4. Расчет усилия штамповки

Расчетная температура для S=12 мм составляет 700°С, при этом

σ^t_B= 110 МПа

Р = n * σ * π * D_С * S * ln Dз/D_С (4.1)

где Р - усилие штамповки, Н;

n - коэффициент, учитывающий упрочнение металла и силы трения в штам­пе, n=1,5-2,0;

σ^t_B-придел прочности металла заготовки при расчетной температуре, МПа;

D - диаметр заготовки для днища, мм;

D_cp- средний диаметр готового днища, мм;

S - толщина днища, мм;

Р= 1,8*110*10³*3,14*1212*12*ln(1902/1212)=4078759Н=4078,8 кН

Следовательно, для штамповки днищ по заданию необходимо иметь гидравлический пресс мощностью не менее 4078,8 кН.

5. Конструкции и основные детали штампов

ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ВЫТЯЖКИ ДНИЩ

5.1 Расчет основных деталей штампа

5.1.1 Расчет матрицы

Рисунок 5.1 - Конструкция матрицы для расчета напряжений и размеров

Формула для определения внутреннего диаметра матрицы зависит также от того, какой диаметр днища необходимо получить близким к номинальному - внутренний или наружный. Для сосудов, работающих под давлением, обыч­но за номинальный размер принимается внутренний диаметр днища. В этом случае сначала определим диаметр пуансона в нижней его части:

Dпн = (Dв – 2h₁*tgα)*k_y (5.1)

где h₁- высота борта днища без припуска;

α- угол наклона конической части пуансона

k_у- коэффициент усадки днища, определяемый с помощью графика.

D_ПH=(1200-2^*80^*tg2,2⁰)*1,006=1201 мм

Определим диаметр пуансона в верхней части, где заканчивается ко­нусная часть:

D_пв=D_пн+2*tgα*(h₁+h₂+h₃)*k_y. (5.2)

где h₁- высота припуска на обработку по борту днища;

h₃ ,h₂ - дополнительная высота конической части пуансона для гарантирован­ного съема днищ с конической части в случае большей вытяжке изделия, чем расчетная, или увеличения диаметра заготовки. Величина h₃ для днищ диа­метром меньше 2000 мм принимается равной 20 мм.

D_пв=1201+2* tg2,2* (80+20+20)*1,006=1210 мм

Определяем внутренний диаметр матрицы:

Dмв=Dпн+2*tgα*(h₁+h₂)*k_y+2z, (5.3)

Примечание. k_у - определяется по графику как номинальная величина усадки.

Z – суммарный односторонний зазор между матрицей и пуансоном, определяемый по формуле:

Z=S*(1+n) (5.4)

D_MB=1201+2*tg2,2*(80+20)*1,006+2^*14,4=1237,53 мм

Остальные размеры матрицы определяются по таблице 5.1(3, 28)

Таблица 5.1 – Основные размеры матрицы, мм

Dмн		Нм		Нц			Нш		dц	h	a	b	c	l
2298		250		125			65		75	10	70	3	70	150

Рисунок 5.2 – Конструкция и основные размеры матрицы

Проверочный расчет проводим по следующей схеме.

1. Принимаем, что максимальные напряжения возникает тогда, когда направление усилия при штамповке составляет с плоскостью матрицы кольца угол 8...12°.Так как кольцо имеет небольшую высоту, то рассматриваем нагрузку на него как равномерно распределенное по контуру распорное усилие (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 – Расчетная схема матрицы

2. Определяем величину распорного усилия Q:

Q₁=(P*cosα)/2*sinα (5.5)

где Р - усилие штамповки

α =10°

Q₁=(4*10⁶ *cos10)/(2*sin10)=10,7*10⁶ Н

3. Удельное давление на единицу площади полукольца:

(5.6)

где Н_м=250мм - высота кольца матрицы

q₁=10,7*10⁶/(0,5*3,14*1237,53^*250)=22 Н/мм²

4. Тангенциальные напряжения на внутренней поверхности:

(5.7)

где k - отношение внутреннего диаметра кольца к наружному:

k=D_MB/D_MH=1237,53/2298=0,54 (5.8)

σ_2B= 22* (1+0,54²)/(1-0,54²)=42 Н/мм²

Тангенциальные напряжения на наружной поверхности:

σ_2H=q₁*2*k²/(1-к²) (5.9)

σ_2н= 22 *2*0,54² /(1-0,574²)=8,66 Н/мм²