

о ж н о принимать на

основе предельного, учитывая коэф ­

фициент

запаса, например,

по Л . А.

Ш о ф м а н у :

»^=m^Xl+mV^t)-

(71)

ство

кромки

изделия, целесообразно

ввести

дополнительный

множитель,

например,

„,,«*.<, * * * ^

т. —

j / - ^ - ) >

(71')

где

Ф — степень фестонообразования,

определяемая по

фор­

муле

(68).

Н а последующем переходе комбинированной

вытяжки

рабо­

"Чпих > " Ч

>

" 4 , n V

(72)

где

/п,

— т—;

1

— %

при комбинированной

в ы т я ж к е

с m r f i

> 0,7;

'^"max ~ / n ^ l m i x

— П

Р И

Комбинированно й

ВЫТЯЖКе С

md.

<

°>7>'

т ,

. =Я.,..г ,/По

, = —

при

комбинированной

вы-

*2т:п

г ь Р

А 2пред

s0

т я ж к е

из

заготовки

с

неутоненными

стенками

и без

п р о т я ж к и

края;

2 к

р _

V ^ T T 7 ~ К Г « Г '

m .

, = — Я , т .

— —

при

комбинированной

в ы т я ж к е

из

заготовки

с

неутоненными

стенками, но

с протяжкой

кра я

на

первом

переходе;

л

/ 0,8

\ /

/ / ~0,8Х

т

_

"Чпред

А, =

)

« 1 /

tns,

,

= —

— np'i комбинированной

вытяжк е из

заготовки

с утонен-

ными

стенками (md, >

0,7), полагая,

что произвольное

утонение

дна

заготовки

компенсируется

утолщением на данном переходе;

0,9/л., „

Я

3

_ i2_

s 2mln

= J — S 2

"P "

„,

—

m s,

Si

— при комбинированной

вытяжк е из заготовки с утоненными

стенками

при

т < 2 2 < 0 , 7 ; 0,9 — множитель, учитывающий

произ­

вольное утонение

дна заготовки;

т „ 2 1 р е д — п р е д е л ь н ы й

коэффи­

циент

утонения,

находится

по формуле

(46')

с учетом

соответст­

вующего коэффициента

вытяжки

т Л .

И з выражений дл я минимального

коэффициента

утонения

при

комбинированной

вытяжк е

из заготовки

с утоненными стен-

фициентом запаса,

так как схема комбинированного

процесса

не ухудшает коэффициента

вытяжки .

2. Коэффициенты утонения необходимо выбирать в опти­

мальных диапазонах на основе предельного

коэффициента

д л я

данного материала с учетом истинных коэффициентов

утонения

наиболее толстых участков заготовки.

Таким

образом,

величины

пластической

деформации

дан­

ного листового

материала

по

периметру

(,ndnvea)

и по

толщине

( т 1 п р е д )

четко

определяют

возможности

его

использования

д л я

основными характеристиками механических

свойств

различ­

ными (иногда противоположными, например,

по гср)

зависи­

Успешное

изготовление изделий по экономичной

технологии

(за минимальное

число штамповочных операций) может быть

обеспечено лишь

при наличии

достаточно полной информации

о технологических

свойствах исходного

материала .

Несмотря

на

разнообразие

методов

испытания

металлов

этом

испытании, может иметь ограниченное значение

дл я прак-'

тики

глубокой в ы т я ж к и осесимметричных изделий, составляю­

щих

подавляющее большинство номенклатуры полых деталей.

В

связи с тем, что развитие производства требует

широкого

Автором разработан способ определения

коэффициента,

характеризующего

способность листового материала к глубокой

в ы т я ж к е 1 .

Опыт внедрения

комбинированной вытяжки

показывает, что

стаканов

(с z>s0) о б н а р у ж и в а ю т хорошую

способность

к вы­

т я ж к е с

принудительным утонением. Меру

способности

мате­

производительность

и хорошее

качество

изделий.

