Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 31
Текст из файла (страница 31)
По второму и третьему способу пазы и надрезы обеспечивают более равномерное распределение а„по периметру и, ло существу, приближают вытяжку в ленге к вьгтяжке из штучной заготовки, так как в этом случае штучная заготовка оказывается как бы связанной с лентой сравнительно нежесткими перемычками. В этом случае допустимые коэффициенты вьпяжки по переходам близки по величине к допустимым коэффициентам вытяжки детали с широким фланцем из штучной заготовки без промежуточнык отжигав. Рекомендуемые значения коэффициентов вытяжки даны в работе [20]. Заметим, что штамповка — вытяжка в ленте обычно связана с некоторым уменьшением коэффициента использования металла заготовки. Обжим — операция, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полой цилиндрической заготовки.
Деформирование заготовки при обжиме осутцествляется одним рабочим инструментам — матрнцей. Прн обжиме заготовка заталкивается в воронкообразную рабочую полость матрицы, получая уменьшение поперечных размеров, При этом меридианальные напряжения а в Р очаге деформации являются сжимающими. В то же время поперечные размеры кольцевых элементов заготовки уменьшыотся, что при наличии сжимающих напряжений а возможно лишь тогда, когда тангенциальные напряжения а, в очаге деформации также являются сжимающими. Внутренняя поверхность заготовки обычно свободна от напряжений, а контактные нормальные напряженна а., действующие на наружной поверхности заготовки в очаге деформации, которые можно определить по уравнению Лапласа [18] для сравнительно тонкостенной заготовки, значительно меньше напряжения текучести: Из сказанного следует, что схема напряженного состояния в очаге деформации близха к схеме плоского напряженного состояния.
Так ках у краевой части заготовки напряжения а, равны нулю и возрастают да максимального значения на входе в магрицу, то можно считать, что в очаге деФормации минимальным будет напряжение а,, а максимальным — напряжение, действующее перпендикулярно к срединной поверхности заготовки. Так как последнее напряжение сравнительно мало н схема напряженного состояния близка к плоской, то условие перехода заготовки в пластическое состояние можно определить, используя гипотезу максимальных касательных напряжений, и уравнение пластичности записать в виде Так как в очаге деформации действуют только сжимающие напряженна, то плас гичноагь металла а этих условиях достаточно велика.
Допустимое формоизменение заготовки при обжиме обычно ограничивается не разрушением заготовки, а возможностью потери ее устойчивости в процессе деформирования. Одним нз возможных видов потери устойчивости является образование кольцевой складки в цилиндрической недеформнруемой части заготовки под действием меридианальных напряжений а, создаваемых в стенках заготовки усилием заталкивания. На основании проведешпах опытов Ю.А.
Аверкиев показал, что при э/Р, ° 100 > 2 напряжение а вызывающее потерю устойчивости с образованием кольцевой складки, может быть принято равным пределу текучести материала заготовки. Отсюда следует, что напряжение а,, действующее при обжиме в нсдеформируемых стенках заготовки, позволяет оценить не только усилие, необходимое для обжима, но и допустимое формонзмсненне заготовки, так как оно должно увеличиваться с увеличением коэффициента обжима, определяемого отношением диаметра заготовки к минимальному диаметру, получаемому в результате обжима: К., = Р,7ао Другим видом потери устойчивости заготовки при обжиме является образование продольных складок в очаге деформации под действием сжимающих напряжений а,.
Этот вид потери устойчивости теоретически исследован А.А. Бебрнсом [4], однако обилие влияющих факторов снижает точность аналитических решений. Отметим, что вероятность образования продольных складок возрастает с уменьшением относительной толщины заготовки ъ,Ю„с увеличением разностеплости исходной заготовки н зависит от конфигурации рабочей полости матрицы. Вероятность образования продольных складок при Рис. 3.4З.
Схема обжима а коиическои матрипе Рис. ЗАб. типовые коиФитурапии Летааеа, получаемых обжимом ка можно установить, что рост усилия па первой фазе деформирования соответствует формированию участка свободного изгиба на входе в матрицу Е В~Ф) Рис. 3.47. Итмеисиие усупиея обхсима по пути )58 обжиме и конической матрице несколько болыде, чем нрн обжиме и матрице с криволинейной образукпцей, так как в последнем случае зземеуп ы заготовки прижимаются к поверхности матрицы действием не толысо напряжений о .
но и напряжений о„. Заметим, что вероятность образования продольных складок увеличивается с уменыпеууием коэффициента греция, так как в этом случае облегчается тапгенциальнос смещение элементов заготовки относительно матрицы. Типовые конфигурации деталей, получаемьах обжимом, показаны на рис. 3.46. Как винно из приведенных эскизов, обжим может применяться как для трубчатъух заготовок, так и лдя полых заготовок с дном. Продеформированпая часть заготовки может иметь прямолинейную или криволинейную воронкообразнууо поверхность или по краю детали, или как промежуточную часть, соединяющую исходную, недеформироианную часть заготовки с цилиндрической частью детали меньшего диаметра, полученную в результате обжима.
Характер изменения усилия обжима в конической матрице по ходу деформирования показан на рис. 3 47. На этом же рисунке приведены положения заготовки относительна злат.рицы, соответствующие точкам изменения интенсивности роста усилия по ходу деформирования. Из этого графи- Ирочка а). Дальнейший рост усилия деформироиапия связан с увеличением размеров очага деформации, находящегося в коепакге с коническои поверхностью матрицы (с уменьшением диаметра краевои части обжимаемои заготовки до точки Ы. К моменту выхода краевой части заготовки из зоны контакта с конической поверхностъю матрицы интенсивность роста усилия по пути деформирования уменьшается и рост усилия в основном связан с образованием участка свободного изгиба на выходе из матрицы (точки с — с)).
