Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Покажем на примере оценки изменения тоюпцины прн обжиме целесообразность учета влияния третьего главного нормального напряжения. Для условий плоского напряжетпюго состояния толщина заготовки по краю при обжиме определяется соотношением у = 3 ((Я /ю. ), из которого следует, что при стремлении ге к нулю оу ° о ° 1бб 167 толщина заготовки стремится к бесконечности В то же время опыты по обжиму с локальным нагревом показали, что даже при г = 0 т олщина (существенно увеличенная) все же остается конечной [7). го = Объяснить это расхождение можно, если учесть объемность схемы напряженного состояния.
К онтактное нормальное напряжение приближенно можно определить, используя формулу (3.113). Для конической матрицы Я, = //= / ,= р сова: о, =а, итогда и,= — о,— сова. Испи относить все силы Р к срединной поверхности и принять, что напряжение а„перпендикулярное срединной поверхности, изменяется по толпище линейно, то среднее напряжение, перпендикулярное срединной поверхности, будет равно з о = — о — соз а. '2 р (3.125) 168 Таким образом, а,„по абсолютному значению возрастает по мере уменыпения р (приближенна к краю обжнмаемой части заготовки). В то же время напряжение а„будучи также отрицательным, по абсолютному значению возрастает по мере удаления от кромки заготовки (увеличения р). Отсюда следует, что в очаге деформации должна быть координата, на которой а, = (и, + а,)/2.
В этой же точке должны соблюдаться условия шюской деформации, при которой толщина стенки изменяется. Таким образом, напряжение а, препятствует утолщению заготовки и с учетом сказанного до точки, в которой о =- (о, + и,)/2, заготовка утолщается, хотя и не так интенсивно, как следует из схемы плоского напряженного состояния, а при радиусах меньших, чем координирующие точки с плоской деформацией, толщина может даже несколько уменьшаться. Среди технологических вопросов, которые нуждаются в некоторых разъяснениях применительно к обжиму, отметим такие, как методика определения размеров (длины) заготовки и пути увеличения допустимого коэффициента обжима или увеличения устойчивости заготовки. Точное решение задачи по определению длины заготовхи по заданным размерам штампуемой детали затруднительно ввиду того, что толщина стенки полученной детали пе является линейной функцией координат. В первом приближении для случая обжима в конической матрице заготовки с исходной постоянной толщиной, из условия постоянства объема при линеаризации изменения толщины по координате, Ю.А.
Аверкиев получил формулу о //, +г — /1р(1 — сова) ( Я вЂ” г з О 4Я з!п и (3.126) Лналогичным образом 1О.А. Аверкиевым были найдены приведенные в справочнике [12) формулы для определения длины заготовки Е при длине цилиндрической необжимаемой части /а для других форм деталей, получаемых обжимом. В формуле (3, 126) использованы обозначения, принятые в данной работе. Так как допустимый коэффициент обжима ограничивается погсрей устойчивости заготовки, то одним из способов увеличения допустимого коэффициекга обжима может быть искусственное ограничение возможности потери устойчивости заготовки, Для случая, когда могут образовываться продольные складки в очаге деформации, сопротивление потере устойчивости увеличивается за счет давления па внутреннюю поверхность заготовки. Создание ~якого внутреннего давления при обжиме может быль обеспечено размещением внутри исходной заготовки вкладышей из эластичного материала (резина, полиуретан и т.п.), который, деформируясь вместе с заготовкой, создает внутренний подпор, а по завершении процесса обжима может быть удален через отверстие, остающееся в заготовке в результате обжима.
В случаях, когда образуются - кольцевые поперечные складки, увеличение сопротивления потере устойчивости может быть получено использованием в штампе устройств, ограничивающих возможность изменения днамстральных размеров недеформируемой части заготовки. Как показали работы Ю.Л. Лверкнева, значительного увеличения допустимого коэффициента обжима можно достичь применением устройств, ограничивающих возможность образования поперечной складки.
Этот способ обжима был назван обжимом с подпаром. Подпор может бьггь односторонним, при котором скользящая по наружной поверхности заготовки втулка (опирающаяся своим горцем на торец матрицы и перемещающаяся вместе с матрицей) препятствует образованию кольцевой складки с увеличением диаметра. Прн двусгоро1шем подпоре стенка заготовки находится между наружной скользящей втулкой и центральным стержнем, ограничивающим возможность образования поперечной складки с уменыпением диаметра заготовки (внутренняя складка). Схема процесса обжима с подпором покааана на рис.
3.51 и 3.52. Как показали опыты [18), применение наружного подпора значительно уменьшает опасность складкообразования Папример, лри об- 169 Рис. 3.51. Схема обжима с подпаром жиме без подпора в сферической матрице трубчатых заготовок из низкоуглеродистой стали коэффициент обжима составлял 1,4...1,45, а при обжиме с наружным подпором — 1,7...1,9. При обжиме трубчатых заготовок с двусторонним подпором коэффициент обжима увеличивался до К,а = Р,Яа = 4 О. Расчеты, полученные по приведенным формулам, позволяют заключить, что при обжиме с коэффициентом, превышающим К = 2,0, напряжения о в стенках заготовхи превышают напряжение текучести, благодаря чему происходит осадка недсформированной части заготовки с увеличением ее толщины.
Таким образом, при обжиме с подпором, прн значительных коэффициентах обжима цилиндрические стенки переходят в пластическое состояние. При этом на поверхностях цилиндрической части заготовхи возникают силы трения, ориентированные на наружной поверхности по направлению движения матрицы, а на внутренней поверхности (при двустороннем подпоре) — обратно направлению движения матрицы. При одностороннем подпоре напряжения в стенках цилиндрической части заготовки в результате действия сил трения увеличиваются по мере удаления от матрицы, что сможет вызвать большее утолщение заготовки вблизи опорной части (там же при потере устойчивости будет образовываться и внутренняя складка).
