книги из ГПНТБ / Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей

минимальной устойчивости заготовки. Тогда предельные зна­

от друга интенсивностью упрочнения. Толщина образцов состав­ ляла 10 мм, ширина пластины была равна 10 ее толщинам.

Одновременно для этих материалов были проведены механи­ ческие испытания на разрыв для определения интенсивности упрочнения. По диаграммам напряжений на участках, соответ­ ствующих относительным деформациям еА. = 0,2-н0,35, были установлены значения а: для нагартованной красной меди — 0,2, для низкоуглеродистой стали СтЗ—0,29, для нержавеющей стали Х18Н10Т-—0,36, отожженной красной меди — 0,45, латуни J162—0,55, стали СтЗ (в горячем состоянии) — 0,25 и стали Х18Н10Т (в горячем состоянии) —0,27.

На рисунке показаны также экспериментальные точки, полу­ ченные в результате осреднения данных пяти одинаковых испы­ таний. При этом следует отметить, что в деформированных об­ разцах имелась небольшая остаточная кривизна. Относительный прогиб образцов составлял

= 0,025 0,032.

«о

Полученные результаты теоретического анализа также со­ ответствуют известным опытным данным по предельным размерам круглых заготовок при высадке на высадочных автоматах [62].

71

При осадке на экспериментальном устройстве прогиб образ­ цов записывался индикаторами, установленными по обеим сто­

вначале увеличивается, а затем, по достижении критической ве­ личины. степени деформации (еЛ. = 0,25-^0,35), начинает умень­ шаться. У образцов, размеры которых существенно превышают предельные, с увеличением степени деформации интенсивность возрастания прогиба повышается.

Рис. 22. Экспериментальные кривые относительного прогиба:

Устойчивость заготовки при формовке сферических деталей.

Исследование посвящено изучению условий складкообразования на свободном участке круглой заготовки.

Штамповка осуществляется в штампе со сферическими ра­ бочими поверхностями пуансона и матрицы (см. рис. 39). В про- * цессе формоизменения заготовка принимает пространственную осесимметричную форму. При этом между контактными поверх­ ностями заготовок с пуансоном и матрицей образуется свободный участок (рис. 23, а).

Экспериментальные исследования потери устойчивости про­ водили на модельных штампах с диаметром рабочей поверхности 200 мм и с радиусом сферы 100, 200, 400 и 800 мм и на натурных штампах с диаметром 1200 мм и радиусом сферы 900 и 2000 мм. При экспериментах использовали круглые заготовки толщиной от 1 до 15 мм, которые вырезали из листового проката на ножни-

72

цах и затем обтачивали по окружности. Чтобы определить влия­ ние материала на условия потери устойчивости, заготовки изго­

на них предварительно наносили координатную сетку в виде кон­ центрических окружностей и радиальных линий. Замеры между рисками на заготовках до 200 мм выполняли на инструментальном микроскопе. Для установления границ контакта заготовки с ин­ струментом рабочие поверхности пуансона и матрицы покрывали краской.

При формовке заготовок с относительно большим диаметром (диаметр заготовки, отнесенный к ее толщине) в процессе формоиз­ менения на свободном участке заготовки начинают возникать волнообразные по окружности искривления — складки. Как правило, вначале появляются четыре взаимно перпендикулярные складки независимо от соотношения размеров и материала заго­ товки. При дальнейшем деформировании число складок увели­ чивается.

Складки возникают на кольцевом участке заготовки, располо­ женном вблизи кромки, и затем они увеличиваются по высоте и распространяются в радиальном направлении к центру заго­ товки. При этом соприкосновение кромки заготовки с матрицей по всей окружностиостается плотным, т. е. складки не выходят на кромку.

Складки —• полуволны располагаются по обе стороны исход­ ной поверхности. При дальнейшем увеличении относительного диаметра заготовки складки появляются в более ранний момент деформирования, т. е. при меньшем прогибе заготовки, и с опу­ сканием пуансона высота их быстро увеличивается.

73

указанного участка начинает интенсивно уменьшаться, что ведет

кповышению устойчивости заготовки.

2.Исходная, предшествующая потере устойчивости, поверх­ ность свободного участка заготовки имеет форму усеченного ко­ нуса. Эта форма почти соответствует форме заготовки на первом периоде деформирования, т. е. до момента совмещения границы контактного участка с нейтральной окружностью (до принимае­ мого нами момента).

3.Рассматриваемый элемент заготовки, ограниченный ней­ тральной окружностью и кромкой заготовки и радиальными пло­

Для исследования потери, устойчивости используем энергети­ ческий метод [6], согласно которому работа внутренних сил приравнивается к- работе внешних сил на контуре элемента, т. е.

решения задач потери устойчивости оболочек при напряжениях, превышающих предел текучести.

В соответствии с этим решением уравнение работы внутрен­ них сил при выпучивании складки на рассматриваемой кониче-

75

ской поверхности может быть получено из известного уравнения устойчивости прямоугольной пластины [6] путем перехода от прямоугольных к коническим координатам.

Тогда работа внутренних сил, под которой понимаем работу деформаций изгиба рассматриваемого элемента [6],

Работу внешних сил определяем аналогично работе внутрен­ них сил по выражению

76

При использовании энергетического метода исследования по­ тери устойчивости достаточно, чтобы выбранная функция про­ гибов удовлетворяла граничным условиям и приближенно отра­ жала форму складки [60]. Принимаем функцию в виде уравнения поверхности, выраженного через расстояния от вершины конуса до соответствующей точки конуса. При этом учитываем, что мак­ симальный прогиб сот а х сдвинут к кромке заготовки

и0 = 0;

/0 — расстояние от вершины конуса до точки максимального

прогиба; п — число волн.

Характерные сечения поверхности складки по принятой за­

в соответствии с экспериментальными данными по уточнению деформированного состояния (см. гл. IV).

77

Подставив в уравнение (ПО) принятые значения - + и 1и полу-

•— Л62

комплектов заготовок диаме­ тром, равным и несколько большим и меньшим расчетного (3—5 комплектов по 10 заготовок в каждом). При "этом полные наборы комплектов заготовок были изготовлены из четырех материалов, значительно отличающихся по интенсивности упрочнения: а =

=0,15-4-0,5.

Заготовки штамповали на гидравлических прессах усилием 50

и1500 тс и в процессе деформирования проводили наблюдения за появлением складок. За предельный диаметр при обработке экспериментальных данных принимали наибольший диаметр за­ готовок, при штамповке которых (комплекта из 10 шт.) складки возникали не более, чем на одной заготовке. Результаты экспе­ римента приведены в табл. 5.

Для сопоставления на рис. 24 представлены теоретическая зависимость и экспериментальные данные предельного относи­ тельного диаметра заготовки.

Полученная теоретическая зависимость может быть исполь­ зована для практических расчетов предельного диаметра заго­ товки. Отклонения экспериментальных данных от теоретических составляют не более 14,5%.

78

Т а б л и ц а 5 Экспериментальные значения предельных диаметров заготовок

Обозначение величии Д16АМ (а = 0,15) Сталь 10 (а = 0,2)

79