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

Рис. 16.

Схема

первого

перехода

вытяжки

на

радиальной

мат­

рице со

складкодержателем

с оп­

тимальным

расчленением

на

ста­

дии:

а — конец

первой стадии:

б — начало

второй стадии;

о — использование

то­

У/////////////////Л

роидального

складкодержателя на

вто­

рой стадии

в а я — деформирование заготовки до выхода

к р а я из-под

склад ­

к о д е р ж а т е л я и до н а ч а л а

втягивания

ее

в

рабочий

поясок

матрицы; вторая — деформирование

заготовки

на входе в рабо ­

чий поясок, но без участия

плоского

с к л а д к о д е р ж а т е л я .

При в ы т я ж к е без с к л а д к о д е р ж а т е л я

расчленение на

стадии

Р а д и а л ь н ы е

матрицы .

Условие

оптимального расчленения

процесса на радиальной

матрице

с плоским

(рис. 16,

а, б) и

с тороидальным

на второй стадии

(рис. 16, в)

с к л а д к о

д е р ж а т е ­

исходя

из величины текущего д и а м е т р а к р а я

заготовки

D < DR,

(35)

где DR

— диаметр окружности центров радиуса

кромки матрицы;

DR = d1 4- 2 Д М С .

Противонатяжение от зоны /. в начальный критический мо­

мент комбинированной

в ы т я ж к и

(^S d <

_

18

0 р 1 =

l , k r s i ( l - f

цм ср)

In

(36)

ч

md.

где tnd — коэффициент

в ы т я ж к и на второй стадии; md

=

——

D R

md

— к о э ф ф и ц и е н т

в ы т я ж к и

на

первой

стадии;

m d l ~ ~ ^ =

=

„

; ср^ЭО —10 .

Радиус закругления матрицы в этом случае

рассчитывается

из условия

постоянства

объема

по

формуле

Я м с

= 0,69^ ^0,16 у Д£ +

21,2 +

10,2 [

~

)

~ "*

— 4 1 , 6 ^

-

l j .

(37)

О д н а к о

в связи

со значительной

степенью

в ы т я ж к и

без

с к л а д к о д е р ж а т е л я

иа

второй

стадии

(коэффициенты

в ы т я ж к и .

m'd

~ 0,82 -г- 0,66, тй «

0,55-5-0,75) необходимо

проверить

гра ­

ницы применимости

такой схемы по

одному из

соотношений

устойчивости фланца

на второй стадии.

Н а п р и м е р ,

ф л а н е ц заго ­

товки на второй стадии будет устойчив,

если

или, с учетом упрочнения,

so >

1 - * * l n - ^ - - m * .

•

(380

^

Если sD меньше указанной величины,

рекомендуется

исполь­

зовать на первой стадии

плоский, а на второй стадии тороидаль ­

ный с к л а д к о д е р ж а т е л ь

1.28]. П р о т и в о н а т я ж е н и е в этом

случае

под

с к л а д к о д е р ж а т е л е м ) , но

степень в ы т я ж к и

тонколистовых

заготовок

значительно

повысится.

Н а

радиальной матрице

без с к л а д к о д е р ж а т е л я ,

т. е. при

S d ^

1 ~

т ^

, условие оптимального

расчленения

на

стадии в

18

момент

н а ч а л а второй

стадии

в ы р а ж а е т с я соотношением

D < d ;

+ 2/? M C (l - cos<p) ,

(39)

где

Rm

«Ч1-"•*,)

zmdi

200

•тd

i

1 +

2,28- ^пс

(40)

! + " Ч

(5 — 6m d l )

Рис. 17. Схема

первого

перехода

вытяжки на одноконуснон матрице

со складкодержателем

с оптимальным

расчленением на стадии:

а — конец первой

стадии;

б — начало

второй

стадии

mdl = mdl

1 + 2 ^ . ( 1 — coscp)

Конические матрицы .

Условие

оптимального расчленения

процесса на конической

матрице с

плоским с к л а д к о д е р ж а т е л е м

рабочий поясок:

D<DK,

(41)

где Дк — диаметр

входной кромки конуса матрицы .

П р и б л и ж е н н о

этот диаметр может быть вычислен

из условия

ния, и поверхности рабочего конуса

м а т р и ц ы 1 :

+

1 _

2,28

4

0,07

+

0,56 (^-J s i n a +

1

(42)

или без учета

радиуса кромки

пуансона

D

1 \ sin а + 1 .