Завершение образования это|о участка сиободпого изгиба и начало трения краевой части заготовки о цилиндрическую поверхность матрицы соответствует максимальному усилию деформирования при обжиме в конической матрице с выходом края заготовки в цилиндрическую часть меньшего диаметра (точки б( е). Так как край заготовки сколъзит по цилиндрической поверхности матрицы и испытывает действие сил трения, то после его въ|хода из матрицы усилие обжима несколько уменьшается (точки е — )) Таким образом, прн обжиме наиболыпсе усилие в общем случае зависит от следующих факторов: коэффипиеупа обжима К„„= л,/ге; коэффициента трения; изгиба и спрямления на входе в матрицу; изгиба и спрямления на выходе из матрицы; формы рабочей полости матрицы; упрочнения в процессе деформирования, изменения толгцилы заготовки в процессе деформировапия и, наконец, неравномерности распределения механических свойств по длине исходной заготовки.
Достаточно строгое решение по определению о, „с учетом всех вышеприведенных факторов приведено в работе (18). Рассмотрим раздельно степень и характер влияния указанных факторов на величину а, с тем чтобы в дальнейшем суммированием, аналогичным принятому при анализе процесса вытяжки, получить формулу шая определения о „„и усилия обжима. В качестве примера рассмотрим обжим в конической матрице (рис. 3.48).
Основной частью очага деформации является участок контакта заготовки с конической поверхностью матрицы. Распределение напряжений на этом участке можно найти путем совместного решения уравнений равновесия и пластичности. 159 Аналогнчным образом можно оценить влияние упрочнения на величину а Бслн принять линейную аппрохсимацию кривой упрочнения и линейную зависимость деформации еа = (я, — р)И, (коническая рабочая поверхность матрицы), то текущее значение напряжения текучести может быть выражено в следующем виде: а, = о + П(! — рИ,). Но этой формуле чем меньше р, тем больше напряжение текучести.
Наибольшее значение напряжения текучести будет по краю обжатой части заготовки и определится из выражения о,„=о„+П 1- — ~ Нрнближенно влияние упрочнения на величину о можно учесть, заменив о, в формуле (3.119) на среднее значение напряжения текучести: ос о„,„ П( о, = * = о + — ! —— 2 2~ А) (3.121) (г) о = ~1+ — ! г (3.122) — з!па (3 — 2соза). 3 Га Формула (3.122) позволяет определить при обжиме в конической матрице напряжение о,, действующее в стенках недсформируемой части заготовки, с учетом формонзменення (1 — г;/Я,); влияние трения (1 + рс1яп); изменения толщины заготовки И вЂ” (! + у'(А,Уг~)~; упрочнения (П!а ); изгиба и спрямления на акоде в матрицу (3 — 2соза); изгиба и спрямления па выходе из матри- Используя найденные соотношения, позволяющие учесть влияние утолщения и упрочнепия на величину о„, формулу (3.119) можно преобразовать к виду цы (1/2~/(Йг~)з!па).
Как видно из приведенной формулы, напряжение а „увеличивается с увеличением коэффициента обжима К.,= = И,lг,, коэффициента трения р, интенсивности упрочнения Пlо а также зависит от угла конусиости матрицы а. Рассмотрим несколько подробнее влияние угла и и модуля упрочнения на напряжение о действующее в стенках обжимаемой заготовки. Из формулы (3.122) видно, что с увеличением угла а множитель, учитывающий влияние трения, уменьшается, а составляющие, учитывающие изгиб и спрямление элементов заготовки на входе в очаг деформации и на выходе из него, увеличиваются. Можно показать, что имеются оптимальные значения угла конусностн матрицы, при которых напряжение о при прочих равных условиях имеет минимальное значение Рсшсние данной задачи с использованием ЭВМ показывает, что оптимальные значения угла конусности матриц колеблются в пределах от 15 до 30', увеличиваясь с ростом коэффициента трения н относительной толщины заготовки.
Формула (3.122) показывает, что напряжение о увеличивается с увеличением интенсивности улрочнения, характеризуемой в данном случае отношением П(о, Рассмотрим случай, когда допустимый коэффициент обжима ограничивается потерей устойчивости цилиндрической недеформируемой части заготовки с образованием кольцевой складхи (относительная толщина заготовки такая, что образования продольных складок нс происходит). Как было отмечено ранее, при (з1В,] ° 100 > 2,0 напряжение, вызывающее потерю устойчивости с образованием кольцевой складки, близко к пределу текучести материала заготовки.
В этом случае прн ор„„, = — о из формулы (3.122) (с некоторым преувеличением, так как экстраполированный предел техучссти о„больше действительного предела текучести) может быть найдено значение допустимого коэффициента обжима при заданных р; а и значениях Пlа . Решение этой задачи может быль выполнено с помощью ЭВМ. Однако некоторыс качественные зависимости нз рассмотрения формулы (3.122) могут быть установлены. С увеличением П!и напряжение а, увеличивается, а следовательно, с увеличением ингснсивности упрочнения коэффициент обжима должен уменьшаться. Другими словами, допустимое уменьшение диаметра заготовхн прн обжиме уменьшается с увеличением интенсивности упрочнения материала заготовки.
Тах как по мере доформирования интенсивность упрочнения уменыпастся, то можно полагать, что допустимый коэффициент обжима для заготовок, равномерно упрочненных по длине, будет 162 1б3 больше, чем для отожженных (при обжиме отожженных заготовок напряжение текучести в очаге деформации по сравнению с пределом текучести в цилиндрической недеформированной части заготовки увеличивается больше, чем при обжиме заготовок, упрочнснных равномерно по длине).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
