Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (Попов Е.А. - Технология и автоматизация листовой штамповки - 2000), страница 2

В настоящее время практически все заводы, связанные с металлообработкой, в той или иной степени используют холодную листовую штамповку, причем диапазон размеров и форм штампуемых деталей весьма велик. Для штамповки используются самые разнообразные штампы, на которьгх выполняют операционную обработку заготовки и сборочные операции. Такие штампы позволяют обеспечить высокую производительность производства (несколько сот деталей в минуту). Широкое применение холодной листовой штамповки обусловило создание специализированных машин для штамповки.

Экономическая эффективность холодной листовой штамповки в производстве существенно зависит от технологических процессов, управления процессом деформирования, рационалъности конструхдви рабочих элементов штампов, механизации и автоматизации. Технологический процесс определяет формы и размеры заготовки, порядок ее доформирования, допустимую степень деформации, точность, конструкцию инструмента, возможность механизации и автоматизации. Обычно формоизменение не может быль осуществлено однократным деформированием заготовки и технологический процесс разделяется на операции.

Под операцией понимают деформирование заготовки, характеризующееся определенным типом формоизменения и схемой напряженного состояния. Операция может бъпь расчленена на переходы, которые, сохраняя признаки операции, имеют ограничения по допустимой степени деформации. Типы операций, исполъзуемых при холодной листовой штамповке, различаются в зависимости от схемы приложения внешних сил и формы исходной заготовки. Глава 1 ОБЩИБ ПОЛОЖБНИЯ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ равны примерно нулю), а зазор между пуансоном и матрицей составляет десятые или даже сотые доли от толщины заготовки.

Для формоизменяющих операций кромки пуансонов и матрицы имеют радиусы скруглений, значительно превышающие толщину заготовки, а зазоры обычно несколько больше толщины заготовки. 1.1. Классификация операций Все операции листовой штамповки целесообразно разделить на две группы.

К первой труппе относятся операции, при которых заготовка в процессе деформирования доводится до разрушения. Эти операции будем называть разделительными. Ко второй группе относятся операции, при хоторых деформированне заготовки не должно сопровождаться разрушением. Эти операции будем называть формоизмеюпощими. При операциях листовой штамповхи пластические деформации, обеспечивающие заданный характер формоизменения, обычно имеют место лишь в части заготовки, которую условимся называть очагом деформации.

При выполнении разделительшах операций стремятся х максимальной локализации очага деформации с тем, чтобы уменьшить искажения заготовки при деформировании и быстрее исчерпать ресурс пластичности. При выполнении формоизменяющих операций стремятся к увеличению размеров очага деформации с тем, чтобы уменьшить опасность разрушения. В классическом виде операции листовой штамповки выполняют с помощью двух рабочих инструментов — пуансона и матрицы.

Пуансоном называют инструмент, охватываемый заготовкой, а матрицей инструмент, охватывающий заготовву в процессе деформирования. Заметим, как это будет показано далее, что классическая схема может нарушаться и в процессе деформирования может участвовать один рабочий инструмент (пуансон или матрица). А кроме того, существуют и бесштамповые методы обработки листового материала. Степень локализации очага деформации зависит от размерных характеристик инструмента, в частности, от зазора между пуансоном и матрицей и от радиусов схруглення рабочих кромок пуансона и матрицы, Чем меньше зазор и радиусы округления рабочих кромок инструмента, тем больше лохвлизуетгл очаг деформации около рабочих кромок пуансона и матрицы.

Для разделительных операций стремятся иметь острые рабочие кромки (радиус округления кромок пуансона г, и кромок матрицы г„ 1.2. Условия пластичности при листовой штамповхе Операциям листовой штамповки соответствуют определенные схемы напряженного состояния. При разделительных операциях напряженное состояние объемное и приближенно соответствует деформированию сдвигом. При формоизменяющих операциях без принудительного утонения, за исключением гибки, схемы напряженного состояния в очаге деформации близки к схеме плоского напряженного состояния. При операциях с принудительным утонением схема напряженного состояния объемная.

