Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Достоинством вытяжки с утонением степки является нозможпость получения за одни переход большего приращения шношения высоты к диамстру, чем при вьпяжке без угонения стенки, а также менъшая опасность потери устойчивости заготовки с образованием продольных скзгадох вследствие малого сокращения диаметра заготовки в части очага деформации, в которой имеются элементы вытяжки без угонения стенки. Вытяжка с утонепнем стенки позволяет получить детали, толщина стенок которых уменьшается от донышка к краю детали (применение Рис.

3.42. Скема ввгпгжки с утонением стенки конического пуансона, обеспечиваю-,пгуа щего переменный зазор между пуансоном и матрицей по мере вытяжки). На рис. 3.42 дана схема деформирования заготовки при вьпяжке с утопанием. Как видно из схемы, силы трения в очаге дефюрмации, где заготовка сжимается между пуансоном и матрицей, имеют различные направления.

Поскольку заготовка смещается относительно матрицы в направлении движения пуансона, силы трения, действующие на наружной поверхности заготовхи, имеют направление, обратное направлению движения пуансона. Удлинение заготовки при утонении ее стенки приводит к тому, что в очаге деформации она скользит вверх по пуансону, а силы трения на внутренней поверхности заготовки действуют в направлении движения пуансона.

Силы трения на наружной поверхности заготовки способствуют увеличению растягивазощих напряжений, действующих в стенках протянутой части заготовки, а силы трения, действующие на внутренней поверхности заготовки, как бы разгружают опасное сечение, уменьшая растягивающее напряжение в стеузках протянутой части зыотовки. Эта особенность силового воздействия па очаг деформации при вытяжке с утонепием стенки и является основной причиной того, что допустимые величины утонения сравнгпельно велики, *по обеспечивает возможность значительного приращения относительной высоты заготовки за один переход вытяжки.

На контактных поверхностях, кроме касателъных, действуют и сжимающие напряжения а,. В осевом направлении должны возникать растягнвающие напряжения о,, вызванные давлением пуансона на донную часть заготовки. Так как в данном случае изменение внутреннего диаметра заготовки в очаге деформации равно нулю, а тангснциальная деформация (максимальная) наружной поверхности незначительна е = — ~, то схема деформированного состояния а,) 'г дл/' близка к плоской, при которой напряжение а, перпендихулярное чертежу, равно полусумме крайних нормальных напряжений: Рнс.

3.43. Схема к олрелеленню состввллющлх рваот где а, и а, — главные нормальные напряжения, действующие в меридиональном сечении заготовки (в плоскости чертежа) . Вопросу устанонления поля напряжений при вытяжке с угонением стенки посвящено много исследований, в которых поле напряжений определяли из совместных регнений приближенных уравнений равновесия и пластичности, методом характеристик и методом работ [18) Эти исследования способствовали выяснению реальных условий деформировапия при вытяжке с утолением Изложим коротко методику анализа вытяжки с утонением на основе использования приближенного метода работ. Так как особый интерес представляет нахождение напряжений, действующих в стенках протянутой части заготовки и определяющих величину допустимого утопения на установившемся этапе деформированин, то составляющие работы деформации найдем как средние для всего очага деформации.

Рассмотрим основные составляющие работы внешних и внутренних сил, которые могут иметь место при вытяжке с утолением (рис. 3.43). Пуансон действует на донышко заготовки, создает в стенках протянутой части заготовки растягинающие напряжения аг Произведение а. па площадь поперечного сечения протянутой части заготовки даст тянущую силу. Произведение этой тянущей силы на перемещение пуансона ~1й дает элементарную работу тянущей силы с!Аа.

Это же перемещение пуансона приводит к перемещению наружнои поверхности заготовки относительно поверхности матрицы и, ках следствие, к возникновению сил трения, обратных по направлению тнпущей силе Произведением элементарных сил трения на величины соотвщстаующих перемещений получаем работу сил тренин на наружной понерхности заготовки. Перемещение пуансона приводит также к перемещению внутренней поверхности заготовки относительно поверхности пуансона, что создает работу сил трения на внутренней поверхности заготовки.

Работа элементарных сил, возникающих в очаге деформации под дейстнием напряжений а, а, р* т на соответствующих перемещениях, позволяет определить работу фо моизменения в очаге деформы~ии. Основываясь на теории пластичности, работу формоизменения в очаге деформации можно опр дар лить по отношению (3.105) А = Ц ~аееар, где а, — интенсивность напряжений, равная напряжению текучести; е, — иятенсивность деформаций в каждой материальной точке очага деформации, р — объем очага деформации.