Утолщение заготовки, наблюдающееся при обжиме с двусторошаим подпаром, приводит к заклиниванию заготовки в штампе между оправкой и втулкой и к увеличению усилия выталкивания детали нз втулки. При обжиме заготовок с донной частью (вытянутый стакан) может Рис. 352. Схема пхтампа для обжима с подпаром 170 наблюдаться еще один своеобразный вариант потери устойчивости, заюпочающийся в обратном прогибе (выворачивании) донной части заготовки. Такому виду потери устойчивости способствует то, что при наличии округления на переходе от стенок к донной частя усилие обжима, действующее вдоль стенок заготовки, и усилие, действующее на донную часть заготовки, образуют момент, стремящийся вызвать прогиб донной части.
Уменьшение опасности потери устойчивости данного вида может быть достигпуго или применением внутренних вкладышей а заготовке, или увеличением радиусов округления донной части до перехода формы донпой части в полусферу. В последнем случае напряжения а, и и, в донной части будут прюкимать заготовку к опорной части и тем самым уменьшать опасность обратного прогиба донной части заготовки. 3.4. Отбортонка Отбортовка — операция получения горловины в плоской нли пространственной заготовке путем вдавливания в отверстие матрицы части заготовки с предварительно пробитым отверстием.
В процессе отбортовки очагом деформации является часть заготовки, противостоящая отверстию матрицы, причем в очаге деформации длина элементов в тангенциальном направлении увеличивается. Схема процесса деформирования при отбортовхе с осевой симметрией доформирования приведена на рис. 3.53. Вдавливание заготовки в отверстие матрицы (в силу оплошности заготовки) с учетом того, что часть заготовки, находящаяся на плоскости матрицы (фланец), не должна деформироваться, вызывает появление мери1ШОнальпых растягивающих напряжений. Тах как тангенцнальная деформация е, является деформацией растяжения, то и тангенциальные напряженна также являются растягивающими.
Контактные напряжения при г, > я сравнительно невелики и не могут оказывать заметного влияния н9 переход заготовки а пластическое состояние, поэтому с достаточной точностью можно считать, что при отбортовке в очаге деформации схема напря- Рис. 3.53. Схема деформироааиия при охборхоаае !7! г7а р — Р+о -а =О. а 7 р о Р (3. 127) Уравнение пластичности (1.1) по гипотезе махсимальных напряжений с учетом сказанного выше имеет вид женного состояния близка к плоской схеме двухосного растяжения.
По такой схеме крайними главными напряжениями будут: одно из действующих растягивающих напряжений (макснмальное) и напряжение, перпендвтсулярное срединной поверхности, равное нулю (минимальное). Так как у кромки отверстия меридиональное напряжение о = О, то оно должно быть переменным и изменяться от нуля у кромки отверстия до максимума на границе очага деФормации с недеформируемой частью заготовки Для соблюдения условия пластичности в любой точке заготовки необходимо, чтобы максимальным главным нормальным напряжением было тангенциальное напряжение ае. Рассмотрим отбортовку заготовок с круглым отверстием, предназначенную для получения цилиндрических горловин (бортов).
Как видно из рис. 3.53, прн отбортовке диаметральныс размеры кольцевых элементов заготовки увеличиваются; при этом они смещаются относительно торца пуансона и последовательно выходят в зазор между пуансоном и матрицей, формируя образующуюся горловину.
Элементы в процессе смещения относительно пуансона с плоским торцем выходят на его скругленную кроьпсу, претерпевая изгиб, а при сходе с нее — спрямление. Действие изгибающего момента приводит к тому, что часть заготовки, противостоящая торцу пуансона, немного отходит от него, принимая (приближенно) коническую форму. Таким образом, на поверхность заготовки действуют нормальные напряжения лишь в той се части, которая контактирует со скругленной кромкой пуансона и только на этой поверхности действуют силь р трения. В зависимости от величины радиуса округления кромки пуансона протяженность контактной поверхности составляет малую или значительную долю протяженности очага деформации, которая может изменяться в процессе деформирования. В частности, на определенном этапе доформирования при отбортовке сферическим пуансоном контактная поверхность может охватывать почти весь очаг деформации.
В случае, когда отбортовка осуществляется пуансоном с плоским торцом при относительно малой протяженности контактной поверхности, уравнение равновесия (1.5) для основной части очага деформации имеет вид рис. 3.54. Распределение нютрлтиений нри стбортоаие с'о гр рг р При совместном решении и интетрированни этих двух уравнений получаем (3.128) !п(а — а ) = — !пр + г. Произвольную постоянную интегрирования находим нз граничных условий, ло которым при р„.= г, напряжение о, = О. После подстановки найденной произвольйой постоянной интегрирования и нссложных преобразований получаем о = о,(1 — г!ри).
(3.129) формула (3.129) характеризует распределение напряжений о, в очаге деформации без учета влияния упрочнення, трения, изгиба и изменения толщины заготовки в процессе деформирования На рис. 3.54 схематично показано распределение напряжений а, и а, в функции р, (ло ширине отбортовываемого участка). Из этой схемы видно, что напряжение ое = о, постоянно в очаге деформации, а напряжение а, возрастает по мере удаления от кромки отверстия, оставаясь меньше напряжения текучести. Отсюда следует, что в обычных условиях отбортовки отрыв деформируемой части заготовки от фланцевой ее части мало вероятен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
