Спосіб многооперационной витяжки осесиметричної деталі з листової заготовки на пресах простої дії або багатопозиційному пресі-автоматі

 

Винахід відноситься до листового штампування і може бути використане для штампування осесиметричних деталей різноманітної конфігурації з листових матеріалів, металів і неметалів, переважно для штампування-витяжки осесиметричних деталей автомобілів, тракторів, сільгоспмашин, побутової та іншої техніки на пресах простої дії або багатопозиційних пресах-автоматах.

Відомий традиційний спосіб многооперационной витяжки осесиметричної деталі з листової заготовки, який полягає в послідовній пооперационной витяжці циліндричних напівфабрикатів зі зменшуваним від операції до операції діаметром і висотою збільшується і який описаний у наступних джерелах інформації:

1. Романовський В. П. Довідник по холодній штамповці. - Л.: Машинобудування, 1979, с. 121, рис. 103.

2. Кування і штампування: Довідник в 4 т. Т. 4 Листове штампування. - М: Машинобудування, 1985-1987, с. 131, рис. 1).

3. Довідник конструктора штампів: Листове штампування. Під заг. ред. К. І. Рудмана. - М: Машинобудування, 1988, с. 244, рис. 4.

4. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теорія обробки металів тиском. Підручник для вузів. Изд. 4-е, перероб. та доп. М.: Машинобудування, 1977, с. 374, рис. 8.15.

5. Попов Е. А. Осн�с. 53.

При цьому в якості найбільш близького аналога використовується перший спосіб, а саме: Романовський В. П. Довідник по холодній штамповці. - Л.: Машинобудування, 1979, с. 121, рис. 103.

Недолік цього відомого традиційного способу многооперационной витяжки осесиметричної деталі полягає в тому, що на першій та всіх наступних операціях витяжки, крім останньої, донна частина напівфабрикатів по конфігурації не відповідає, а за розмірами більше донної частини осесиметричної деталі, внаслідок чого на стінці осесиметричної деталі, витягнутою на останній операції витяжки, залишаються дефекти у вигляді нерівностей і слідів від радіусів заокруглень у дна напівфабрикатів, витягнутих на всіх попередніх операціях витяжки, якість поверхні осесиметричної деталі погіршується, а її точність зменшується. На виробництві цей недолік при многооперационной витяжці осесиметричної деталі призводить до великого відсотку браку штампування, зайвому збільшенню норми витрат матеріалу на одну деталь і собівартості виготовлення осесиметричної деталі. Для усунення дефектів потрібна зупинка автоматичної лінії штампування, доробка та налагодження комплекту штампів для витяжки і всієї техно�чеський завданням винаходу є підвищення точності розмірів деталей, отриманих витяжкою на пресах простої дії або багатопозиційному пресі-автоматі за рахунок використання способу многооперационной витяжки осесиметричної деталі з мінімальною кількістю операцій витяжки і економією листового матеріалу, з якого виготовляють листову заготовку.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі многооперационной витяжки осесиметричної деталі з листової заготовки на пресах простої дії або багатопозиційному пресі-автоматі, що включає послідовну і пооперационную витяжку в штампах з листової заготовки напівфабрикатів з конфігурацією, що від операції до операції наближається до конфігурації осесиметричної деталі, що відрізняється тим, що на першій операції витяжки в початкові етапи утворюють дно першого напівфабрикату, що відповідає дну осесиметричної деталі, в наступні етапи витягають перший напівфабрикат з конічною стінкою на граничну, без руйнування заготовки, глибину, на подальших операціях витяжки здійснюють витяжку напівфабрикатів з донною частиною, отриманої на першій операції, з послідовним і післяопераційним зменшенням кута конусності стінки першого напівфабрикату, глибину витяжки � деталі за допомогою попадання конічної стінки напівфабрикату в матрицю штампа впливом сили на притиск штампа від подушки преса або буфера штампа, притискає край напівфабрикату для полегшення процесу витяжки без руйнування напівфабрикату, при цьому на кожній операції витяжки граничну глибину і кут конусності стінки напівфабрикату задають з умови забезпечення на всіх етапах витяжки листової заготовки поступового збільшення максимального розтягуючого напруження в небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату, і на кінцевому етапі - рівності межі плинності листової заготовки, при цьому на кінцевих етапах кожної операції витяжки одночасно з витяжкою виконують по всій поверхні напівфабрикату правку складок, припустимих на попередніх етапах витяжки, а на останній операції витяжки форму і розміри напівфабрикату виконують відповідним формі і розмірам осесиметричної деталі з урахуванням припуску на обрізку нерівного краю напівфабрикату.

