Воронцов Теория штамповки выдавливанием (1245676), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Принимая Ь|=Н=0,13, по формулам (9.35)-(9.38) последовательно вычисляем: 9~=3,928, Аз=0,080, 9з=4,673, 9=4,120. Таким образом, расхождение 8=1,9%. Пример 9.4.3. Найти относительные значения высот стенки стакана н стержня при Я=1,1, г1=0,3, ге=0,24, а=0,27 и сравнить расчйтные значения с экспериментальными Ьы ~=1,30 и Ьс2~=1,09. Решение. Бербм нз табл.
9.10 найденное при ц=1г~=0,1 значение Я,=0,412. после чего по формулам (9.40Н9.41) находим: Ам=1,337, 6=2,854 и 71С2=0,935, б=1б,б~/о. Припер 9.4.4. Найти относительные значения удельной силы выдавливания и высот стенки стакана и стержня при параметрах„указанных в предыдущем примере, приняв р=р,=0,2. Решение.
С помощью вышеприведенной программы находим Я,=0,433, после чего по формулам (9.34Н9.38) последовательно вычисляем: 61=0,191, 9~=3,946, Аз=0,035, 92=4,341, 9=3,988. Сравнивая с экспериментальным значением в табл. 9.10, находим расхождение 5=4,7'Ь. Затем по формулам (9.40Н9.41) находим: Ам=1,315, 6=1,1',о и Ь,з=1,082, 6=0,7'Ъ Сопоставление результатов, полученных в примерах 9.4.3, 9.4.4 и табл. 9.10, позволяет сделать важные выводы. Принятое изменение коэффициентов трения и соответствующее изменение величины Р, существенно не отразились на точности расчета величины относительной удельной силы выдавливания д, которая и в том, и в другом случае хорошо сходится с экспериментальным значением.
Но сравнительно небольшое изменение Я, привело к значительному изменению в оценке высот стенки стакана и стержня. Таким образом, расчетное определение этих высот является крайне нестабильным и, соответственно, мало надежным. Следует также учесть, что с увеличением величины рабочего хода з ошибка в определении этих высот при колебаниях точности определения 11, будет возрастать. А эти колебания неизбежны вследствие изменения по ходу выдавливания коэффициентов трения.
а также упрочнения. По ходу выдавливания смазочный слой на поверхности контакта заготовки с торцом пуансона непрерывно истощается. А на поверхности контакта пластической области заготовки с матрицей происходит обновление смазочного слоя за счет вовлечения новых участков при постепенном смешении пластической области вниз, Это обуславливает более медленный б04 рост по ходу выдавливания коэффициента трения ц по сравнению с 1з~ . Если с помощью вышеприведенной программы определить радиус границы Я„для Я=1,2, г~=6,35, га=О, и=0,1, то получится, что при у~=0,1 Я„=0,486, при у~=0,3 Я, =0,480, при 1ц=0,5 А„=0,473.
Уменьшение Я, при увеличении 1ц означает, что при данных геометрических параметрах интенсивность течения металла в стержень по ходу выдавливания будет уменьшаться, а в стенку стакана — увеличиваться. Это хорошо подтверждается экспериментально. В верхнем ряду на рис. 9.19 стакан посередине и крайний слева имеют одинаковые поперечные размеры, соответствующие относительным параметрам выполненного расчйта. У среднего стакана (то есть при меньшем рабочем ходе) рост высоты стержня немного опережал рост высоты стенки. У крайнего левого стакана (при значительном увеличении рабочего хода), наоборот, рост высоты стержня отстал от роста высоты стенки. Для сведения укажем, что видимый у левого стакана раструб верхней части стенки обусловлен тем, что эта часть вылила за пределы полости матрицы и подверглась раздаче коническим переходным участком пуансона.
В связи с изложенным мы не можем рекомендовать для выполнения практических расчетов высот стенки и стержня ни формулы (9.40)-(9.41), ни приводимые иногда в литературе эмпирические формулы, которые по тем же причинам могут давать достаточно точные результаты лишь в условиях, полностью идентичных тем, при которых они получены.
