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

- ф = 1

D

" . ф к — угол

охвата

входной

кромки ко-

Ч

нуса

матрицы

заготовкой;

срк = 90 — а;

радиус входной

кромки конуса.

На

двухконусной матрице

без с к л а д к о д е р ж а т е л я

н а п р я ж е н и е

УР

= l , I c r s i

(1 + u l M c t g a u ) / In

X

4

2R •

X ( l

+ ДмФк) -г

In

(53)

где

D0

— d!

R

Фк

П

/ 1

— m',

\

1—i|'D

.

(54)

а„ « -г^-

(—г±-

)

Р

1 - %

\

%

J

Таким образом, схемы первого перехода иа основе оптималь ­

ного расчленения процесса

па

характерные стадии

создают

нированной

вытяжки .

Д л я достижения максимальной

степени в ы т я ж к и на

операции

необходима

м а к с и м а л ь н а я степень

на первой стадии.

П р е д е л ь ­

условию

прочности опасного

сечения:

Р т а х " -

B t f n s +

0,5

(55)

Р е ш а я

полученное

уравнение,

находим

Rns

0,7s0

1 - * -

mJ

'пред

•exp

2 +

ц м ( 9 0 - о )

(56)

На основе

предельной деформации

иа

первой

стадии,

исходя

из соотношений

м е ж д у п а р а м е т р а м и

матрицы,

можно

опреде­

лить предельный

коэффициент первого

перехода

в ы т я ж к и с уче­

том трения, упрочнения, параметров матрицы и пуансона:

т,dmpeR

1ПРСД')

2

• sin

а

(57)

•

sin

а

Теоретический коэффициент

в ы т я ж к и на

первой стадии д л я

упрочняющегося материала

m'dn =

— е х р 0 , 5 ! 'Ч

а без

учета

упрочнения

m,i

=

— 0,5

е

1Т

откуда

при

благоприятных

углах ( и » 1 5 ° )

матрицы значение

mdn~ — — 0.37.

е

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ПЕРВОГО

ПЕРЕХОДА КОМБИНИРОВАННОЙ

ВЫТЯЖКИ

НА РАЗЛИЧНЫХ

МАТРИЦАХ

Радиальные матрицы

с большим противонатяжением. Усло­

вия проведения экспериментов

на

радиальных матрицах были

следующие. В ы т я ж к у проводили на

штампе с жестким складко -

д е р ж а т е л е м , обеспечивающим

начальный зазор между матри­

цей и его рабочей поверхностью

около 1,05 .90 . Радиус закругле­

метром

d n = 3 3

мм, в диапазоне

значений — =1,35—0,6. Опыты

проводили

на гидравлическом

s0

прессе

с записью

испытательном

д и а г р а м м

усилие — путь.

Р к п ы т а н и ю

подвергали два материала: сталь 08ВГ

толщиной

1,35 мм и латунь Л 63 толщиной

1,5 мм.

Н а

рис. 23

показаны кривые

усилие-—путь,

снятые при

проведении

экспериментов,

на

рис. 24 — кривые

зависимости

максимальных усилий от зазора, построенные

по данным

экспе­

риментов. Характер

кривых

подобен кривым,

представленным

в работах

[47, 41].

Видно,

что с

уменьшением зазора

усилие

повышение точности изделий и увеличение относительной

глу­

бины

свидетельствуют о том, что комбинированная

в ы т я ж к а

д а ж е

при таких

нерациональных условиях деформации эффек ­

тивна.

Одноконусные

матрицы без складкодержателя. Д л я

выявле ­

ния

максимальных степеней деформации комбинированной

вы­

ные

исследования

в ы т я ж к и без утонения

и комбинированной

в ы т я ж к и на конических матрицах

с плоским

с к л а д к о д е р ж а т е л е м

в штампе, показанном на рис. 25. Оригинальность

эксперимен­

тального штампа

состоит в том, что его матрица

имеет состав­

ную

конструкцию,

позволяющую

менять

два параметра (DK

Эксперименты

проводили

на

латуни

Л8 0 толщиной s0 =

= 0,95 мм. Д и а м е т р

заготовки

D 0 = 1 0 0

мм (s D = 0,95%),

рабочий

диаметр

матрицы d M = 50 мм, угол

а = 1

5 ° .