(42')

1 См. сноску

1 на стр. 109.

o-pi = 1,lcJsi (1 + |.iM ctga) In — ^ ,

(43)

Расчеты

показывают

(табл. 4 и 5), что в

диапазоне

та1

=

= 0,454-0,6

и

а = 104-20° / п ^ =0,5854-0,76

и

т Л

=0,864-0,66,

Т а б л и ц а

4

Значения mr f

=

——

при различных углах конической матрицы и коэффициентах

вытяжки

а"

5

ю

15

20

25

30

35

40

45

0,4

0,48

0,55

0,62

0,67

0,72

0,75

0,80

0,84

0,86

0,45

0,52

0,58

0,64

0,69

0,73

0,77

0,81

0,85

0,87

0,5

0,56

0,62

0,67

0,71

0,75

0,79

0,82

0,86

0,88

0,55

0,6

0,65

0,69

0,73

0,77

0,81

0,84

0,87

0,89

0,6

0,64

0,69

0,72

0,76

0,80

0,82

0,86

0,88

0,90

0,65

0,69

0,72

0,76

0,79

0,82

0,84

0,87

0,89

0,91

Т а б л и ц а

5

Значения та

(к

— ——при различных углах конической матрицы и коэффициентах

1

а"

5

10

15

20

25

30

35

4 0

45

'

0,4

0,84

0,72

0,65

0,60

0,56

0,53

0,50

0,48

0,46

0,45

0,86

0,77

0,705

0,66

0,61

0,58

0,56

0,53

0,51

0,5

0,89

0,81

0,75

0,705

0,67

0,63

0,6

0,58

0,57

г

0,55

0,91

0,83

0,77

0,725

0,685

0,66

0,63

0,6

0,59

0,6

0,94

0,88

0,83

0,795

0,76

0,73

0,70

0,68

0,67

0,65

0,945

0,89

0,855

0,83

0,795

0,77

0,75

0,72

0,715

т. е. на второй стадии, без с к л а д к о д е р ж а т е л я ,

происходит

мень­

ш а я часть деформации . Однако свободное

перемещение

к р а я

Y(20so)2 (1 — sin а) + sin^ а

— 20s,

'D

(44)

sin а

В этом случае угол а принимается с

учетом

оптимальных

условий

в зоне утонения. Р е з у л ь т а т ы расчетов по ф о р м у л е (44)

представлены в виде номограммы

(рис. 18).

Устойчивость к р а я

заготовки

на второй

стадии

в конической

матрице

с плоским

с к л а д к о д е р ж а т е л е м увеличивается еще и

малому радиусу входной кромки матрицы и на некотором

пути

сохраняет полученную

кривизну в меридиональном сечении (см.

рис. 17, б).

Н а такой

матрице

возможности

первого

перехода

в ы т я ж к и

и комбинированной в ы т я ж к и ограничиваются

относительными

толщинами

sD=0,7ч-1,5%.

Д л я в ы т я ж к и без с к л а д к о д е р ж а т е л я

Л . А. Ш о ф м а н

предло-

ж и л

коническую матрицу

с па­

р а м е т р а м и [41]: диаметр

вход­

ной

кромки

Д ; = (0,94-0,95) Do

и угол

а = 30°. Т а к а я

матрица

по

сравнению

с

радиальной

обеспечивает

снижение напря­

жения

в

критический

момент,

но при этом

вторая

стадия на­

чинается

при

диаметре

края

П е р в а я

стадия

в ы т я ж к и

состоит

в

деформировании

плоской

заготовки

в

верхнем

конусе

матрицы

и

втягивании

ее в рабочий конус с превра­

щением

в

коническую

чашку,

прилегающую

к

поверхности

указанного

конуса.

При

этом

поверхность

рабочего

конуса

матрицы и боковая поверх­

ность

полуфабриката

почти

равны.

Рис. 20. Схема вытяжки без склад-

кодержателя

на

двухконусной

мат­

рице (конец

первой

стадии)

Вторая стадия состоит

во втягивании

конусообразной ч а ш к и

в рабочий поясок матрицы, т. е. практически

не

отличается от

второй стадии в ы т я ж к и на

одноконусной

матрице

(см. рис. 17, б ) .

ким к естественному углу подъема к р а я заготовки и в

соответ­

ствии с

рекомендациями для

относительно

тонких заготовок,

т. е. а = 30ч-45°.

М е н я я угол верхнего конуса и радиус

перехода м е ж д у

конусами,

можно управлять

произвольным

утонением

стенки

заготовки

на первой

стадии,

облегчая условия комбинирован­

ного процесса на второй стадии.

Границы устойчивости заготовки на этой матрице на основе

опытных данных автора характеризуются соотношением,

превы­

ш а ю щ и м

возможности

устойчивости д а ж е на

трактриссной мат­

рице:

1 — тА

(45)

о

Ч

36

В связи с тем, что вторая стадия в ы г я ж к и

аналогична

второй

оптимального расчленения

здесь принимаем по в ы р а ж е н и ю

(41),

противонатяжение вычисляем по формуле (43).