М е т о д и к а к о м п л е к с н о г о

и с п ы т а н и я . Испытание

выполняют в три этапа .

I . Определение

предельного

коэффициента вытяжки .

Условия испытания: вытяжной

зазор

zs — — ^ = 1,3 = const;

So

теризующихся диапазоном коэффициентов mdy

= 0,6-т-0,35.

По

результатам

испытания строят

график

максимальное

усилие —

диаметр образца Р т а х — D 0 , на котором

по усилию р а з р ы в а

гра­

фически определяют максимальное значение диаметра

образца,

связанное с предельным коэффициентом

соотношением

т,л

.

(73)

" 1 п р е д

Fornax

На рис. 45 показан такой график, полученный при испыта­

нии латуни.

I I . Определение предельного

коэффициента

утонения.

Условия

испытания:

а) диаметр

образца д о л ж е н

быть близок к

максимальному

и определяться

на основе предельного

коэффициента

вытяжки,

П р е н е б р е г ая

незначительной

погрешностью,

формулу

(75)

м о ж н о

упростить:

=

**«,» I

V +

4- ' ' кр

\

^

(75')

ч

или дл я изотропного

материала

ms,

=zs .

/

,

(75")

У 1 + 4 -

'кр

I I I . Определение

предельной

относительной

глубины

вы­

т я ж к и .

Условия испытания

аналогичны условиям этапа I I .

Испытание

начинается

с

использования

минимального

за­

зора,

полученного

на

этапе

I I . Увеличивая

вытяжной

зазор

малыми ступенями

(например, по 0,05

мм) , испытывают

образ­

цы до

получения

устойчивой

вытяжки

без

р а з р ы в а (более

50%

о б р а з ц о в ) . Полученная

при

этом

м а к с и м а л ь н а я

глубина

стака­

на, отнесенная

к

среднему

его диаметру

(предельная

относи­

материала к

комбинированной

глубокой

вытяжке .

М а к с и м а л ь н а я

относительная

глубина связана

с коэффи­

циентами деформации

комбинированного

процесса:

Н.

- ^

L :.= f(mlh,

ms\.

На рис. 46 показаны образцы и кривые усилие—путь, по­

лученные при испытании на этапах

I I и I I I 1 .

Н а этапах

I и I I I целесообразно

определять по формуле (68)

склонность листа

к фестонообразованию

(степень

фестонообра-

з о в а н и я ) .

Испытание

по

описанной

методике является комплексным:

риала к глубокой в ы т я ж к е

любым из рассматриваемых

методов

холодной в ы т я ж к и

в виде

комплекса

взаимосвязанных

показа­

телей:

1пи,

, tns.

, Я , ,

я 1пред

-Чпред

a lmax

К а ж д ы й из показателей

может быть использован при раз­

работке технологии

по

соответствующему

методу. В частности,

1 Результат опыта с отрывом

дна

(см. образец

на рис. 46, а)

не исполь­

зуется.

I

4. ШТАМП-ПРИБОР ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО

ИСПЫТАНИЯ

ЛИСТОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Д л я осуществления комплексного

метода испытания

листо­

вых материалов

автором р а з р а б о т а н

штамп-прибор (рис.

47, а)

шую, чем радиальный, способность м е т а л л а

к

в ы т я ж к е

вследст­

вие

меньших потерь

на

трение и изгиб. Угол

рабочего конуса

матрицы принят, исходя

из рекомендаций

д л я

вытяжки без

утонения и д л я комбинированной вытяжки,

а = 1 5 ° .

В

штампе-приборе

использована

матрица

одного

диаметра

( d M = const) и комплект

пуансонов

с различными

диаметрами,

зависимости от исходной толщины испытуемого

материала

или

от необходимого утонения стенки

стакана . Д и а м е т р

вытягивае­

мых стаканов соответствует обычно принятым

(50 или 33 м м ) .