Этот вывод в еще большей степени относится к выдавливанию стаканов с наружным стержнем, рассматриваемому в разделе 9.5. Возможность управления течением металла при выдавливании полым пуансоном определяется соотношением удельных сил, требующихся для выдавливания металла в стенку или стержень. Уменьшая одну силу по отношению к другой, можно обеспечить соотношение высот стенки и стержня в соответствии с требуемой геометрией изделия. Для этого можно использовать активные силы трения, например, принудительно перемещать матрицу вверх, интенсифицируя 605 образование стенки стакана; при выдавливании полого стержня можно принудительно перемещать оправку, интенсифицируя образование стержня. Недостатком такого способа является необходимость использования специализированного оборудования. Более доступным спосо- бом является подбор геомет- ! рии рабочего торца пуансона, 1 кк например, величин наружного ! и внутреннего радиусов скруг- ! 'ч ~ ления (рис.
9.20„слева). Вме! сто радиусов можно нспользо- 1 вать конические поверхности ! 1рис. 9.20, справа) или комбинацию того и другого. Рис. 9.2О. Варианты геометрии Приведем пример. Пусть рабочего торца пуансона требуется интенсифицировать течение металла во внутренний стержень при 11=1,9, г~=0,3, гб=О, )г=р~=0,1. Используем для этого пуансон на рис. 9.20, справа. Из табл. 9.4 видно, что в этом случае )г,= — 0,363. Таким образом, соотношение, определяющее удельную силу выдавливания во внутренний стержень, )г, /г~ =1,2.
Теоретически для такого соотношения в соответствии с табл. 7.10 оптимальным углом, при котором сила выдавливания стержня будет минимальна, является у=15'. Именно такой угол для указанных параметров найден экспериментачьно И. И. Бурнашевым и рекомендован для внедрения в промышленность при прошивке слитков. Эксперименты показывают гсм. выдавленный А.
М. Дмитриевым и А. Л. Воронцовым стакан из стали 10 на рис. 9.21), что при традиционном выдавливании пуансон стремит.- ся принять эксцентричное положение. что увеличивает разностепность стакана по ходу выдавливания и требует применения центрирующих приспособлений 1см., например. работу [148]). Напротив. полый пуансон при выдавливании проявляет боб свойство самоцентрирования.
И. И. Бурнашевым экспериментально установлено уменьшение разностенности стаканов на 8-12% при выдавливании полым пуансоном по сравнению с выдавливанием сплошным. Рис 9.21. Увеличение разно- Рис. 9.22. Уменьшение разностенностн стакана по ходу тра- стенностн стакана по ходу выдиционного выдавливания давливания полым пуансоном Убедительная теория, объясняющая указанные явления, в литературе отсутствует. Существует лишь объяснение явления самоцентрирования при выдавливании полым пуансоном тем, что роль центрирующего элемента выполняет выдавливаемый стержень, являясь как бы жесткой направляющей.
Если бы это объяснение было правильным, то при эксцентричной установке полого пуансона появившийся эксцентричный внутренний стержень должен был бы сохранить заданное эксцентричное положение пуансона до самого конца вьщавливания. Однако серия выполненных А. М. Дмитриевым экспериментов показала прямо противоположный результат. В эксперименте на верхнем торце заготовки специально вытачивалось направляющее углубление, имеющее значительный эксцентриснтет относительно оси заготовки (рис. 9.22).
В это углубление устанавливался полый пуансон, имеющий возможность самопроизвольного смещения в поперечном направлении. После этого производилось выдавливание, по ходу которого наблюдалось значительное перемещение пуансона в сторону оси заготовки и соответствующее уменьшение заданной исходной разностенностн. Изложим нашу теорию данных явлений.
