Воронцов Теория штамповки выдавливанием (1245676), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Затем 0 определяем рабочий ход, 0,2 0,4 О,б 0,8 е при котором поле деформа- ций в области, примыкаюРис. 9.17. К ивах щей к стенке матрицы, стастапи 15Х новится стационарным: а„=1,037. Так как а>а, то принимаем а~=О и по формуле (4.152) находим е;а=0,640, после чего определяем ел=0,320. Затем по формуле (4.158) вычисляем ел=0,940 н находим среднюю величину накопленной деформации во всем очаге с,=0,835.
По формуле (3.3) вычисляем относительную деформацию в=0,566, после чего по кривой упрочнения стали 15Х на рис. 9.17 (соответствует кривой 1, приведенной на рис. 42, с. 65 справочника [1321) находим напряжение текучести а,=750 МПа. По выражению (4.161) определяем а,=0,673, и так как а>а,а, по формуле (4.163) вычисляем д,р=0,146. Затем с учетом критерия (9.32), в который вместо Ь подставляем Ь„, по формуле (9.33) находим относительную удельную силу выдавливания 9=3,388, после чего находим натуральное значение удельной силы выдавливания: дг= 2541 МПа. Таким образом, расхождение 8=8,3%.
ренним стержнем в донной части 1132]. Наиболее эффективным способом изготовления таких деталей является комбинированное выдавливание полым пуансоном (рис. 9.18). Снижение удельной силы расширяет технологические возможности процесса по сравнению с традиционным выдавливанием, позволяя за один переход получать изделия большей геометрической сложности при достаточной стойкости штампового инструмента. Рис. 9.И.
Выдавливание стакана с внутренним стержнем Выдавливание полым пуансоном имеет важное значение и для трубной промышленности, в которой используется выдавливание (прошнвка) слитков для получения заготовок труб. Г1ри традиционном выдавливании центральная ликвационная зона слитка выдавливается в стенки стакана. что в дальнейшем приводит к увеличению дефектов (пленообразованию) на внутренней поверхности готовой трубы. Для повышения качества труб ответственного назначения перед вы- 591 давливанием иногда производится высверливание части дефектной осевой зоны слитка.
Эта операция требует дополнительного дорогостоящего оборудования, снижает производительность и приводит к необратимым потерям легированной стали. Как показали В. Я. Осадчий н И. И. Бурнашев, более эффективным путем повышения качества трубной заготовки является выдавливание полым пуансоном„позволяющее совместить процесс образования стакана с удалением внутренних дефектных зон слитка.
Упомянутыми авторами совместно с Б. Г. Каплуновым выполнено численное исследование частного случая выдавливания стакана со сплошным внутренним стержнем. Для решения задачи использован метод конечных разностей, имеющий еще более крупные недостатки, чем вытеснивший его в настоящее время метод конечных элементов (раздел 1.1). Получение формул для аналитического определения напряженного состояния заготовки при выдавливании стакана со сплошным внутренним стержнем ранее не производилось. А общий случай выдавливания стакана с полым внутренним стержнем (рис. 9.18) не рассматривался даже и численным методом. Таким образом, разработка теории комбинированного выдавливания полым пуансоном стаканов с внутренним стержнем с целью создания методов расчета основных технологических параметров процесса является весьма актуальной.
Для теоретического анализа используем расчетную схему, показанную на рис. 9.18. В этой схеме очаг пластической деформации представлен в виде четырех областей: из областей 1 и 2 металл течет во внутренний стержень, а из областей 3 и 4 — в стенку стакана. Важнейшей характеристикой процесса является радиус границы между этими областями Я„методика определения которого будет изложена ниже. Из сравнения областей 1 и 2 рис. 9.18 с рис. 8.1 видно, что напряженное состояние в этих областях определяется формулами раздела 8.1.
Из сравнения областей 3 и 4 рис. 9.18 с рис. 8.13 видно, что напряженное состояние в этих областях 592 (9.34) Величина относительной удельной силы, действующей на пуансон в области 4, с учетом выражения (8.125) определена формулой: Если Ь!>Н (рис. 9.18), то в областях 3-4 имеет место стесненное выдавливание, н следует принимать Ь~=Н. Высота пластических областей 1-2 с учетом выражения (8.33) находится по формуле: . (9.36) Величина относительной удельной силы, действующей на пуансон в области 2, с учетом выражения (8.36) определена формулой: чг г г 1~)1г "~ )+ 1,1 я г — г1~ (0,5+ц го)(К ~+г1 -2го ) à — г о 593 определяется формулами раздела 8.5. Учтя отличия в схематизации, приводящие к соответствующему изменению расчета относительных геометрических параметров, можно получить следующие результаты.
