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

р и к а т а . Этот переход профиля пуансона

в цилиндрический целе­

сообразно

производить

на расстоянии не менее 2—3

радиусов

кривизны

от торца пуансона.

П л а в н ы й ход кривой

профиля вверх

от кромки

пуансона со­

ответствует постепенному переходу

толщины

дна

к

утоненной

стенке, что, в свою очередь, определяет

более

плавный

харак ­

тер кривой усилия без

резких переходов. Это

благоприятно от­

р а ж а е т с я

на работе пресса и на прочности вытягиваемой

стенки.

Описанные матрицы

и пуансоны

с расчетными

п а р а м е т р а м и

профиля

обеспечивают

значительно

большие

степени

в ы т я ж к и

мендуемыми дл я конических

матриц . Об этом свидетельствуют

коэффициенты в ы т я ж к и mdl=0,38

0,425, полученные в л а б о р а ­

торных

и заводских

условиях

на описанных матрицах

при вы­

т я ж к е

со с к л а д к о д е р ж а т е л е м

и

без

с к л а д к о д е р ж а т е л я .

Комбинированная

в ы т я ж к а

на

таких ш т а м п а х

позволяет

мациями как по диаметру,

так и по толщине заготовки.

2. РАСЧЕТ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ

РАБОЧИХ

ЧАСТЕЙ

ШТАМПОВ ДЛЯ

НОВОГО

МЕТОДА

ВЫТЯЖКИ

КОРОБЧАТЫХ

ДЕТАЛЕЙ

Характеристика

существующих

конструкций штампов для

коробчатых

деталей. К а к у ж е отмечалось,

существенным недо­

статком традиционного процесса

вытяжки

являются неравно­

деталей является

несовершенная

геометрия

вытяжного

инстру­

мента.

Общепринятой

формой

матрицы

дл я первой

в ы т я ж к и

короб­

чатых изделий

является

матрица

с

радиальной входной

кром­

кой [43]. Н а такой матрице в ы т я ж к а ведется,

как правило,

со

с к л а д к о д е р ж а т е л е м .

Существенным

недостатком радиальной

формы

кромки

мат­

риц дл я первых и последующих переходов является

расположе ­

ние вытяжной

кромки в одной плоскости, что приводит к одно­

временной деформации

заготовки

сразу

по

всему

сложному

контуру, вследствие чего перегружаются наиболее

нагруженные

угловые участки. При одновременном втягивании

заготовки в

рабочий поясок матрицы сразу по всему контуру

усилие

резко

повышается, ограничивая степень вытяжки .

П р и в ы т я ж к е на радиальной матрице со

с к л а д к о д е р ж а т е л е м

заготовка, н а х о д я щ а я с я

под давлением прижима,

перегибается

через заходную кромку матрицы, испытывая на прямых

сторо­

нах изгиб с растяжением,

а на угловых участках

сложный

из-

поверхностью, причем

меньший

диаметр

конуса

равен

диаго­

нальному размеру рабочего

отверстия

матрицы

или

наиболь­

шему

поперечному

размеру

входной

кромки:

< i „ = l , 4 l 5 M —

—0,82

RM

(Вм — сторона

к в а д р а т а

рабочего

отвер­

стия

матрицы;

RyK

— угловой

радиус

матрицы;

/ ? „ — р а д и у с

входной кромки

м а т р и ц ы ) .

Т а к а я конструкция

(составная)

ш т а м п а

обеспечивает

равно­

мерную д е ф о р м а ц и ю

в

первой

стадии,

когда

квадратный

пуан­

сон на верхней

матрице — кольце п р е в р а щ а е т

плоскую

заготов­

ку в

конусообразную

чашку . Н а

второй

стадии в ы т я ж к и

в этом

часть

прямых

стенок

деформируется

одновременно

в

нижней

матрице .

(рис. 64, б)

К р и в а я

усилие — путь

свидетельствует

о

скачко­

образном

увеличении

усилия на

отдельных

этапах

вытяжки .

