Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 35

Опасность разрушения заготовок устраняюттакже закруглением кромок пуансонов и матриц радиусомr = (5…10)s и применением смазок для уменьшения сил трениямежду поверхностями заготовок и инструмента.Отбортовка – операция получения борта (горловины) в плоской или пространственной заготовке путем вдавливания в отверстие матрицы части заготовки с предварительно пробитым отверстием (рис. 19, г). Допустимое без разрушения формоизменениехарактеризуют коэффициентом отбортовки Ko = dб/do, где dб –диаметр борта, do – диаметр отверстия в плоской заготовке.

Коэффициент Kо зависит от механических свойств заготовки и ее относительной толщины s/do и обычно составляет 1,2…1,8.Обжим – операция, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полой цилиндрической заготовки путем заталкивания ее в сужающую полость матрицы (рис. 19.1, д).Допустимое формоизменение при обжиме ограничивается неразрушением заготовки, а потерей ее устойчивости в процессе201деформирования.

Основным видом потери устойчивости является образование складок. При этом возможно образование кольцевой складки в цилиндрической недеформированной части заготовки или продольных складок в очаге деформации. Обычно заодин переход можно получить изделие с диаметром краевогоучастка d = (0,7…0,8)Dзаг. Складки обычно устраняют подпоромстенок заготовки.Формовка – операция получения местных углублений и выпуклостей в листовых и пространственных заготовках (рис.

19.1, е).При формовке очаг деформации охватывает часть заготовки, противостоящую полости матрицы. Схема напряженного состояния близка к схеме двухосного растяжения, и формообразование осуществляется за счет утонения заготовки. Высота получаемого углубленияh ограничивается возможностью разрушения заготовки в местахнаибольшего утонения и существенно зависит от механических характеристик деформируемого материала.Допустимое значение h возрастает с увеличением толщины заготовки при прочих равных условиях.

Максимальная глубина полости, образованной в условиях двухосного растяжения, можетдостигать h = 3s.Формовку применяют для получения мембран с кольцевымирифлениями, ребер жесткости в оболочках, а также для изготовления изделий сложной несимметричной формы.Во всех рассмотренных операциях листовой штамповки скорость деформирования (скорость перемещения деформирующегоинструмента) достигает сравнительно небольших значений.

Так,при штамповке на гидравлическом прессе скорость ползуна прирабочем ходе находится в пределах 0,001…0,1 м/с, ползуна кривошипного пресса – 0,3…1 м/с, бабы листоштампованного молота – 3…4 м/с.При высокоскоростных способах штамповки скорость перемещения заготовки достигает 300…400 м/с. В этих условиях углеродистые и легированные конструкционные стали, а также пластичные сплавы цветных металлов значительно повышают пластичность, что увеличивает их допустимое формоизменение.

Однако у труднодеформируемых сплавов повышение пластичностине наблюдается. Наиболее широкое применение в промышленности получили следующие способы высокоскоростного деформирования: штамповка взрывом, электрогидравлическая и электромагнитная штамповка.20219.3. Конструирование технологичных изделий,изготавливаемых листовой штамповкойИзделия в зависимости от формы разделяют на плоские, получаемые с помощью разделительных операций; изделия, изготавливаемые операцией гибки; полые оболочки, получаемые формоизменяющими (вытяжными) операциями; изделия сложной формы,изготавливаемые с помощью разделительных и формоизменяющих операций.

При проектировании этих изделий должны бытьвыполнены следующие требования:− механические свойства ма териала исходной заготовки (листа, трубы) должны соответствовать требованиям прочности, жесткости изделий;− свойства материала загото вок, подвергаемым разделительным операциям должны быть хрупкими, т. е. δ < 3 % и σт/σв ≥ 0,8;− при формоизменяющих оп ерациях целесообразно применятьматериалы, для которых δ > 18 % и σт/σв ≤ 0,65.− коэффициенты формоизмен ения (K, Kо и др.) должны быть такими, чтобы оболочка могла быть изготовлена за один переход;− размеры заготовок должны быть заданы с учетом возможностей имеющегося оборудования;− при конструировании дета лей следует предусматривать максимальное использование материала;− целесообразно, чтобы фор ма детали была симметричной относительно одной или нескольких осей;− унификация и стандартиза ция элементов конструкции детали должны обеспечивать сокращение номенклатуры технологической оснастки и многократное использование ее компонентов;− необходимо унифицироват ь и уменьшить ассортимент применяемых толщин и марок материала заготовок (листов, труб) сцелью снижения себестоимости изготовления деталей.19.4.