Высота пластических областей 3-4 с учетом выражения (8.126) вычисляется по формуле: (О 5+ (г, ) Я ',. ! и ' — О 75 + й ,'г, ' — О 25»' г П (г -;-')й, В формулах (9.36)-(9.37) значение расчетного коэффициента трения )тз' аналогично рис. 8.2-8.5 выбирается в зависимости от типа применяемой оправки: при закрепленной оправке Нр'=р1, при незакрепленной оправке пз'=О, при выдавливании с принудительно перемещаемой в сторону исте- чениЯ опРавкой Рг'= — )зз.
Если )г|~Н, то в областях 1-2 имеет место стесненное выдавливание, и следует принимать Ь=о. Величина относительной удельной силы выдавливания, действующей на весь пуансон, вычисляется по формуле: гь(1 — Я„')+ гг~(!гз — ~~) (9.38) 1 — г .г ! Величина й, определяется из условия минимума выражения (9.38). Получающееся уравнение не может быть решено в квадратурах, в связи с чем необходимо проводить минимизацию численным методом. Ниже приведена программа на языке «Бэйсик» для определения величины А, н других параметров выдавливания стаканов с внутренним стержнем.
Расшифровка входящих в программу обозначений 1 ИМ КЗ(102),Н1(102Щ1(102),Н2(102Щ2(102)Д(102) 2 ПЧР(ЗТ "К =";К 3 ПЧР(!Т "г!=";К! 4 ПЧР1!Т "го=";КО 5 ПЧР(ЗТ "Н =";Н 594 61ХР()Т "М =";М 7 1ХР()Т "М1=";М1 8 !ХРИТ "М2=";М2 9 ()(0)=100 1О Х=К'2 11 У вЂ” К)л2 12 У.=КО "2 13 ГОК 1=1 ТО 101 14 КЗ(1)=1-0.01*(1-К1)*(11 15 З=КЗ(1) 16 ~3=,1л2 17 Т1=(0.5+М1)*(1-4*11+() "2*(3-4*1.ОО(Л)))/(2*(1-Щ 2) 18 Т2=(Х-1)/(1+2*М~К) 19 Н1(1)=Я~К(Т1*Т2) 20 1Г Н1(1)>Н ТНЕХ Н1(1)=Н 21 (31(1)=1. 1 Я(2+1.ОО(К)+0.5 *Н1(! )/Т2+0.5 "Т1/Е1 1(1)+ М*К/(1+М*К)) 22 ТЗ(0.5+М2*КО)к(1)+У-2*2)/(У-Л)-(0.5-М1)*К! 23 Г=13-У 24 Т4 — (О 5+М1)*((Г2э(1 ОС(У/К1) О 75).ЧЛЕНУ 0 25~У~2)хК1/Г 25 Н2(1)=8ОК(Т4/ТЗ) 26 1Г Н2(1)>Н ТНЕХ Н2(1)=Н 27 О2(1)=1.1~(1.5 "Г+()Ч.ОО(3/К1)+ТЗ*Н2(1)+Т4/Н2(!))/Г 28 Я(1)=(О1(!)*(1-1))+О2(1)*Г)/(1-У) 29 1Г О(1)>=О(1-1) ТНГХ 31 30 ХЕХТ1 3! РК!ХТ Об)ХО "Кг=№.№№№ 61=№.№№№ 91=№.№№№ Ъ2=№.№№№ 92=№.№№№ ц=№.№№№";КЗ(1-1).Н1(1-1),О1(1-1),Н2(1-1),()2(1-1) О(1-1) 32 ЕХ0 При вероятности стесненного выдавливания в и.
