9. Расчет размеров заготовки при гибке.
Длина заготовки, необходимая для получения изогнутой детали требуемых размеров, определяется из условия равенства ее длины длине нейтральной поверхности деформаций Lнпд, т.е поверхности, на которой отсутствуют деформации.
Для определения длинны заготовки, контур детали разбивают на прямоугольные и криволинейные участки с постоянным радиусом кривизны. При этом длина заготовки определяется как сумма длин прямолинейных и криволинейных участков, причем длина криволинейных участков подсчитывается по нейтральной поверхности деформаций.
Где
– длина прямолинейных участков
– радиус нейтральной поверхности
деформаций (нейтрального слоя)
– величина угла изгиба, град.
Т.о., чтобы определить длину заготовки, необходимо найти радиус нейтральной поверхности деформаций , а затем определить длину изогнутого участка.
На
стадии упругопластического и плоского
чисто пластического изгиба, когда
радиус изгиба относительно велик ,
нейтральная поверхность деформаций
проходит через центр тяжести поперечного
сечения заготовки, и, в случае, если
поперечные сечения заготовки имеет
прямоугольную форму толщиной S,
то
(Где rв – внутренний радиус изгиба детали), а длина заготовки определяется путем развертки криволинейных участков детали по поверхности, проходящей через центр тяжести ее поперечного сечения.
На стадии объемного чисто пластического изгиба нейтральная поверхность деформаций смещается относительно срединной в сторону сжатых волокон заготовки, при этом величина смещения тем больше, чем меньше радиус изгиба rв. данное явление необходимо учитывать при расчете длин заготовки.
Радиус кривизны нейтральной поверхности напряжений при гибке можно определить из условия равенства наибольших радиальных сжимающих напряжений на этой поверхности
(3)
Где
- радиус нейтральной поверхности
напряжений
Rн и rв – наружный и внутренний радиусы изгибаемой заготовки.
Расчет по ф-ле (3) показывает, что при rв=S, =1,4S, а при rв=5S - =5,5S. В первом случае нейтральная поверхность смещена относительно срединной на расстояние 0,1S в сторону сжатых волокон; во втором случае нейтральная поверхность совпадает со срединной поверхностью.
Радиусы
кривизны нейтральной поверхности
деформаций можно определить, зная
коэффициенты смещения нейтральной
поверхности Х, значения которых зависит
от относительного радиуса изгиба
.
Коэф.
Смещения нейтральной поверхности Х
тем больше, чем больше относительный
радиус гибки. При
= 0,1, Х=0,3; при
= 5 – Х ~ 0,5.
Зная величину Х, можно определить радиус кривизны нейтральной поверхности деформаций:
(4)
Определив по ф-ле (4) радиус кривизны нейтральной поверхности деформаций, можно определить длину этой поверхности, а следовательно и длину всей заготовки.
10. Коэффициент вытяжки и его зависимость от различных факторов.
При операциях вытяжки нужно стремится к тому, чтобы на всех операциях происходило такое уменьшение поперечного размера изделия, чтобы напряжение в материале (при полном использовании его пластических свойств) не превосходило предела его прочности. Т.е. на каждой операции вытяжки нужно принимать максимально возможную степень деформации. Степень деформации при вытяжке определяют по формулам:
- для 1-й операции:
(1)
- для последующих операции:
(2)
Где
и
– степень деформации при вытяжке на
1-й и n-й операция;
F1, Fn-1, Fn – площади поперечного сечения вытягиваемого изделия на соответствующих операциях;
d1, dn-1, dn – внутренние диаметры изделия на соответствующих операциях;
m1, mn – коэф. Вытяжки на 1-й и n-й операциях (m<1)
К1В, КnВ – степень вытяжки- это величина, обратная к-ту вытяжки (Кв>1)
К-том вытяжки для первой операции m1, называют отношение внутреннего диаметра полого цилиндра d1, полученного вытяжкой, к диаметру плоской заготовки D
(3)
Для последующих операций к-т вытяжки определяется отношением последующего диаметра полого цилиндра к предыдущему, т.е
,
(4)
Т.к.
каждой степени деформации соответствует
определенная величина напряжений, то
из формул (1) и (2) видно, что к-т вытяжки
m (или степень вытяжки Кв)
следует подбирать такими, чтобы
напряжение, полученные при таком к-те
не превосходили
(временного сопротивления разрыву) для
заданного материала. Поэтому выбор
величины m является
отвественным моментом при проектировании
техпроцесса вытяжки.
Как показывает практика (в связи с упрочнением металла при холодной обработке давлением) к-т вытяжки увеличивается от одной вытяжной операции к другой. При этом величина задаваемых к-тов вытяжки определяет число и последовательность вытяжных операций.
Чем меньше к-ты вытяжки, тем лучше используется пластические свойства материала, и тем меньше потребуется вытяжных операций.
Величина наименьшего возможного коэффициента вытяжки m зависит от след. факторов:
Способа вытяжки (с прижимом или без) (при вытяжке с прижимом Кв больше, m меньше)
Качества материала, размера, состояния поверхности и т.д.
Толщины материала S и его относительной толщины S/D*100 (первая операция, или S/dn-1*100 - последующие)
Диаметр и форма изделия
Радиусное закругление кромок матрицы и пуансона rм, rn
Зазора между матрицей и пуансоном
Скорость вытяжки
Материала вытяжного штампа (сталь или чугун), состояния поверхности его рабочих частей, рода и степени смазки
Числа и порядкового номера вытяжной операции n.
Из практики известно, чем больше пластичность, толщина S и относительная толщина 100S/D или 100S/dn-1, тем меньший коэффициент вытяжки может быть принят.
Большие радиусы закруглений матрицы rм и пуансона rп дают возможность уменьшить коэффициенты вытяжки m.
Гладкая (полированная) поверхность штампа, небольшая скорость вытяжки, нормальный зазор между матрицей и пуансоном Zв и надлежащая смазка способствуют уменьшению коэффициента вытяжки.