Сутність нового способу витяжки характеризується фіг. 1, 2, 3, 4, 5 і 6, на яких на головному вигляді спереду показаний розріз по осі штампа для реалізації даного способу витяжки. На фіг. 1 продемонстрований початковий етап витяжки листової заготовки на першій операції: R - радіус зовнішнього контуру листової заготовки перед витяжкою, r - радіус внутрішнього контуру фланця листової ня rpі rm,1задають з довідкової літератури і уточнюють при налагодженні штампа для витяжки, γ1- зменшується від операції до операції кут конусності робочої поверхні пуансона по відношенню до вертикалі, dp- внутрішній діаметр заданої по кресленню до виготовлення осесиметричної деталі; на фіг. 2 - проміжний i-й етап першої витяжки листової заготовки на глибину hi; на фіг. 3 - кінцевий етап першої витяжки листової заготовки 9 в перший напівфабрикат 10 з конічною стінкою і граничної, без руйнування заготовки, висотою, причому з листової заготовки утворюють дно першого напівфабрикату, відразу ж відповідного дну заданої за кресленням осесиметричної деталі, і цю конфігурацію дна першого напівфабрикату не змінюють на наступних операціях витяжки; на фіг. 4 - проміжний етап витяжки першого напівфабрикату в штампі для другої операції витяжки; показано, як від подушки преса або буфера штампа на притиску штампа, притискає край напівфабрикату, створюють силу, заталкивающую в процесі витяжки конічну стінку напівфабрикату в матрицю штампа і полегшує процес витяжки без руйнування напівфабрикату; на фіг. 5 - кінцевий етап витяжки другого напівфабрикату 11 з першого � для третьої операції витяжки; на фіг. 7 - листова заготівля 9 і напівфабрикати 10, 11, 12 з фланцем відповідно після першої, другої і третьої операцій витяжки; останній напівфабрикат 12 після обрізки нерівного краю стає осесиметричної деталлю і далі застосовується за призначенням; на фіг. 8 - листова заготівля 9 і напівфабрикати 10, 11 з фланцем і останній напівфабрикат 12 без фланця відповідно після першої, другої і третьої операцій витяжки; останній напівфабрикат 12 після обрізки нерівного краю стає осесиметричної деталлю і далі застосовується за призначенням.

Штампи для реалізації кожної операції даного способу витяжки містять наступні основні робочі частини: пуансон 1, матрицю 2 і притиск 3. Пуансон 1 закріплений на нерухомій нижній плиті штампа 4, а матриця 2 - на рухомій верхній плиті 5. Усередині матриці 2 знаходиться виштовхувач 6 отштампованного напівфабрикату, чинний від штовхача 7 за допомогою пристрою штампа або преса (не показано). Притиск 3 через штовхачі 8 спирається на подушку преса або буфер штампа (не показано), який забезпечує необхідну силу для притиснення фланця листової заготовки і попадання конічної стінки попереднього напівфабрикату в матрицю штампа для витяжки последующиз умови рівності площі серединної поверхні заданої за кресленням осесиметричної деталі і листової заготовки з урахуванням припуску на обрізку нерівного краю напівфабрикату після останньої операції витяжки. В залежності від геометрії і умов виробництва осесиметричної деталі контур заготовки можуть спрощувати, наприклад, використовувати квадратну листову заготовку з обрізаними або необрізаними кутами.

Розраховують коефіцієнт витяжки осесиметричної деталі До, дорівнює відношенню діаметра заготовки D до діаметра серединної поверхні стінки осесиметричної деталі: К=D/(d-s), де d - зовнішній діаметр стінки осесиметричної деталі, s - товщина осесиметричної деталі, рівна товщині заготовки.

Якщо коефіцієнт витяжки осесиметричної деталі До більше граничного коефіцієнта витяжки, визначається по довідкової літературі, то проектують многооперационную витяжку осесиметричної деталі, коли на кожній наступній операції витяжки в якості вихідної заготовки використовується напівфабрикат, отриманий на попередній операції витяжки, а конфігурацію напівфабрикатів від операції до операції все наближають до конфігурації осесиметричної деталі. Щоб зменшити кількість операцій витяжки осесиметричної деталі і, тим самим, зменшити собівартість виготовлення осесиметричної деталі на кожній операції, особливо на першій операції витяжки, пластичні властивості заготовки викори�ижении проектують розрахункову модель першої операції витяжки напівфабрикату з притиском листової заготовки, задають глибину витяжки, кут конусності стінки першого напівфабрикату та інші параметри штампа для витяжки. Листову заготовку 9 (фіг. 1 і 2) деформують в перший напівфабрикат 10 з конічною стінкою і граничної, без руйнування листової заготовки, висотою Н1, причому з листової заготовки утворюють дно першого напівфабрикату, відразу ж відповідного дну заданої за кресленням осесиметричної деталі, на підставі наступного інженерного аналізу процесу формозміни листової заготовки.