Д л я

записи графиков усилие — путь использовали

испыта­

тельную машину ГМС-50, на которой устанавливали

экспери­

ментальный штамп. Д л я сохранения общей

высоты матриц под

них подкладывали компенсационные кольца

различной

толщины.

Т а б л и ц а

6

Параметры первого перехода комбинированной вытяжки толстых заготовок

Материал и

т

%, %

Условия В Ы ­

размер заго­

SD

«i

Результаты вытяжки

Т Я Ж К И

st

товки

Латунь Л68

0,51

0,55

72,0

10096

заготовок

без

0,52

0,50

разрушения

74,0

То же

£>0 =46 мм

0,13

0,52

0,45

76,4

»

0,53

0,40

78,8

»

s 0 = 6 , l мм

0,54

0,35

81,1

20 96 разрушенных за­

0,55

0,30

готовок

83,6

10096

разрушенных

Вытяжка че­

заготовок

Латунь Л68

0,52

0,60

68,6

рез две ма­

100%

заготовок

без

трицы

разрушения

0,52

0,55

71,4

То же

Л 0

= 5 5 мм

0,08

0,53

0,50

73,6

»

0,53

0,45

76,2

»

s0 =4,5 мм

0,54

0,40

78,4

»

0,54

0,35

81,1

2096 разрушенных за­

готовок

0,55

0,30

83,5

10096

разрушенных

заготовок

Сталь 10

0,48

0,67

68,0

10096

заготовок

без

0,50

0,67

67,0

разрушения

То же

D 0

=

32 мм

0,09

0,53

0,50

73,0

»

s0

=

2,7 мм

0,55

0,33

81,5

10096

разрушенных

заготовок

Сплав

0,57

0,70

60,0

10096

заготовок

без

АМцА-М

0,70

62,0

разрушения

0,54

Вытяжка че­

То же

0,52

0,70

63,6

рез одну

»

0,045—

0,51

0,70

64,0

матрицу

»

D 0

=

100 мм

0,05

0,52

0,60

68,6

»

0,58

0,50

71,0

»

s„ =

4,5 мм

0,56

0,50

72,0

»

разрушенных

0,53

0,50

73,6

100 96

заготовок

Никель H I

0,09

0,54

0,44

76

10096

заготовок

без

D 0

=

50 мм

разрушения

s0

= 5 мм

С к л а д к о д е р ж а т е л ь

штампа

был

винтовой

и

позволял

создавать условия

д л я

вы­

тяжк и с жестким складко -

держателем .

Ц е н т р а ц и я

вы­

тяжного

пуансона

относи­

тельно

матрицы

обеспечива­

лась

направляющей

втулкой,

сопрягаемой

со

складко -

д е р ж а т е л е м .

Д л я осуществ­

ления

в ы т я ж к и

с

различ­

ными

зазорами

имелся

комплект

пуансонов

различ ­

ных

диаметров .

Рис. 25. Экспериментальный

штамп:

/ — пуансон;

2 — центрирующая

втул­

ка;

3 — складкодержатель;

4 — фикса­

тор;

5 —составная матрица; в -- кор­

пус;

7 — съемник

Эксперименты

показали,

что

удовлетворительная

в ы т я ж к а

указанных

образцов возможна лишь

на

матрицах

с

D I

(

= 58;

66

и

74 мм. Н а

матрицах

с

Д ;

= 91 и 82 мм образец

терял устой­

чивость

после

выхода

края

из-под

с к л а д к о д е р ж а т е л я .