Точка / соответствует концу деформации

заготовки под

прижи­

мом

(первая

стадия)

и

началу

деформации

по

квадратному

контуру в

рабочем пояске матрицы

(вторая с т а д и я ) ,

в точке

/ /

начинает деформироваться утолщенный край в зазоре .

Тем

не

менее ш т а м п такой конструкции дает возможность

несколько

повысить степень деформации при вытяжке .

Б о л ь ш е е опережение деформации угловых участков по ходу

пуансона

обеспечивает конструкция

матрицы штампа, представ­

ленная на рис. 65.

Д а н н а я

схема

штампа

отли­

чается

от

предыдущей

наличием

промежуточной

матрицы

(коль­

ц а ) , деформирующей только угло­

вые участки вытягиваемого кон­

тура .

Таким образом, в этом штам ­

пе

обеспечивается

расчленение

деформации контура по времени-

сначала у конусообразной

чашки

начинают вытягиваться углы, за­

тем

прямые стенки

одновременно

с углами на разных уровнях и

после

этого

только

прямые

стенки.

Недостатком

матрицы

этого

штампа

является

громоздкость,

сложность

изготовления.

Кроме

Рис. 65. Вариант составной матрицы для

вытяжки

квадратного

изделия:

/ — основная матрица

с радиальной

вытяжной

кромкой;

2 — промежуточная

матрица с

ра­

диальной

вытяжной кромкой в углак контура;

2 — накладное

коническое

кольцо

мых сторон на

нижнем кольце,

расположенных т а к ж е

в

одной

плоскости.

Указанных

недостатков нет

у ш т а м п а оригинальной

конст­

рукции с одной

матрицей для

осуществления нового метода вы­

т я ж к и коробчатых изделий.

Матрица этого штампа обеспечи­

вает наиболее

плавный характер

кривой усилие — путь.

Особенностью матрицы (рис. 66) является пространственный

профиль вытяжной кромки,

т. е. кромки на входе в

рабочий

нической поверхности

заходной

части

матрицы с контуром ра­

бочего

отверстия.

Пространственный профиль вытяжной кромки матрицы в со­

четании

с конической

заходной

частью

соответствует

требова ­

ниям

нового метода

вытяжки,

так

как

при

любом

некруглом

контуре

коробчатой

детали на

участках

с

большей

кривизной

в плане

в ы т я ж н а я

кромка

располагается

выше и вступает в ра­

боту

при в ы т я ж к е

раньше

участков контура

с

малой кривизной.

Кроме

того, достоинством

вытяжной

кромки

такого

профиля

является плавность вступления в работу

его

участков

подобно

тому, как это имеет место у скошенных

рабочих кромок вырез­

ных

пуансонов и

матриц

в разделительных

штампах .

В результате пересечения конической поверхности, например^

плоскостями прямых стенок прямоугольных (квадратных)

дета ­

лей

образуется в ы т я ж н а я

кромка

гиперболической формы .

Э т а

Т а к как деформаци я

в углах

происходит с опережением и

излишки м а т е р и а л а вытесняются

в

прямые стенки

раньше, чем

начинается д е ф о р м а ц и я

последних,

исключается

распростране­

ния, что

предотвращает возникновение

«хлопунов».

К а к у ж е

упоминалось, образование «хлопунов»

при обычной

геометрии

матрицы

с вытяжной кромкой в одной

плоскости можно объяс­

гнутые у ж е прямые

стенки, что вызывает их коробление.

Расчет параметров штампов новой конструкции. Конструк­

ция

штампов основана

иа расчетных значениях вытяжных

зазо ­

ров и расчетных параметра х

матриц.

Р а з м е р

стороны

рабочего

окна

матрицы

Вм

=

Ви

+

2z;

Л м

=

Ал

+

2г,

где

В„,' Аа

— размер

стороны

пуансона;

z—боковой

вытяжной

зазор, принимаемый

при комбинированной в ы т я ж к е по

коэф­

фициентам утонения дл я цилиндрических деталей .

Вытяжной зазор

в

углах

(по

данным

литературы)

при вы­

т я ж к е без

утонения

принимается

несколько большим,

чем на

Применение метода вытяжк и коробчатых деталей

на

матри­

цах

принципиально

отличающейся

конструкции

(с

конической

заходной

частью)

позволяет

производить

вытяжк у

с

одинако ­

вым

и с разным по контуру зазором .

