1.3. Гибка листового металла

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Теория процессов ковки и штамповки. Учебное пособие.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

1.3. Гибка листового металла



Большое влияние на деформацию металла и энергосиловые парамет-

ры оказывает выбор зазора z. При оптимальном зазоре z = (5–10 %)S

поверхности сдвига и трещины со стороны пуансона совпадают с соответствующими трещинами со стороны матрицы. При малом зазоре и большой толщине металла из-за несовпадения трещин образуется кольцевая перемычка, которая перерезается с возникновением новых скалывающих трещин, а на детали образуется надрыв и двойной срез с протянутым заусенцем.

В случае

очень большого зазора на поверхности образуются рваные заусенцы от затягивания и обрыва металла в зазоре. Полное усилие деформации при вырубке (пробивке) может быть рассчитано по формуле



д 0 ср

где

– периметр контура детали; Q – усилие прижима.

Усилие пресса рассчитывается с учетом усилия для проталкивания P

детали через матрицу и усилия снятия P

пр пр

полосы с пуансона по формулам

сн

,PnkP

сн сн

где n – количество деталей, находящихся в шейке матрицы;

.PkLS Q

,PkP

k – коэф-

пр

фициент, зависящий от способа вырубки (при штамповке на провал

k = 0,05–0,10); снk – коэффициент, определяемый в зависимости от типа

пр

штампа и толщины материала (для однопуансонного вырубного штампа при толщине до 1 мм

ствия при толщине от 1 до 5 мм

k = 0,02–0,06, для штампа последовательного дей-

сн

k = 0,10–0,12).

сн

1.3. Гибка листового металла

Гибка – технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получают изогнутую пространственную деталь. Различают одно-, двух- и многоугловую гибку, закатку и завивку (рис. 1.6).

При одноугловой гибке слои металла внутри угла изгиба (со стороны пуансона) сжимаются и укорачиваются в продольном и растягиваются в поперечном направлении (

Наружные слои (со стороны матрицы) растягиваются и удлиняются в продольном и сжимаются в поперечном направлениях. Между удлиненными и укороченными слоями находится нейтральный слой (н.с.), представляющий собой условную криволинейную поверхность, разделяющую слои сжатых и растянутых волокон. Радиус нейтрального слоя можно определить по формуле

рис. 1.7).

Г л а в а 1. Теория процессов листовой штамповки





P L



нв

где

 ,

 – коэффициент утонения.



Последовательность процесса одноугловой гибки показана на рис. 1.8 и включает 3 стадии: упругий изгиб, упруго-пластический изгиб и калибровка. При этом происходит постепенное уменьшение радиуса кривизны и плеча изгиба (L

, L2, Lк).

а б в г д

Рис. 1.6. Разновидности гибки: а – одноугловая; б – двухугловая; в – многоугловая;

г – закатка; д – завивка



н.с

Рис. 1.7. Схема одноугловой гибки

2 L

а б в

Рис. 1.8. Стадии формоизменения при одноугловой гибке:

а – упругий изгиб; б – упруго-пластический изгиб; в – калибровка

Немаловажными величинами, определяющими возможность осуществления листовой гибки, являются минимально допустимые радиусы гибки.

1.3. Гибка листового металла





Они должны соответствовать пластическим свойствам металла и не допускать образования трещин. Рассчитать указанные величины можно по формуле





min



где  – величина относительного сужения металла; S – толщина металла.

Минимальные относительные радиусы гибки

min

S

зависят от ма-

териала, его состояния и расположения линии гибки и приведены в справочной литературе.

Еще одним параметром, характеризующим формоизменение, является пружинение – изменение угла под воздействием упругих деформаций после окончания второй стадии гибки. Величина пружинения при свободной гибке зависит от способа гибки, рода и толщины металла, степени

де-

формации и определяется для V-образной гибки по формуле

tg 0,375

 ,

kS E

где  – угол пружинения (односторонний); L – расстояние между опорами;

– предел текучести материала; k – табличный коэффициент; E – модуль



упругости материала.

Различают формоизменение при гибке узких и широких полос (рис. 1.9).

а б

Рис. 1.9. Схемы формоизменения узкой (а) и широкой (б) полосы

Узкие полосы, для которых справедливо соотношение В  3S

, полу-

чают большее искажение формы поперечного сечения (1.9, а); при этом происходит уменьшение толщины заготовки в месте изгиба (S ширины на внутренней поверхности (В

) и уменьшение на наружной (Вн),

), увеличение

Г л а в а 1. Теория процессов листовой штамповки





смещение нейтрального слоя в сторону малого радиуса. При гибке широких полос (В > 3S

) искажение поперечного сечения намного меньше, при этом

толщина уменьшается, а ширина практически не изменяется. На рис. 1.10 приведены схемы напряженно-деформированного состояния при изгибе узких (рис. 1.10, а) и широких (рис. 1.10, б) полос в различных точках (1, 2) их поперечного сечения.