На першій операції витяжки з притиском листової заготовки осередок деформації в витягиваемом напівфабрикати ділять на чотири ділянки: 1) перший ділянку вогнища деформації - це фланець у вигляді кругового кільця, яке розміщене між притискними поверхнями матриці 2 і притиску 3 штампа і перед витяжкою має зовнішній радіус R=D/2 і внутрішній радіус r, 2) другий ділянку вогнища деформації - це ділянка листової заготовки, що контактує з краями матриці, 3) третій ділянку вогнища деформації - це ділянка листової заготовки, деформирующийся без дії поверхневих сил в зазорі між пуансоном і матрицею, 4) четвертий ділянку вогнища деформації - це ділянка листової заготовки, елементи якого в процессстков основним ділянкою, надають найбільший вплив на небезпеку руйнування листової заготовки в процесі витяжки, є перший ділянку вогнища деформації під фланці листової заготовки.

При визначенні максимального розтягуючого напруження σρ max, чинного у небезпечному, з точки зору руйнування, перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату, послідовно визначають поля напружень у кожному з чотирьох ділянок, використовуючи в якості граничних умов рівність розтягуючого напруження на межі суміжних ділянок.

На кожному етапі витяжки небезпечне перетин стінки витягиваемого напівфабрикату знаходиться на перетині цієї стінки кругової конічною поверхнею, у якій вершина лежить на осі штампа, а твірна проходить через вершину і граничну точку контакту листової заготовки з крайкою пуансона перпендикулярно серединної лінії стінки. У небезпечному перерізі навпроти цієї граничної точки на зовнішні елементарні шари листової заготовки діє і розтягуюче напруга від вигину листової заготовки по крайці пуансона, і додатково розтягуючу напругу від перших трьох ділянок осередку деформації, тому саме ці зовнішні елементарні шари листової заготовки спочатку пЂи, почнуть руйнуватися.

Так як процес витяжки є нестаціонарним, то цей процес або робочий хід штампа для витяжки розбивають на велику кількість i-х етапів, i=1, 2, 3, ..., N, де кількість етапів N обирають в залежності від глибини витяжки та інших факторів. Для визначення напружено-деформованого стану (НДС) кожного елемента першого ділянки осередку деформації, а саме фланця листової заготовки, на кожному етапі витяжки приймають розрахункову модель плоского осесиметричного напруженого стану та у полярних координатах ρ, θ з полюсом на осі штампа вирішують статично определимую завдання з двох рівнянь з двома невідомими σρі σθ, а саме, спільно вирішують відомі з теорій пластичності і обробки металів тиском рівняння рівноваги dσρ=-(σρθ)dρ/ρ і рівняння пластичності σρθs, де ρ - поточний радіус елемента серединної поверхні фланця листової заготовки: r≤ρ≤R, σρ- розтягуюче напруга, чинне в елементі вздовж радіуса, σθ- стискаючі напруження, що діє в елементі перпендикулярно по відношенню до розтягуючому напрузі напрямку, σs- збільшується за рахунок �му ході штампа між притискними поверхнями матриці і притиску спочатку утворюють конічний фланець заготовки і тільки потім втягують центральну частину заготовки пуансоном в отвір матриці, то в розрахунках вибирають криволінійні координати "х" - відстань від знаходиться на осі штампа вершини серединної поверхні конічного фланця до елемента заготовки і θ - довгота, після чого замість координати "х" застосовують координату ρ=xsinβ, де β - кут між віссю штампа і утворює серединної поверхні конічного фланця. Після підстановки рівняння пластичності в рівняння рівноваги та інтегрування отриманого диференціального рівняння з використанням граничної умови, що по контуру листової заготовки при ρ=R, σρ=0, отримують формулу для визначення розтягуючого напруження σρу функції радіуса ρ на фланці листової заготовки: σρsln(R/ρ). За останньою формулою розраховують найбільше розтягуюче напруга σρна внутрішньому контурі фланця листової заготовки радіуса ρ=r на першому i-му етапі витяжці при i=1: σρ=rsln(R/r).