Варьировани е углового зазора осуществляется путем расчета

углового

радиуса

рабочего

отверстия

матрицы

в

зависимости

от углового

радиуса

пуансона

(или

внутреннего

радиуса

изде­

лия)

и расположения его центра

на

определенном

расстоянии

от центра радиуса пуансона.

Рассмотрим несколько случаев построения углового участка

вытяжного

з а з о р а

в

штампе . П р и

этом обязательным

условием

является

плавное

сопряжение

угловых

дуг

с контуром

матрицы

и контуром

пуансона.

1. Одинаковый по всему контуру,

в

том

числе

и

в

углах, вы­

т я ж н о й зазор обеспечивается

без

расчета,

если радиус

пуансона

^уи и радиус матрицы Ryu—Rjn+z

имеют

общий

центр.

2. М а к с и м а л ь н ы й

угловой

зазор

получается

при

/? у м =/?уп -

Он равен величине смещения центра

радиуса матрицы

от цен­

тра пуансона по биссектрисе угла и может быть выраже н

через

величину

бокового

вытяжного

зазора :

zy = 0 =

z y T = l , 4 1 z .

(119)

Т а к им

образом,

угловой зазор

оказывается

примерно в

1,5 р а з а

больше бокового

вытяжного

зазора . Это значит, что

при в ы т я ж к е

без

утонения

материал

утолщается

почти

беспре­

пятственно, а

при

комбинированной

в ы т я ж к е утонения

в вер- •

шинах углов

контура

почти

нет.

3. Д л я

обеспечения утонения и в углах коробчатого

изделия

Z y = (1,1

Н~ 1,2) 2 .

Это

условие

выполняется,

если

угловой

радиус

матрицы

меньше суммы углового радиуса

пуансона и бокового

вытяжного

з а з о р а на некоторую величину х

и

центры

радиусов

разнесены

по

биссектрисе

на величину

«//связанную

с

х

соотношением

х =

у sin -у- (у — угол

контура

коробчатой

д е т а л и ) .

И з л о ж е н н о е можно выразить аналитически системой урав ­

нений

(120)

z y

~ ^ у м ~Ь у —

-Ryn-

Р е ш а я системы относительно

RyM,

получаем

JL

# у м = # у п +

( 1 2 1 )

Подставля я в формулу (121)

необходимое значение 2У , на­

пример

2 у = 1 , 1 г ,

можно найти

значение

радиуса

матрицы:

г Л - 1 , 1 sin-*-)

# у м =

Ryn + —

—

•

( 1 2 2 )

1 — sin

—

2

Расстояние м е ж д у центрами

угловых

радиусов пуансона и

матрицы находим из второго уравнения системы

(120):

У=

Z y

~ \

•

( 1 2 3 )

1 — sin

2~

Д л я

прямоугольных

коробчатых деталей

при - ^ - = 4 5 ° и 2 У =

= 1,12

Ryhl=Rya+0,755г;

г/ = 0,342г;

при 2 у =

1,2г

/ ? у м = # у п +

+ 0,5122; у = 0,6842.

4. Д л я получения

в углах

контура

утонения

большего,

чем

на прямых сторонах,

необходимо

подставлять в формулу

(121)

2 У < 2 . Тогда

RyM увеличивается,

а у

становится

отрицательным .

Все четыре случая построения углового з а з о р а штампа

пока­

заны на рис. 67, а.

Матрицы дл я к в а д р а т н ы х

коробчатых

деталей . При в ы т я ж к е

квадратной коробчатой детали из плоской

заготовки со складко ­

д е р ж а т е л е м

высоту

конической заходной

части

матрицы

(см.

рис. 66, а) рассчитываем по формуле

(105), в которую

вместо

д и а м е т р а матрицы подставляем диагональный

размер

рабочего

отверстия матрицы

du:

d H

=

fi„Vr2~-2/?yMl/2"

+

2 / ? y M = 1 , 4 1 А и - 0 , 8 2 / ? у и .