а б

Рис. 1.10. Схемы напряженно-деформированного состояния при гибке узкой (а)

и широкой (б) полосы

Анализ приведенных выше схем напряженно-деформированного состояния позволяет дать оценку формоизменения и энергосиловых параметров при различной форме полосы.

Поле напряжений при гибке широкой полосы. Рассмотрим изгиб

широкой полосы, у которой деформации в направлениях, перпендикулярных к плоскости, где происходит изменение кривизны срединной поверхности, могут быть приняты равными нулю.

Дифференциальное уравнение равновесия получим путем проецирования нагрузок (рис. 1.11) на ось :

ddd ddd2 dd0;

    

 

rr r

rz rz rz rz rz

    

dd d dd dd ddd ddd 0;

rrrr

rz rr z rz





rrr

Записав условие пластичности, получим систему уравнений следующего вида:







 



















1.3. Гибка листового металла



где знак плюс относится к зоне сжатия в тангенциальном направлении, а знак минус – к зоне растяжения;

– сопротивление металла деформа-

ции;  – коэффициент, зависящий от коэффициента Лодэ и принимающий значения от 1,0 до 1,15.

Рис. 1.11. Схема очага деформации

при гибке широкой полосы

Для зоны растяжения последовательность вывода поля напряжений следующая:

Из граничных условий (г.у.) рования С = 

Аналогичные выводы для зоны сжатия при граничных условиях

дадут следующее поле напряжений:



rr

d1 1



   

rr r



      

rs s



lnRн. Окончательно поле напряжений получим в виде







 



 







0; d d ;

srs

dln.

rC rC

 найдем постоянную интегри-

rR

ln ;



1ln .

 







ln ;

 



 



 



1ln .





Г л а в а 1. Теория процессов листовой штамповки



На нейтральной поверхности при r = н напряжения r для зон растяжения и сжатия равны между собой, и если их приравнять, получим формулу для определения радиуса нейтрального слоя:

нн

    

ln ln ; .



нв

ннв

При изгибе без упрочнения, когда упругие деформации невелики, а радиус гибки большой, изгибающий момент можно найти по формуле

нн

 

  

Mdd .

brr rr b Sb

sss s







нв





2222

  

нннв

При изгибе с упрочнением в условиях холодной деформации изгибающий момент увеличивается по сравнению с гибкой без упрочнения (рис. 1.12) и зависит от относительного радиуса кривизны срединной поверхности.

Без

Рис. 1.12. Изменение момента гибки

Особенности гибки узкой полосы на ребро. Примем, что схема на-

пряженного состояния плоская, а  ния к случаю, когда полоса толщиной а размер по толщине будет совпадать с направлением оси

 0. Тогда анализ напряженного состоя-

изгибается в плоскости заготовки,

z (рис. 1.13).

Напряжения, как и ранее, определяются из совместного решения уравнения равновесия и условия пластичности, записанного для зоны растяжения (слева) и зоны сжатия (справа):

 



rr rr





 



 

d2 d2

 



rs s

0; 0;



Решение данной системы уравнений позволяет найти поле напряжений соответственно для зоны растяжения и зоны сжатия:



   



rs rs



 









21 , 21 ,

 

;

 







  

1.3. Гибка листового металла



N NNN

Нетрудно заметить, что радиус нейтрального слоя так же, как и ранее, находится по выражению

ннв

r .





Рис. 1.13. Схема гибки узкой полосы на ребро





Особенности изгиба усилием. Типовым примером гибки продольными

силами является гибка с растяжением (рис. 1.14). Из схемы (рис. 1.14,

а)

видно, что для обеспечения равновесия заготовки необходимо, чтобы в зоне изгиба действовали нормальные напряжения со стороны пуансона или матрицы. Действие продольной силы нии тангенциальных напряжений по толщине заготовки (рис. 1.14,

N должно отразиться на распределе-

б) и на

величине изгибающего момента М, требуемого для изменения кривизны срединной поверхности.

S/2

а б

Рис. 1.14. Схема гибки усилием (а) и распределение тангенциальных напряжений (б)

При одновременном действии момента и продольной силы по толщине заготовки интегральная сумма элементарных сил, вызванных напря-



жениями

, определяется по формуле



Г л а в а 1. Теория процессов листовой штамповки







Подставив значения тангенциальных напряжений в зоне сжатия и растяжения ( 

s), для единицы ширины заготовки получим



где

нн

Nr rR rC

     





нв

CR

нн

– величина смещения радиуса нейтрального слоя

sss s



dd 22,



ннв

(см. рис. 1.14, б).