Ш т а м п (рис. 47, а)

работает следующим образом . Плоский

образец у к л а д ы в а ю т на

матрицу 4, составленную в соответст­

вии с размерами

этого

образца,

центрируют

по

диаметру

шайбой - фиксатором

7.

З а т е м винтовой с к л а д к о д е р ж а т е л ь

3

**

, , /

f

Ш,*

ж

L

-Ж^шт

^\

* 1—

щ«т\

•

Л

'

1

Рис.

47.

Штамп-прибор

для

нового

ме­

,|-

1

!_

V

Лп=Т(

тода

испытания

листа

(а) и

варианты

со­

-<*

ставных

матриц

для

образцов

различной

гик-

толщины

и диаметра

(б)

^(%(

DK

й

1

опускают

на

образец (в

случае

его

малой

относительной

тол­

щины)

и

слегка з а ж и м а ю т

д л я

исключения зазоров .

П о ш к а л а м

5 и 6

контролируют

. идентичность зазора м е ж д у матряцей и

рабочей

поверхностью

с к л а д к о д е р ж а т е л я при испытании образ -

цов одной толщины.

Вытяжной пуансон

центрируемый

во

втулке 2, производит

вытяжку .

Д л я фиксирования

максимального усилия в ы т я ж к и

или за­

писи д и а г р а м м ы штамп-прибор устанавливают

на пресс, имею­

щий указатель усилия, или на универсальную

испытательную

машину с д и а г р а м м н ы м записывающим устройством.

Испыта­

ние с записью д и а г р а м м усилие—путь дает более полную

инфор­

мацию о материале .

При испытании образцов с большой относительной

толщи­

ной, не требующей с к л а д к о д е р ж а т е л я , центрация пуансона

осу­

ществляется так же ,

но с к л а д к о д е р ж а т е л ь

не

доходит

до

об­

вует деформации фланца образца .

Оригинальной в штампеприборе является матрица. Она

имеет универсально-сборную составную

конструкцию.

П а р а м е т р ы рабочего профиля

составных

матриц

рассчитаны

по методике автора дл я вытяжки

со с к л а д к о д е р ж а т е л е м 1

и дл я

вытяжки без с к л а д к о д е р ж а т е л я 2 .

Геометрия

матрицы

в

любом

случае обеспечивает

четкое

разделение

в ы т я ж к и

на

две ста­

дии, описанные в гл.

I I . В

основу

расчета таких матриц

поло­

боковой поверхности конической чашки (или несколько

больше

ее),

в

которую

п р е в р а щ а е т с я

плоский

образец за

первую

ста­

дию

вытяжки .

В

табл.

17 и 18 приведены

расчетные п а р а м е т р ы

составных

матриц

и их отдельных

колец дл я испытания образцов

диамет­

ром

£>0

= 87; 95;

104; 115 и 130 мм, обеспечивающих

на

пуансоне

диаметром

50

мм

значения

контрольных

коэффициентов

вы­

т я ж к и

та

= 0,6 ч- 0,35.

Т а б л и ц а

17

Параметры колец

матрицы для испытания образцов

с малой

относительной

толщиной со

складкодержателем

Индекс коль­

Высота

конуса

Высота

рабочего

Входной

диаметр

Диаметр

образца

ца матрицы

конуса

матрицы

рабочего конуса

(см. рис.

47, 6)

кольца ft, мм

Л,., мм

DK,

мм

D 0 ,

мм

1

25

25

65,5

87;

95

2

7

32

69

104

3

'

9

41

74

115

4

10

51

80

130

4 С. А. Валнев. Штамп

для изготовления полых цилиндрических изде­

лий. Авторское свидетельство № 199079, кл. 7с, 15, 1967.

2

С. А. Валиев. Штамп

для изготовления полых цилиндрических изде­

лий. Авторское свидетельство № 241386, кл. 7с, 15, 1969.