Согласно

работе

[31], действие

с к л а д к о д е р ж а т е л я

можно

п р е к р а щ а т ь лишь при достижении контуром заготовки

текущего

диаметра

D = 0,73 D0,

при

котором

давление складкообразования

с н и ж а е т ся

до

Q » 0 , 4

Qmax-

Так

как при в ы т я ж к е

на

матрице

с Д,- = 0,74 мм

фактически

край образца

выходит

из-под с к л а д к о д е р ж а т е л я

(с

учетом

за­

кругления

кромки

RA

= 5)

раньше,

т. е. при DTH (0,79ч-0,80)/)о,

то потеря устойчивости происходит при малейшем

дефекте

кромки.

Н а

матрице с

£ ) к

= 58

мм в ы т я ж к а

ш л а с большим

произ­

вольным утонением стенки,

что иногда

приводило

к отрыву

дна

в

момент

втягивания

заготовки

в

рабочий поясок

матрицы

рой

стадий

деформирования, т. е. большого

противонатяжения .

Наиболее устойчиво происходила

в ы т я ж к а

на матрице с D K =

= 66

мм. Расчетное

(оптимальное)

значение

входного

диаметра

матрицы,

найденное

по формуле

(42), т а к ж е

дает

значение

А(.расч = 66

мм.

Анализ

результатов экспериментов

и графиков усилие — путь

в ы т я ж к и и комбинированной в ы т я ж к и

(рис. 26,

а, б, в)

показы ­

вает

следующее:

О

10

Z0

30

40

50

ВО

70

ВО

90 hp,мм

в)

Рис.

26.

Результаты

вытяжки

на конической

матрице

со

скл адкодерж ателем:

а,

б,

в — графики

усилие—путь вытяжки

соответственно

при ——=

-1.4;

1,05 : 0,737;

so

/ — О к = 5 8

мм; 2 — О к = 6 6

мм;

3 — DK =74

мм. Материал—ла­

тунь

ЛЗО; in j =<0,49

1. Н а матрицах с D^^DK.

р а

С ч

четко

видно

расчленение

про­

цесса

на две стадии.

DK

2.

Н а

первой

стадии

усилие

больше

при меньшем

(т. е.

при меньшем

tn'dJ.

3. С уменьшением DK

при

комбинированной в ы т я ж к е

не­

сколько

уменьшается максимальное

усилие

второй

стадии и

о б щ а я

работа

д е ф о р м а ц и и

(по-видимому,

под влиянием

боль­

шего

произвольного

утонения

стенки

на

первой

стадии) .

4. Д л я

обеспечения

оптимальных

условий

в ы т я ж к и

тонко­

листовых

заготовок (с

S D ^ 0 , 8 % )

на

конических

матрицах с

плоским

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

диаметр

конуса

следует

принимать в соответствии с расчетной

формулой (42). Увели­

чение его (по сравнению с расчетным)

приводит

к

складкообра ­

зованию, уменьшение — к отрыву дна.

Материал и размеры

т

%• %

заготовки

D ' / о

<Л

Сталь 08кп

0,46

0,56

0,64

64,0

Do =200 мм

0,56

0,59

67,0

s0 =0,93 мм

0,56

0,54

70,0

Сталь 08кп

0,40

0,53

0,65

66,0

D0 =210 мм

s0 =0,85 мм

Латунь

Л80

1,05

0,59

0,58

66,0

D o = 9 0 мм

0,56

0,58

67,5.

s0 =0,95 мм

0,54

0,58

68,5

0,52

0,74

61,5

Латунь

Л80

0,95

0,49

0,47

77,0

D 0 =100

мм

s0 =0,95 мм

Латунь

Л80

0,86

0,58

0,58

66,5

D „ = I 1 0

мм

0,56

0,58

67,5

s0 =0,95 мм

0,53

0,58

69,2

0,51

0,74

62,5

Сталь

Х18Н10Т

1,16

0,59

0,52

69,5

D 0 = 9 0

мм

0,56

0,52

71,0

s 0 =l,05 мм

0,54

0,52

72,0

0,52

0,67

65,0

Сталь

Х18Н10Т

0,95

0,58

0,52

70,0

D 0 = H 0

мм

0,56

0,52

71,0

s 0 =l,05 мм

0,53

0,52

72,5

0,51

0,67

66,0

телем можно вытягивать заготовки с S D = (0,8ч-1,5) % при

=

комбинированной

в ы т я ж к и несколько меньше, чем усилие про­

т я ж к и при прочих

равных условиях.