5 программы вводится значение У. соответствуюшее моменту окончания выдавливания. При свободном выдавливании вводится условное Н=2. При выполнении практических расчетов в случаях вылавливания стаканов со сплошным стержнем (г,>=-0) или использования незакрепленной (свободноплавающей) оправки можно руководствоваться табл. 9.4. полученной с помошью приведенной программы. 595 Тпблица Р.б. Величина относительного радиуса границы Я„ прн п=р~=й,1 н и,'=О 1,3 1,4 1,5 1,2 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 0,240 0,224 0,216 0,328 0,264 0,216 0,216 0,216 0,216 0,216 0,2 0,0 0,216 0,216 0,304 0,248 0,216 0,216 0,1 0,496 0,412 0,363 0,363 0,363 0,0 0,370 0,356 0,3 0,482 0,405 0,356 0,363 0,363 0,1 0,342 0,447 0,377 0,356 0,349 0,520 0,502 0,342 0,342 0,496 0,502 0,342 0,342 0,342 0,2 0,502 0,508 0,550 0„514 0,520 0,0 0,628 0,4 0„544 0,514 0,502 0,496 0,496 0,496 0,502 0,508 0,514 0,1 0,622 0,532 0,484 0,490 0,496 0,2 0,604 0,502 0,460 0,460 0,466 0,496 0,472 0,3 0,556 0,625 0,650 0,645 0,665 0,0 0,735 0,660 0,625 0,640 0,650 0„660 0,665 0,1 0,730 0,5 0,630 0,620 0,615 0,605 0,615 0,620 0,625 0,605 0,605 0,630 0„640 0,650 0,655 0,2 0,720 0,700 0,635 0,600 0,615 0,620 0,625 0,3 0,655 0,600 0,580 0,575 0,570 0,570 0,575 0,580 0,585 0,590 0,4 0,744 0,740 0,744 0,736 0,740 0,748 0,756 0,748 0,756 0,768 0,780 0,0 0,816 0,764 0,796 0,740 0,780 0,768 0,1 0,816 0,760 0,792 О,б 0,756 0,736 0,732 0,736 0,740 0,748 0,772 0,760 0,2 0,808 0,784 0,728 0,724 0,712 0,708 0,724 0,748 0,732 0,740 0,712 0,720 0,748 0,3 0,800 0,760 0,772 0,708 0,748 0,728 0,4 0,784 0„732 0,736 0,676 0,680 0,684 0,688 0,696 0,696 0,680 0,676 0,5 0,744 С достаточной точностью для практических расчетов удельной силы величина Я„может быть также определена по следующей приближенной формуле: Ф -~о 1+ ~~ го (9.39) Если бы определение исходных параметров выдавливания было исключительно точным, и в процессе выдавливания коэффициенты трения не менялись, то величина Я„также была бы достаточно точной и постоянной, и высоты стенки 596 0,232 0,224 0,384 0,370 0,377 0,363 0,502 0,490 0„472 0,466 0,640 0,630 0,635 0,625 0,216 0,216 0,356 0,363 0,356 0,356 0,484 0,484 0,460 0,460 0,630 0,635 0,625 0,635 выдавливаемых стакана и стержня (рис.
9.18) можно было рассчитать по следующим зависимостям: ~г Я~ -1 (9.40) ~г гО С2 2 2З' й '0 (9.41) Однако на практике данные условия не выполняются (причина этого будет показана в конкретных примерах), в связи с чем подобные расчбты не являются надежными и не могут быть положены в основу проектирования технологического процесса. Таблица Р.5.
Сравнение относнтельнык удельных снл траднцв- онвого и комбинированного выдавливания в зависимости от относительного радиуса матрацы Я ири в=12,=0,1 597 В табл. 9.5 представлено сопоставление расчдтньгх значений относительной удельной силы традиционного выдавливания (значения взяты из табл.
4.8) и выдавливания со сплошным внутренним стержнем. Видно, что при выдавливании тонкостенных стаканов комбинированное выдавливание позволяет снизить удельную силу на 10-15%, что полностью совпадает с экспериментальной оценкой, приведенной на с. 185 справочника 11321. Совпадает с этой оценкой и то,что закономерность изменения удельной силы прн наличии внутреннего стержня аналогична традиционному выдавливанию и имеет экстремум в зависимости от относительного радиуса матрицы Я. Из табл. 9.5 также видно, что эффект снижения Таблица 9.6. Сравнение расчетных н зксиернмеитааьных значений удельной силы холодного выдавливании стаканов с внутренним стержнем из стали 1О нри гд=О, !з=р,=й,! и х=! 122, определен минимизацией) 6! я, 9,, МПд 9, МПа 9' а„ МПа 3,327 2029 1лб 32 0,798 0.382 3,309 0,550 610 0,402 0.029 0.352 3,321 0,031 3.630 0,400 ЗЗ43 2073 310,858 !.30 0,576 620 2050 0.319 3.348 0,3 0,930 3.373 2125 2100 1,25 0,605 630 0,398 0,032 3.686 1,2 ,29 1,020 0,281,!40 0,639 650 0,680 690 0,396 0,284 3,398 0,240 3.475 0,034 3,746 3.425 2226 3.517 2427 2200 1,2 417 0,041 3.877 2400 1,15 Реи!ецпе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
