Воронцов Теория штамповки выдавливанием (Воронцов А.Л. - Теория штамповки выдавливанием)

УДК 621.777.24 ББК 34.623.4 В75 Рецензент. член-корр. РАН, нрозр., д.т.н. Дмитриев А. М. В75 Воронцов А. Л. Теория штамповки выдавливанием. М.: Машиностроение-1, 2004. — 721 с. 1БВМ 5-94275-063-7 Изложены результаты теоретических н экспериментальных исследований существующих способов обьемной штамповки выдавливанием. Пркведены формулы и методы расчета основных технологических параметров этих способов с учегом исходной анизатропии свойств выдавливаемого материала деформационной анизотропии, упрочнения, а также упругих деформаций формообразующего инструмента. Уточнены важные положения теории обработки металлов давлением, относящиеся к кривым упрочнения, а также к учету влияния масштаба обрабатываемой заготовки и скорости деформации.

Приведены методы прогнозирования разрушения заготовки и анализа распределения волокон структуры в получаемых изделиях, образования угяжин н застойных зон. Показана возможность использования полученных закономерностей в качестве научных основ для разработки прогрессивной технологии, и приведены соответствующие примеры выполнения конкретных расчбтов. Даны рекомендации по методике проектирования и оптимизации технологических процессов штамповки выдавливанием.

Приведено бб8 сопоставлений результатов расчви с экспериментальными данными автора и ведущих специалистов в области выдавливания. Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, а также аспирантов и преполавателей, специализирующихся в области обработки металлов давлением. Ил. 208. Табл. 91. Библиогр, список 149 назв.

1БВХ 5-94275-063-7 Ос Воронцов А. Л., 2004 г. Л 2704030000 ЛР02041Я-97 ОГЛАВЛЕНИЕ 6 8 17 Условные обозначения. „ Предисловие.. Введение 24 26 27 28 29 1.7. Метод функции тока.. 33 34 36 43 56 69 69 83 89 107 Глава 1. 1лава 2. Глава 3 1лава 4 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ВйвДАВЛИВАНИЯ.... 22 1.1. Метод линий скольжения и метод жбстких блоков.... 23 1.2. Инженерный метод.. 1.3. Энергетический метод. 1.4. Метод визиопластичности..... 1.5. Метод конечных разностей....

1.6. Метод конечных элементов.... 1.8. Полуобратный метод........................,, „,. 1.9. Метод функции напряжений.................... МЕТОД ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ 38 2.1. Учет анизотропии деформируемого материала......... 39 2.2. Определение кинематического, напряженного и деформированного состояний..................., 2.3. Теорема о верхней оценке при схематизации очага пластической деформации с разрывами в нормальных составляющих скоростей течения......... 51 2.4.

Определение напряженно-деформированного состояния методом координатных сеток........... ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫДАВЛИВАНИЯ....... 3.1. Кривые упрочнения.............. 3.2. Коэффициенты трения.. 3.3. Неоднородность механических свойств...,....... 3.4. Скорость деформации и температурный эффект....... 94 ВЫДАВЛИВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАКАНОВ. 4.1. Напряженное состояние заготовки при свободном выдавливании анизотропного материала................ ... 120 ... 126 ... 129 ... 161 ...

175 211 253 256 266 316 372 379 407 458 467 482 485 493 500 500 513 530 Глава 5 Глава б Глава 7 Глава 8 4.2. Характеристики упругой деформации матрицы......... 115 4.3. Начальная стадия выдавливания............. 4.4. Стесненное выдавливание..................... 4.5. Деформированное состояние заготовки..... 4.6. Учет упрочнения.. 4.7.

Примеры практических расчетов. „„„,. „„ 4.8. Физические закономерности выдавливания 4.9. Выдавливание стаканов в незакрепленной матрице... 224 4.10. Выдавливание полых толстостенных деталей.......... 235 ПРОБЛЕМЫ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ВЫДАВ- ЛИВАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАКАНОВ......... 248 5.1. Анизотропия выдавливаемого материала................ 248 5.2. Застойная зона под торцом пуансона........ 53.

Утяжина на внешней кромке дна изделия............ 5.4. Макроструктура выдавленного изделия............... 5.5. Разрушение ВЫДАВЛИВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАКА- НОВ ИНСТРУМЕНТОМ СПЕЦИАЛЬНОИ ФОРМЫ 333 6.1. Выдавливание сферическим пуансоном.................. 335 6.2. Выдавливание пуансоном с радиусной фаской......... 362 6.3. Выдавливание коническим пуансоном с малым углом конусности................... 6.4. Выдавливание коническим пуансоном с произвольным углом конусности....., .... 6.5.

Выдавливание в конической матрице 6.6. Выдавливание ступенчатым пуансоном................... 413 ВЫДАВЛИВАНИЕ СПЛОШНЫХ СТЕРЖНЕЙ......... 450 7.!. Силовые параметры при свободном выдавливании.... 450 7.2. Силовые параметры и угяжнна при стесненном выдавливании.. 7.3. Деформированное состояние заготовки.......... 7.4. Прогнозирование разрушения....., „... „. „... „, 7.5. Выдавливание в оболочках 7.6.