Прн операциях гибки напряжения по толщине материала в очаге деформации переменны нс только по величине, но и по знаку, а схемы напряженного состояния могут быть объемнымн. Оценка характера схем напряженного состояния важна для установления условий перехода от упругих деформаций к пластическим. Для операции, при которых схемы напряженных состояний близки х плоским (одно из главных нормальных напряжений равно нулю, а два других постоянны по толщине), предельное состояние может быть охарактеризовано или шестиугольником (по гипотезе Треска-СенВснана) или эллипсом (по гипотезе Губера-Мизеса-Генки). Обозначим меридиональное напряжение через о, а тангенциальнос через о,, для осесимметричных условий деформирования эти напряжения являются главными. На ряс.

1.1 приведены кривая предельного состояния в координатах ог, па по вышеухазанным гипотезам, а также схемы напряженного состояния прн различных операциях листовой штамповки. На этом рисунке показано, что одноименные схемы отбортовки и обжима отличаются лишь знаком напряжений о, и оа. При отбортовке оба агн напряжения положительны (двухосное растяжение), а при обжиме оба напряжения отрицательны (двухосное сжатие). Для последнего случая условия пластичности, для перехода от упругих деформаций к пластическим необходимо, чтобы одно нз напряжений (по гипотезе Треска-Сен-Венана) достигло предела (напряжения) текучести. Так как мерндиональное напряжение в очаге яю1юрмацин на свободном крае равно нулю, то достичь предела Рис. Ьь Кривая ореаельааго састоаяиа текучести должно тангенциальное напряжение.

Тогда уравнение пластичности может быть записано в виде Здесь знак плюс — для отбортовки, а знак минус — для обжима. о,— напряжение, соответствующее переходу от упругих деформаций к пластическим при линейной схеме напряженного состояния, которое определяется состоянием материала и, в частности, его упрочнением в результате холодной деформации. Схемы напряженного состояния для вытяжки н ридачи разнонменны н отличаются только знаками соответствующих напряжений.

Для этих операций уравнение пластичности может быть записано в виде о — оа --. + а„,. (1.2) Здесь знак плюс — для вытяжки, а знак минус - для раздачи. Такое напряжение о„которое может изменяться в процессе деформирования, будем называть напряжением текучести, в отличие от предела текучести (о, — физический предел текучести и о„- условный предел текучести), который определяется по результатам испытаний на растяжение и характеризует сопротивление началу пластических деформаций исходного материала при данных условиях испытаний. Заметим, что при штамповке неосеснмметричных деталей схемы напряженного состояния в очаге дефорыации могут быть различными в различных его участках.

Так, например, при вытяжке деталей с различным знаком кривизны а плане (в виде восьмерки) схемы напряженного состояния фланца могут изменяться от схемы, характерной для вытяжки (на выпуклых участках наружного контура), до схемы, характерной для отбортовки (на вогнутых участках контура в плане). Прн всех операциях листовой штамповки поле напряжений и деформаций в очаге деформации неоднородно, т.е. напряжения в очаге деформации явлаются функцией координат в каждый момент доформирования, а кроме того, они могут изменяться во времени по мере деформирования заготовки.

Значение и распределение напряжений в очаге деформации зависят от многих факторов, связанных с размерными характеристиками заготовхн и инструмента, с контактными условиями деформирования, с температурно-скоростными условиями деформврования и т.п. Степень допустимого формоизменения в формоизменяющих операциях листовой штамповки ограничивается или разрушением заготовки, нли потерей ею устойчивости, приводящей к недопустимому искажению формы. В ряде случаев степень допустимого формоизменения определяется напряжением о,,„, действующим иа границе очага деформации с лсдеформируемой частью заготовки (опасное сечение, по хоторому может возникнуть разрушение).

Чем больше потребное формоизменение и чем меньше допустимое формонзменение, тем больше переходов необходимо для изготовления заданной детали. Для каждой операции степень допустнмого формои вменения является функцией ряда переменных. Приближенно основными факторами, влияющими на допустимое формоизменение, можно считать: 1) размерные характеристики заготовки (Р,); 2) размерные характеристики инструмента (Р;1; 3) условия контахтного трения (р); 4) температурные условия деформирования (1'); 5) скоростные условия доформирования (т); б) штамлуемость как способность материала деформироваться беэ разрушения (Ш).