Дополнительные состааняющие работ найдем из следующих соображений Как видно из рис. 3.43, если принять радиальным течение в очаге деформации, то на границах очага деформации имеет место резкое изменение направлений смещения элементов заготовки. Схематично можно представить, что очерченные дугами окружности г аницы очага деформации являются линиями разрыва с локальныи действием касательных напряжений. Величина касательных напряжений на поверхности разрыва (стьгк пластически и упругодеформированных зон заготовки) предельна для пластических деформаций и по гипотезе максимальных касательных напряжений равна г = т, =- — а,/2. Работа элементарных сил, созданных действием касательных напряжений на поверхностях разрыва, определяется через углы сдвига при резком изменении направлений движения элементов заготовки.

в ен них Таким образом, уравнение равенства работ внешних и внугр сил может быть записано в виде ААа =с(Ал -АА и+с/А ° +МА .и+е1А г 1„ зо р ! 1„ во ! ~~ и г (3.107) где ААа, — работа, создаваемая напряжениями а,; А „— р ,; АА — абота сил трения по матрице; еИ„, — работа сил трения по пу ну; аясо ; АА и ехА работа сил, создаваемых напряжениями а, ае, т; с(А работа сдвига на наружной (при р = )!) и на внутренней (при р = г) границах очага деформации. Методика определения всех этих составляющих работ изложена в работах (18 и др.], в хоторых отмечены и возможные направления совершенствования анализ иза и повышения точности получаемых зависимостей.

Приближенно из условия равенства работы внешней силы совокупности раба~, сопротивляющихся деформированию, получим !48 149 а очаг 2 (3.108) Из формулы (3.108) следует, что оптимальный угол конусности матрицы возрастает с увеличением коэффициента трения р и степени деформации, характеризуемой отношением «,lзь Но так ках анализ процесса деформирования при вытяжхе с утонением был прове еи с деформированного состояния, то формула (3.108) не показывает зависимость и ат отношения толщины з, стенки заготовки к ее диаметру Е В то же время анализ, проведенный на основе решения приближенных уравнений равновесия и пластичности, показал, что в соответствии с практикой оптимальный угол конусности матриц увеличивается с увеличением отношения з~Ч.

П рактичсские рекомендации по выбору значений угла конусности матриц при вытяжке с утоненнем приводятся в справочной литературе и с учетом отмеченного характера влияния отдельных факторов сооставляют и = б...12 . Для вытяжки с угонением стенки характерны значительные контактные нормальные напряженна, абсолютное значение которых !50 Решение ано без д учета влиянии упрочнения и с некоторыми дополнительными упрощениями, но характер и степень влияния основных части матрицы, отражает достаточно правильно. Так, а, существенно зависит от степени утонения, увеличиваясь с ростом этой степени. фициента трения. Чем больше коэффициент трения (одинаков по наружной и внутренней поверхности заготовки), тем больше о„хотя зависимость эта не прямая.

С ростом степени утонения влияние трения на о, несколько убывает за счет уменьшения абсолютной величины нормальных контактных напряжений. На величину о, оказывает влияние также угол конусности матрицы Из формулы (3.107) видно, что с уменьшением угла хонусности матрицы составляющая, учитывающая трение на контактных поверсдвиги на границах очага деформации — уменьшается. Оптимальный угол конуспости матрицы можно найти, если производная — ' = О. После дифференцирования и упрощения получаем может на порядок превышать нормальные напряжения при вытяжке без утонения стенки. При вытяжке без утоиения и при г„> 5» контакпюе нормальное напряжение н а кромке матрицы составляет (0,1...0,15)о„а при вытяжке с угонением стенки наибольшее контактное напряжение может достигать напряжения текучести. Это, с одной стороны, приводит к увеличению сил трения при том же коэффициенте трения, а с другой стороны, увеличивает опасность налипания металла заготовки на рабочие поверхности инструмента (холодная сварка, вызывающая образование бугорков, наростов на инструменте), что приводит к появлению продольных царапин иа боковых поверхностях вытягиваемой детали квк внутренних (от пуансонов), так и наружных (от матрицы).

Отсюда следует, что требования к смазочным материалам при вытяжке с утонением стенки должны быть более высокими, чем при вытяжке без утоиеиия стенки. Свойства смазочных материалов должны быть улучшены, чтобы противостоять разрыву смазочного слоя под действием значительных контактных напряжений. Ряд рецептур смазочных материалов приведен в справочнике (201. При вытяжке с утолением стальных заготовок хорошие результаты обеспечивает применение фосфатирования, т.е. покрытие поверхности заготовки губчатым слоем соли фосфорной кислоты.

Характеристики

Список файлов книги