С р а в н и в а я

значения

противонатяжения,

вычисленные

по

ф о р м у л а м (27),

(36) и (43),

приходим к выводу,

что наибольшим

общей формуле

(32)

вычислить

максимальное

растягивающее

н а п р я ж е н и е в стенке

в

начальный

критический

момент

и по

ф о р м у л е

(33) •— в конечный критический

момент

первого

пере­

хода комбинированной

в ы т я ж к и при любой геометрии

матрицы .

П р и р а в н и в а я

максимальное

н а п р я ж е н и е в

стенке,

формулы

(32) или

(33), к максимальному

сопротивлению

материала де­

ф о р м и р о в а н и ю

и р е ш а я

полученное уравнение

относительно

коэффициентов

деформации, можно получить соотношения для

их предельных значений в зависимости от параметров

в ы т я ж к и .

Предельный

коэффициент утонения

при

комбинированной

в ы т я ж к е

в начальный

критический

момент

Рис. 21. Теоретический

график зави­

0,3

симости

предельного

коэффициента

утонения

от

коэффициента вытяжки

———

(|i„=0,05;

Ц П =0,1);

1|>Р=0,2;

ц.Ц35 0,1(5 ^0,55 0,65 0,75 0,85 '

г|)р =0,3

меньше,

чем

больше

интенсивность упрочнения,

коэффициент

в ы т я ж к и

(чем

меньше

противонатяжение),

коэффициент трения

на пуансоне

и

чем меньше коэффициент

трения

на матрице и

т,

0,8D

= 1,25т . .

(47)

1 , 1 '-Р

0

'

<Л

4 ;

При

с г р 1 = 0 из

формулы

(33)

или

из

формулы (46)

можно

найти предельный

коэффициент

утонения

при п р о т я ж к е

( к р а я ) :

tns

= — ехр

sin a - f цм

Н-п + Им

"п. пред

г

/

/ 1 , 7 5

л,— — sin а

] sin а

i

sina +

u.M у

V

1

У

— "Ф]

(48)

Им +

Ип /

Н-м + Мп

При выполнении анализа процесса в зоне утонения

было

принято,

что скругление на

переходе

конуса в

рабочий

поясок

приятной геометрией матрицы в указанном месте является

мини­

мальный

радиус скруглеиия. При значительных

радиусах

( # м ~ 15s0 )

наблюдалось

повышение

усилия комбинированной

в ы т я ж к и

как

па первом,

так и на

последующем

переходах,

процесс становился неустойчивым, требовалось снизить

уто­

нение.

Указанные неблагоприятные явления можно объяснить тем,

что закругление кромки рабочего пояска конической

матрицы,

выходящее

за

пределы зоны утонения, увеличивает

противона­

других

исследователей

относительно конических матриц

д л я

протяжки и с данными

о влиянии радиусов скруглеиия матриц

на удельные давления протяжки [41].

На

рис. 22 показаны

графики усилие — путь, полученные

на

матрицах с различной геометрией перехода конуса в

рабочий

поясок.

Резкий переход в этом

месге т а к ж е , по-видимому, не­

желателен, та к как он может явиться концентратором

напря ­

жений,

уменьшить прочность

матрицы и ухудшить

условия

трения

на контактной поверхности. Увеличение радиуса

на

конической

матрице

кроме

р,кгс

указанных

недостатков

приво­

5000

дит

еще к увеличению

высоты

матрицы, а

матрица

с

боль-

1

и

1

1

Рис.

22. Зависимость

усилия

комби­

2000

//

ll

нированной

вытяжки

от

геометрии

WOO

1

вытяжной кромки конической

матри­

V

цы.

Материал — латунь Л63:

2 — Я =

1

'»</, =0.56; m

-0,7: 1 — R ~ 0 ;

1

Исходя из этого максимально допустимый

радиус скругления

рабочего

пояска конической

матрицы дл я

комбинированной

в ы т я ж к и

м о ж е т . быть вычислен

по формуле

s0 (cos а — msi)

(49)

0,71 VVM

(50)

RM

'~

sin а

Если по каким-то

причинам радиус

кромки матрицы меньше

вычисленного по формуле (50), оптимальные

условия

деформа ­

ции на этой

кромке

(минимальные удельные

усилия)

будут при

в ы т я ж н о м

зазоре

а

_ а

(51)

^0

й 0

C C S

Н а конических матрицах

с оптимальным

расчленением про­

матрице с плоским

с к л а д к о д е р ж а т е л е м

н а п р я ж е н и е найдем по

формуле

In

1

= = -

1(1 + Имфк)

l.lO-s

2 Я В С У т,

+ In-

Ртах

18*£

"1

"ч

1 — т

(52)