Теория и технология холодной листовой штамповки (стр. 9 из 14)

Учет детали с фланцем направлен на интенсификацию вытяжки.

Детали с узким фланцем, для которых не выполняется соотношение (*) рассчитываются также, как обычные цилиндрические детали.

Так как усилие, на котором заканчивается процесс хотя и меньше, но заготовка прошла при вытяжке стадию

, которая и определяет предельный коэффициент. Поэтому напряжение, соответствующее этой стадии равно напряжению, соответствующее , поэтому заготовка также порвется, как и цилиндрическая.

Схема последующей вытяжки для детали с широким фланцем методом последовательных цилиндров

1 – пуансон,

2 – прижим,

3 – деталь,

4 – матрица.

Особенности:

Очень трудно установить момент окончания процесса вытяжки. Если не дотянуть заготовку, то останется волна; если перетянуть заготовку, то либо произойдет сильное утонение, либо образуется обрыв. Чтобы этого избежать на последующих переходах занижают коэффициент вытяжки на 20-30%.

Фланец заготовки может быть как плоским, так и коническим.

Схема вытяжки для детали с широким фланцем методом параллельных конусов

Этот метод вытяжки, по сравнению с методом последовательных цилиндров, встречается чаще.

Вытяжка с принудительным утонением

Вытяжка с принудительным утонением – это та вытяжка, при которой зазор между матрицей и пуансоном меньше толщины исходного материала.

В этом случае в зависимости от величины зазора различают:

- чистую вытяжку с утонением

- вытяжку с протяжкой

Вытяжку с утонением как правило производит на втором переходе, либо используют совмещенный способ вытяжки.

Если

, то это чистая вытяжка с утонением.

Если

, то это вытяжка с протяжкой. При вытяжке с протяжкой утонению подвергается только периферийная часть заготовки.

Вытяжка с утонением производится на втором переходе, так как на последующих операциях вытяжки диаграмма изменения усилия выглядит следующим образом.

1 – диаграмма первого перехода,

2 – диаграмма последующего перехода,

3 – вытяжка с утонением.

Принудительное утонение вызывает дополнительные напряжения в опасном сечении. Чтобы не произошел обрыв необходимо принудительно утонять заготовку в начальной стадии, когда усилие не достигло максимального значения. При дальнейшем процессе вытяжки на цилиндрической части между заготовкой и пуансоном возникают активные силы трения. По мере достижения максимума усилия образуется достаточно протяженный цилиндрический участок, а следовательно значительные величины активных сил трения. Они снижают напряжения в опасном сечении, и опасное сечение перемещается вверх – в зону принудительного утонения, где заготовка сильно упрочнена. Утолщение происходит за счет уменьшения толщины не только в случае, когда зазор меньше исходной толщины, но и за счет набранного утолщения. Поэтому это сечение носит достаточно прочный характер и обеспечивает процесс вытяжки без обрыва, хотя усилие возрастает.

На первом переходе производят вытяжку с протяжкой, когда принудительное утонение начинается после того, как набран цилиндрический участок.

Процесс вытяжки с принудительным утонением возможен как совмещенный процесс. Совмещенный процесс – это сначала вытяжка заготовки в конический полуфабрикат, а затем последующая вытяжка с принудительным утонением.

На рисунке представлена схема процесса и диаграмма изменения усилия.

1 – пуансон,

2 – матрица,

3 – заготовка.

Совмещенный процесс вытяжки производится последовательно. Сначала из плоской заготовки в конический конус формируется конический полуфабрикат. Глубина конуса определена условием, что принудительного утонения начинается в момент, когда усилие вытяжки значительно меньше максимума. Это делается для того, чтобы компенсировать напряжения от принудительного утонения.

Часто процесс вытяжки с утонением происходит практически без изменения наружного диаметра заготовки. Такой процесс называется протяжкой.

Вытяжка с утонением – единственный процесс, при котором схема напряженного состояния считается объемной в очаге утонения, а деформированное состояние считается плоским.

Разновидностью вытяжки с принудительным утонением считается процесс ротационного выдавливания.

Здесь в качестве оборудования используются токарные станки с ЧПУ.

1 – оправка,

2 – прижим,

3 – заготовка,

4 – давильник.

Возможно два варианта:

1. Если происходит принудительное утонение, то давильник передвигается в одном направлении.

2. Если нет необходимости принудительного утонения, то процесс – обкатка, давильник совершает сложное перемещение относительно заготовки и оправки.

Принудительное утонение применяется для мягких материалов. Способ широко применялся в 20-30 гг.

Определение основных технологических параметров при вытяжке с утонением

Основными технологическими параметрами являются:

- форма и размеры заготовки,

- усилие процесса,

- количество переходов.

1. Определение формы и размеров заготовки

Форма заготовки независимо от формы детали берется круглая. Из нее получаются прямоугольные, круглые, эллиптические и др. детали.

Размеры заготовки определяются из следующего условия

,

,

,

где

- число элементарных частей заготовки, - объем элементарной части. То есть каждый элементарный объем может иметь разную толщину.

Из последнего выражения находят диаметр заготовки:

2. Определение усилия процесса

,

где

- радиус детали,

- толщина детали,

3. Определение числа переходов

Общий коэффициент вытяжки

,

где

- площади сечения заготовки и детали.

Умножим числитель и знаменатель на одинаковое выражение

Перепишем данное выражение в следующем виде

,

- коэффициент вытяжки и коэффициент утонения на n переходе.

Будем считать, что

и . Это условие выполняется не смотря на то, что между переходами промежуточную разупрочняющую термообработку.

Таким образом, получим

.

Число переходов при вытяжке может быть больше, чем число операций принудительного утонения, тогда расчет сильно усложняется. Но в нашем случае получим:

Из этого выражения находится число переходов

В случае несовпадения числа переходов вытяжки и числа операций с принудительным утонением число переходов находится следующим образом:

, .

В этом случае обязательным условием является задание числа вытяжек, либо числа вытяжек с принудительным утонением. То есть задать либо

, либо . Как правило задается то число, которое является наибольшим.