Сначала рассмотрим традиционное выдавливание сплошным пуансоном (рис. 9.23). Допустим, что из-за неточной установки или неоднородности механических свойств заготовки пуансон получил некоторое смещение влево от оси симметрии. Соответственно, уменьшится левая часть зазора истечения, и увеличится правая. Вследствие этого затруднится истечение металла в левой части заготовки, и облегчится в правой, что, соответственно, вызовет повышение удельных сил д„, действующих на левую часть торца пуансона, и уменьшение удельных сил д„, действующих на правую часть торца пуансона. При этом можно считать, что обусловленные течением металла касательные силы трения Т„и Т„, действующие на соответствующие части пуансона, практически уравновесят друг друга, поскольку хотя течение металла вправо будет более интенсивным, чем влево, но зато влияющие на величину силы трения нормальные давления в левой части пуансона будут больше, чем в правой.
Таким образом, разница сил д, и д„обусловит появление изгибающего мо- мента М„, который будет увеличивать смещение торца пуансона по ходу выдавливания. Рис. 9.23. Расчетная схема вы- Рис. 9.24. Расчетная схема вылавливания прн эксцентричной давлнвання прн эксцентричной установке сплошного пуансона установке полого пуансона Если для наглядности принять, что полученные нами при решении осесимметричной задачи формулы (4.145), (4.163) и (4.164), необходимые для определения удельной силы традиционного выдавливания, применимы и для эксцентричного выдавливания, и произвести расчет для каждой половины торца пуансона в отдельности, то можно получить, что прн р=1г~=0.1 и Н„=1,1 — ля=3,866, а при Як=1,5— он=3,404, то есть на 14% меньше дя. Таким образом, традиционное выдавливание спзошпым пуансона.н повышает вепоятность Разпоспкптости получаемого стакана.
Теперь рассмотрим выдавливание полым пуансоном (рис. 9.24). В этом случае такое жс смещение пуансона влево (и даже полное перекрытие левой части зазора истечения) уже 609 не вызовет существенной разницы в величинах удельных сил о.„ и о„. Вследствие наличия дополнительной степени свободы уменьшение зазора в левой части вызовет не увеличение удельной силы д,, а интенсификацию течения металла во внутренний стержень и соответствующее изменение направления результирующей силы Т„. Наоборот, в области справа от оси симметрии увеличение зазора вызовет преимущественное течение не в стержень, а в стенку стакана, что обусловит соответствующее направление результирующей силы Т„.
Поскольку образующийся внутренний стержень прикреплен своим основанием к очагу пластической деформации, то вследствие преимущественного течения металла по всему очагу слева направо этот стержень будет стремиться сместиться в том же направлении, что приведет к воздействию на пуансон силы Р,. Таким образом, силы Т„, Т„и Р, обусловят появление поперечной силы и изгибающего момента М„, которые будут увеличивать смещение торца пуансона в сторону оси симметрии. Если для наглядности снова принять, что полученные нами в разделе 9.4 формулы применимы и для эксцентричного выдавливания, и произвести расчет для каждой половины торца пуансона в отдельности, то с помощью табл. 9.4 и формул (9.34)-(9.38) можно получи~ь, что при р=р~=0,1, г1=0,5, «0=0 и Я„=1,1 — о,=3,350, а при А„=!,5 — о„=3,234, что меньше д, всего на 3%~.
Небольшая разница в величинах удельных сил д, и д„нивелируется еще и тем, что при полом пуансоне эти силы действуют на меньших плошадях, чем при сплошном. Следовательно, оыдавливииие польси пуансоном способствует устранению разиостеииости выдавливае.ного стикана. На этом свойстве основано изобретение 1149~, направленное на улучшение геометрии выдавливаемых изделий. 9.5. ВЫДАВЛИВАНИЕ СТАКАНОВ С НАРУЖНЫМ СТЕРЖНЕМ Методы расчета основных технологических параметров этого вида выдавливания разработаны недостаточно и нужда- 610 ются в уточнении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