Технологические требования к конструкции деталейТехнологичность конструкций плоских изделий. Технологические требования определяются особенностями процесса разделения и механическими свойствами исходной заготовки. Требованияк материалу заключаются в том, чтобы при выполнении этих операций получать высокую точность размеров изделий и качествоповерхностей резания по толщине.При прямолинейной отрезке на ножницах ширина получаемойполосы не должна быть менее двух толщин. В противном случае203поперечное сечение изделия будет значительно деформировано.Шероховатость поверхностей разделения по толщине неодинаковаи изменяется в пределах от Ra 2,5…1,25 мкм в зоне среза до Ra 40……10 мкм в зоне скола.

Точность отрезки соответствует 11–14-муквалитетам в зависимости от условий выполнения операций.Наибольший коэффициент использования материала обеспечивается при контуре заготовки, ограниченном прямыми, и форме, приближающейся к прямоугольной. Минимальные размеры перемычек,пазов, расстояний между отверстиями в изделиях, получаемых вырубкой, составляют: для углеродистых и легированных сталей h =2,25s; для меди, латуни и алюминиевых сплавов h = 1,2s, где s – толщина материала (рис.

19.2). Радиус сопряжения R при α ≥ 90º долженбыть не менее 0,25s, а при α < 90º – R > 0,5s.Рис. 19.2. Плоская деталь, полученная с использованиемразделительных операцийМинимальные относительные размеры пробиваемых отверстийобычной точности даны в табл.

19.1. Наименьшие расстояния между пробиваемыми отверстиями, а также между контурами заготовки и отверстиями, указаны на рис. 19.3.Таблица 19.1Минимальные относительные размеры отверстийФорма отверстияМатериалдеталиОвальная, c/sКвадратная, a/s Прямоугольная, b/s Круглая, d/s1,41,21,51,1СтальЛатунь0,90,91,00,5Алюминий0,70,60,80,5Обозначения: a – длина стороны квадрата; b – минимальный размер прямоугольника; d – диаметр круга; с – минимальный диаметр овала; s – толщина детали.204Рис.

19.3. Минимальные расстояния между пробиваемыми отверстиями,а также между контуром детали и отверстиями:a – m ≥ s; б – m ≥ (1,5… 2,0)s; в, г – m ≥ (0,8… 0,9)s;д – d ≤ d1 – 2r; D1 ≥ d1 + 2s + 2r1 + d2; D ≥ D1+3s + d2; е – m ≥ 0,5d + rТехнологичность изделий, получаемых с использованием операции гибки. В зависимости от размеров, формы и материала деталей требований к их точности гибку осуществляют в штампах напрессах и на специализированных гибочных станках. Высота отгибаемой полки должна быть не менее удвоенной ее толщины205(рис. 19.3, е).

Радиус гибки r принимают в 2–4 раза больше минимального rmin для соответствующей заготовки из-за случайных колебаний механических свойств. Для предотвращения искаженияформы отверстия, расположенного вблизи места гибки, пробивкуследует осуществлять после гибки.Технологичность полых оболочек, получаемых формоизменяющими операциями. При конструировании детали следует избегать неоправданного усложнения ее формы. К наиболее простым для изготовления относятся цилиндрические оболочки, аболее сложными являются ступенчатые в виде тел вращения икоробчатые.Особенности деформирования заготовок при вытяжке обусловливают определенные требования к правильному выбору радиусов сопряжения дна, стенок и фланцев, а также соотношенийразмеров поперечных сечений и высоты детали.

Радиус сопряженияфланца со стенкой принимают равным Rm ≥ (2…8)s, радиус сопряжения дна со стенкой Rn ≈ 0,7Rm (рис. 19.4). При этом необходимостремиться к конструированию детали минимальной высоты.Рис. 19.4. Заготовка и оболочка, полученная операцией вытяжкиВ детали следует избегать глубоких вытяжек (H > 2D) с широким фланцем (Dфл > 3D). Кроме того, необходимо предусмотреть, чтобы дно и фланец были плоскими, а боковые поверхностицилиндрическими. Изделия, полученные вытяжкой с утонениемисходной заготовки, отличаются тем, что толщина стенки всегдаменьше толщины дна. При этом необходимую высоту оболочки206достигают за меньшее число переходов, чем при обычной вытяжке.

Шероховатость поверхности наружных стенок соответствуетпараметру Ra 0,32…0,08 мкм (для исходной поверхности листапосле холодной прокатки Ra 2,5 мкм). При вытяжке с утонениемполучают точность поперечных размеров в пределах 6–9-го квалитетов.При конструировании оболочек, изготавливаемых формовкой,необходимо учитывать возможность разрушения заготовки в процессе деформирования.Высота углубления существенно зависит от отношения толщины заготовки к ее поперечным размерам. Для исключения операции обрезки после формовки крупных элементов предпочтительноисходный контур заготовки задать концентрично контуру формуемого элемента. Шероховатость поверхности образованных ребер ухудшается по сравнению с параметрами листовой заготовки.Использование трубных заготовок вместо листовых во многих случаях позволяет снизить расход материала и трудоемкостьих изготовления.