Редуцирование. ВЫДАВЛИВАНИЕ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ....,... 8.!. Напряженное состояшзе заготовки.............,... 8.2. Деформированное состояние заготовки........., 8.3. Прогнозирование разрушения...................... 533 8.4. Редуцнрование на оправке... 545 8.6. Выдавливание колец с коническим отверстием......... 559 Х"лава 9, КОМБИНИРОВАННОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ............. 563 9.1. Выдавливание с раздачей заготовки..................,.... 563 9.2. Выдавливание стаканов со сферическим дном..........

577 9.3. Выдавливание стаканов с двусторонней полостью..... 584 9.4. Выдавливание стаканов с внутренним стержнем....... 590 610 Глава 10 10.4. Утяжина при выдавливании трубной заготовки....... 641 Глава 11 11.1. Выдавливание стаканов с активными силами трения 652 11.2. Кинематическое состояние заготовки н оптимальная скорость перемещения матрицы.........

662 11.3. Выдавливание стаканов с противонатяжением........ 669 ! 1.4. Выдавливание стаканов с кручением.................... 673 11.5. Работа деформирования и прочность пуансона при традиционном выдавливании и с кручением...... 694 11.6. Выдавливание сплошных стержней с кручением...... 699 710 721 Список л Сведен итературы. ия об авторе 8.5. Выдавливание изделий со ступенчатым отверстием 95. Выдавливание стаканов с наружным стержнем РАДИАЛЬНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ.................

10.1. Выдавливание сплошной заготовки............. 10.2. Напряженное состояние при выдавливании трубной заготовки .. 10.3. Деформированное состояние заготовки........ 10.5. Давление на стенку контейнера.................. 10.6. Прогнозирование разрушения...............,.... ВЫДАВЛИВАНИЕ С КОМБИНИРОВАННЫМ НАГРУЖЕНИЕМ.

.. 618 ... 618 620 ... 627 647 649 652 УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЯ ~опт е; о,а, ов ~а 1с„ 'т' М ч Р % 7 ф Я .О, д е 6,% скорость перемещения пуансона относительно выталкивателя; скорость движения образующейся стенки стакана относительно выталкивателя; оптимальная скорость перемещения матрицы при выдавливании с активными силами трения; скорость (интенснвность скоростей) деформации; накопленная деформация (степень деформации); относительная линейная деформация; напряжение текучести; предел текучести (начальное напряжение текучести); напряжения текучести анизотропного материала в осевом и радиальном направлениях; предел прочности; коэффициент анизотропии; коэффициент упрочнения; коэффициент обжатия; коэффициент трения по напряжению текучести; коэффициент Пуассона; модуль упругости; сила деформировання; удельная сила выдавливания упрочняющегося материала; угол конусностн рабочего торца пуансона в ', угол конусности матрицы в ', угол закручивания заготовки в радианах; площадь поверхности; объем; диаметры; основание натурального логарифма; температура в 'С; расхождение, вычисляемое по отношению к теоретической величине.

- удельная сила традиционного выдавливания; о, - удельная сила выдавливания с активными силами трения; д„- удельная сила выдавливания с кручением; дч, - удельная сила трения в канале истечения; р - максимальное давление на стенку матрицы; и - гидростатическое давление (среднее главное напряжение). Относительные величины геометрических параметров, отнесенные к радиусу рабочего пояска пуансона: осевая координата; радиальная координата; наружный и внутренний радиусы матрицы; рабочий ход пуансона; начальная высота очага пластической деформации; высота очага пластической деформации упрочнязощегося материала; начальная высота заготовки; текущая высота выдавливаемого материала; высота цилиндрической стенки стакана; критическая высота начала образования утяжины; высота профилированной части рабочего торца пуансона; радиус плоской части конического торца пуансона; радиус оправки; радиус фаски рабочего торца пуансона; упругая деформация (перемещение) инструмента под воздействием штамповочных напряжений.

Р йн1 й Ь Ьу Нс Н л, Ь„р "о г1 Л Относительные величины силовых параметров, отнесенные к напряжению текучести материала заготовки ПРЕДИСЛОВИЕ Штамповка выдавливанием является широко распространенной и высокоэффективной разновидностью технологии обработки металлов давлением. Используя операции выдавливания можно изготавливать большую номенклатуру самых разнообразных деталей, таких как крупнолитражные баллоны, специальные сосуды и емкости, поршневые пальцы для двигателей автомобилей, кольца подшипников, траки для гусениц тракторов и танков, снарядная заготовка и другие ответственные изделия.

При производстве бесшовных труб на трубопрокатных агрегатах с пнлигримовыми раскатными станами также применяется вьщавливание слитков диаметром до 630 мм на прессах силой 15 — 20 тысяч кН. Штамповка выдавливанием широко используется в автомобиле- и самолетостроении, в приборостроении и оборонной промышленности.

Интенсивное применение выдавливания во многих технологических процессах металлообработки вызвано такими преимуществами, как высокая производительность, низкая себестоимость изделия, большой коэффициент использования металла, высокие точность размеров и качество поверхности изделий, улучшение их механических характеристик, а также возможность автоматизации и механизации процесса. Зтн преимущества обуславливают то, что в целом ряде случаев, особенно прн крупносерийном и массовом производстве, выдавливание является наиболее рациональным способом получения изделий заданной формы. Изменение механических, а также физико-химических свойств металла в процессе его пластической деформации выдавливанием открывает дополнительные возможности создания максимально облегченных конструкций при нх заданной прочности и жесткости.