(124)

Д л я

вычисления

DK используем

формулу

(42'), в

которую

подставляем диагональный размер матрицы .

Глубина

гиперболической

части

матрицы

о б щ а я высота конической части

матрицы

h = Лк

+ hr

= А < - В , м

(126)

2 t g a

Угол

матрицы

принимается

в тех ж е диапазонах,

что и дл я

круглых

матриц,

т. е. a = 1 0 - f - 1

5

° .

При

в ы т я ж к е

к в а д р а т н ы х

коробчатых деталей без

складко ­

д е р ж а т е л я з а х о д н а я

часть

матрицы состоит из двух

пересекаю­

щихся

конусов

(см.

рис.

66,6) . П а р а м е т р ы верхнего

конуса

чатой детали или большую глубину

за первый

переход,

можно

т а к ж е применить в ы т я ж к у через две матрицы,

описанную

выше

д л я комбинированной в ы т я ж к и цилиндрических деталей .

Расчет профиля нижней матрицы аналогичен вышеприведен­

ному. Высота заходного

конуса до

н а ч а л а рабочего

отверстия

(в углах) в этом случае принимается конструктивно

5—10 мм,

угол конуса —обычный,

благоприятный дл я

утонения

( а =

= 8-г18°).

Д л я обеспечения

оптимального

силового

р е ж и м а

в ы т я ж к и

через две матрицы

расстояние м е ж д у ними здесь так же , как

щем усилии. В этот момент и целесообразно

начать деформиро ­

вание угловых элементов заготовки в нижней матрице .

Оптимальное

расстояние

м е ж д у матрицами (см. рис. 67, б)

можно вычислить

по формуле

0,25В

2

+

1 +

0 , 8 6 / " 4

т ,

0 , 4 3 — ^

В

J

, < 0 - < )

1

о-НК-Щ.)

(127)

tga?

j

tga]

М а т р и цы

для прямоугольных

коробчатых деталей .

Расчет

матрицы производится из условия

обеспечения максимальной

равномерности деформации заготовки по контуру.

В ы т я ж к у плоской заготовки в форме «эллиптического

о в а л а »

осуществляют

на матрице, заходиая часть

которой выполнена

в форме эллиптического конуса.

При в ы т я ж к е со складкодержателе м

эллиптический

конус

имеет одну ступень, при вытяжке

без с к л а д к о д е р ж а т е л я

•— две

симметричных и квадратных

деталей .

(рис. 68, а).

Рассмотрим

одиоконусную

матрицу

Исходным

параметром дл я

расчета матрицы

является размер

заготовки

D3,

называемый

эквивалентным

диаметром

и получающийся

пересечением продолжения

диагонали

прямоугольного

контура

детали с контуром плоской

заготовки. З а д а е м с я

углом

матрицы

а

в направлении

этой диагонали,

тогда

высота

рабочего

конуса

h =--•• • Р э к ~ rf" ,

( 1 2 8 )

где D3K

=

} ^ (Dl — е?м) sin a +

dl

— эквивалентный

диаметр

входной

кромки конуса

матрицы;

dM =

У~А^ 4- В , 2 , — 0 , 8 2 R y M —

диагональный размер

рабочего

(прямоугольного) окна

мат­

рицы.

Радиусы овала входной кромки

конуса

A(A0-2RB0)

р

_

У А* + В 2

.

А В к —

Z

1

я лк = R B K - V ( о , 5 Л 0 - R B O y + ( R a 0 - о д а .

Б о л ь ш а я ось овала

входной

кромки

Л,< =

А - 2 ( Я в 0

- # в к ) -

М а л а я

ось овала входной кромки

Я к =

В 0 _ 2 ( # а 0 - # а к ) .

О б щ а я

глубина конуса

матрицы до вытяжной кромки

в

сере­

h

h JUh

Д э к + 0 , 4 1 В „ - 1 / ~ A l + B - l

Я л = - А + "г =

•

( 1 2 9 >

2tga

Рис. 68.

Матрицы с

расчет­

ными

параметрами

для

вы­

тяжки

прямоугольных

(в

пла­