Двухконусные

матрицы. Экспериментальную проверку схемы

денными в табл .

9.

Т а б л и ц а

9

Технологические

параметры вытяжки на двухконусной матрице

без

складкодержателя

Материал заго­

DaXSo мм

Ф. %

D„-rf,

товки

So

Латунь Л63

120X1,5

1,25

0,373

1

62,7

51

120X1,55

1,29

0,405

1

59,5

46

АМцА-М

110X1,7

1,55

0,443

0,78

65,5

36

110x1,7

1,55

0,44

1

56

36,5

1ЮХ1,7

1,55

0,425

1

57,5

37

110X1,7

1,55

0,407

1

59,3

38,2

110X1,7

1,55

0,38

1

62

40

Д л я параметро в

заготовок,

указанны х

в табл . 9, рекомен­

дуются коэффициенты

вытяжк и

на

конических

матрицах

та1

=

= 0,56-^-0,65 [23,

34].

Результаты

автора

данной

книги

д а ю т

основание рекомендовать в ы т я ж к у

без с к л а д к о д е р ж а т е л я

на

двухконусных

матрицах

с

=0,424-0,45,

т. е. с

увеличением

степени в ы т я ж к и на 25—35%.

Анализ рис. 29 показывает, что максимальное усилие

комби­

нированной вытяжк и на разны х матрицах

почти

не меняется

(так как зависит от постоянного дл я указанных

матриц

пара ­

метра а = 1 5 ° ) ,

т. е. практически

не зависит

от геометрии

заход -

ной части матрицы . Усилие и характер кривой

иа первой

стадии

в значительной

степени

зависят от геометрии

заходпой

части.

Рис.

29.

Кривые

усилие — путь

Р.кгс

комбинированной

вытяжки

на

различных

матрицах:

I — вытяжка

на одпокопусноК рас­

четной матрице со

складкодержате­

лем

(а = 15°):

2.

3 — вытяжка

на

двухконуепон матрице без складко-

держателя (с

а п = 45 и

30° соответ­

ственно.

0=15°);

•/ — вытяжка

на

одноконуспоП

(нысокоП)

матрице

с

а=15° н DK =0.90O„.

Материал—

сплав ЛМцА-М: £п=1.7

мм: '",/

=

= 0.535: ш 5

[ =0.59

20 40 60 ВО 100 120 Mhn,MM

остановившийся конический пуансон (закрепленный,

например,

на н а р у ж н о м

ползуне

пресса) используется в

качестве

складко -

д е р ж а т е л я .

5. ПЕРВЫЙ

ПЕРЕХОД

ВЫТЯЖКИ КОРОБЧАТЫХ

ДЕТАЛЕЙ

ПО НОВОМУ

МЕТОДУ

изготовляют гибкой из листа с последующей

сваркой, пайкой

или

закаткой .

В

крупносерийном

и

массовом производстве

большое

распространение

получила

т а к ж е

глубокая

в ы т я ж к а .

В литературе

описан лишь

метод в ы т я ж к и

коробчатых

деталей

без принудительного утонения стенок [5, 25, 34, 43].

С л о ж н а я

многооперационная

технология в ы т я ж к и

без утонения

коробча­

тых

изделий не обеспечивает их высокого качества. Основными

видами

брака

являются

[ 2 5 ] : расслоение

и

другие

дефекты

поверхности

штампов;

выпуклость

дна;

следы от

предыдущей

в ы т я ж к и

при наличии скосов у дна.

Кроме

того,

возникает

значительная

разница

в

толщине

стенки у

дна

и

у к р а я

(в

результате произвольного

утонения

при в ы т я ж к е ) ,

а т а к ж е

кривизна

стенок

(«хлопуны»).