Усилие гибки. Усилие деформации зависит от способа гибки, меха-

нических свойств детали и ее размеров. Ниже приведены формулы для расчета усилия соответственно для одно- и двухугловой гибки:

1 в 12 в 2

где

 – предел прочности материала; b и S – соответственно ширина

и толщина полосы, k

, k2 – табличные коэффициенты (см. приложение).

;2,5,PbSk P bSk  

1.4. Вытяжка

Вытяжка – это технологическая операция листовой штамповки, заключающаяся в превращении плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие замкнутого контура. По геометрической форме получаемых деталей выделяют вытяжку изделий осесимметричной, коробчатой и сложной несимметричной формы. Кроме того, различают вытяжку с прижимом и без прижима, а также с утонением и стенок.

Вытяжкой, таким образом, получают детали различных конфигураций и профилей в осевом сечении. Различают первый переход вытяжки, превращающий плоскую заготовку в пространственную деталь или полуфабрикат, и последующие переходы, в которых происходит дальнейшее формоизменение полого полуфабриката, т. е. увеличение его высоты при одновременном уменьшении поперечного сечения.

Схема вытяжки

без прижима приведена на рис. 1.15. Последовательность формоизменения следующая. Пуансон, воздействуя на центральную часть заготовки (рис. 1.15, а), вызывает ее прогиб за счет создания изгибающего момента. Дальнейшее опускание пуансона приводит к появлению радиальных растягивающих напряжений, достаточных для перевода фланцевой

без утонения

1.4. Вытяжка



части заготовки в пластическое состояние. С этого момента начинается втягивание заготовки в матрицу с образованием боковых поверхностей вытягиваемого изделия при одновременном уменьшении диаметра заго-

товки. Действие радиальных растягивающих напряжений 

приводит

к тому, что во фланце в тангенциальном (широтном) направлении возникают сжимающие напряжения 

. Совместное действие этих напряжений



обеспечивает втягивание фланца в отверстие матрицы и получение изделия (рис. 1.15, б).

Рис. 1.15. Схема вытяжки осесимметричной детали

без прижима: а – до деформации, б – после деформации

а б

За одну операцию вытяжки можно получить одну неглубокую деталь, так как при больших степенях вытяжки в опасных зонах (переход от фланца к стенке и от стенки к дну) величина радиальных растягивающих

напряжений 

может превышать максимальную

, что приведет к от-

max

рыву фланца или дна от стенки детали.

Оценить величину деформации при вытяжке можно с помощью геометрического коэффициента вытяжки

;



m или степени вытяжки



В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также относительной толщины заготовки

А = (S / D) 100 % вытяжка

может быть выполнена за одну или несколько операций. Необходимо, чтобы вытяжка была произведена за наименьшее количество операций без применения промежуточного отжига. Поэтому при расчетах используют минимально допустимый коэффициент вытяжки

m , величина которого

min

зависит от номера перехода, относительной толщины и материала заготовки и др. В табл. 1.2 приведены практические значения минимальных коэффициентов вытяжки цилиндрических деталей без фланцев для стали глубокой вытяжки (08, 10Г, 15Г), мягкой латуни (Л62, Л68) и аналогичных им сплавов.

Г л а в а 1. Теория процессов листовой штамповки



Таблица 1.2

Коэффициент

вытяжки

1-й переход 2-й переход 3-й переход

min

2,0–1,5 1,5–1,0 1,0–0,5 0,5–0,2 0,2–0,06

0,46–0,50 0,50–0,53 0,53–0,56 0,56–0,58 0,58–0,60

0,70–0,72 0,72–0,74 0,74–0,76 0,76–0,78 0,7–0,80

0,72–0,74 0,74–0,76 0,76–0,78 0,78–0,80 0,80–0,82

Относительная толщина А = (S / D) 100 %

4-й и последующие переходы

min

0,74–0,76 0,76–0,78 0,78–0,80 0,80–0,82 0,82–0,84

Для обеспечения гарантированной вытяжки на

i-м переходе необхо-

димо выполнение условия

mm

Г min

Напряженно-деформированное состояние при вытяжке без утонения стенок существенным образом влияет на изменение толщины готового изделия (рис. 1.16).

ΔS

, %

а б

Рис. 1.16. Изменение толщины при вытяжке осесимметричной детали без утонения

стенок: а – изменение толщины по сечению детали; б – сечение изделия в разрезе

Анализ изменения толщины

 (рис. 1.16, а) пока-

100 %

зывает, что максимальное увеличение толщины стенок может быть достигнуто на фланцевой части изделия (рис. 1.16, б), а утонение – в месте перехода от дна к стенке.

Рассмотрим напряженно-деформированное состояние в исследуемых сечениях в случае вытяжки с прижимом (рис. 1.17).

<<< < Предыдущая 12 / 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]