Задаючи робочий хід штампа або глибину витяжки h1,iна наступних i-x етапах витяжки, з умови рівності площ серединних поверхонь відомого з геометричних побудов напівфабрикату та вихідної листової заготовки радіуса R розраховують поточний зменшується від етапу до етапу i-й радіус Ri на внутрішньому контурі фланця листової заготовки радіуса ρ=r на кожному i-му етапі витяжки: σρ=rsln(Ri/r).

Напруга плинності σsв залежності від інтенсивності деформаційεрозраховують з урахуванням зміцнення заготовки за формулою Жаркова Ст. А.(Жарков Ст. А. Методологія комп'ютерного проектування технологічних процесів з урахуванням анізотропії штампуемого матеріалу. - Ковальсько-штампувальне виробництво. Обробка матеріалів тиском, 2007, №1, с. 30-42), де межа текучості σТмежа міцності σВі відносне рівномірне подовження δpвизначають за ГОСТ 11701-84 "Метали. Методи випробувань на розтяг тонких листів і стрічок". Інтенсивність деформаційεзнаходять з умови, що на i-му етапі витяжки радіус R зовнішнього контуру листової заготовки зменшується до радіуса Ri, а радіус якого виділеного елемента фланця також зменшується від вихідного значення ρ0до поточного значення ρ. З умови рівності площ полуа потім величину. При витяжці по мірі переміщення контуру листової заготовки ширина фланця, спочатку рівна (R-r), поступово зменшується. На початкових етапах втягування фланця листової заготовки пуансоном в матрицю зміцнення листової заготовки превалює над зменшенням ширини фланця і розтягуючу напругу на внутрішньому контурі фланця збільшується. На заключних етапах втягування фланця листової заготовки пуансоном в матрицю зменшення ширини фланця превалює над зміцненням листової заготовки і розтягуючу напругу на внутрішньому контурі фланця зменшується. Значення інтенсивності деформацій на внутрішньому контурі фланця листової заготовки радіуса r на i-му етапі витяжки розраховують за останній формулі при ρ=r:.

В процесі витяжки і переміщення фланця сили тертя 2µQ між двома поверхнями листової заготовки товщиною s і притискними поверхнями матриці і притиску штампу, які збільшують розтягуюче напруга σρ=rна прирощення Δσρ,fr, відносять до площі кругового перерізу на внутрішньому контурі фланця радіуса r: 2πrs і отримують Δσρ,fr=µQ/(πrs). Остаточно, задаючи робочий хід штампа або глибину витяжки hiна напруга на межі першої ділянки осередку деформації, а саме на внутрішньому контурі фланця листової заготовки з урахуванням сил тертя: σρ=rsln(Ri/r)+µQ/(πrs), де Q - сила притиснення фланця притиском штампа від подушки преса або буфера штампа, що задається за довідниками і уточняемая при налагодженні штампа для витяжки, µ - коефіцієнт тертя, який беруть із довідників в залежності від застосовуваного при витяжці мастильного матеріалу, а також в залежності від матеріалів листової заготовки і робочих частин штампа для витяжки.

Переміщається до центру елемент фланця листової заготовки, спочатку прилеглий до внутрішнього контуру фланця радіуса r, переходить на другий ділянку вогнища деформації, згинається по крайці матриці і переміщується з тертям об кромку матриці, а потім спрямляется при сходженні з кромки матриці і стає частиною конічної стінки напівфабрикату. Вплив вигину елемента фланця на розтягуюче напруга σρоцінюють поправкою на вигин ΔσρTs/(4rm,1+2s), на яку поступово збільшують σρу зоні вигину. Вплив тертя елемента при вигині по крайці матриці враховують множникомінакше, exp(µαi), де αi- збільшується від i-го етапу (i+1)-го этаа при сходженні з кромки матриці враховують тієї ж поправкою ΔσρTs/(4rm,1+2s). Остаточно, задаючи робочий хід штампа або глибину витяжки h1,iна i-му етапі витяжки і розраховуючи поточний i-й радіус Riконтуру листової заготовки, спочатку з геометричних побудов визначають кут αiохоплення листової заготівлею крайок матриці і пуансона і радіус rb,1,iмежі другої ділянки осередку деформації в місці закінчення контакту листової заготовки з крайкою матриці, а потім знаходять розтягуюче напруга, чинне на цій межі другої ділянки осередку деформації:

Для визначення ПДВ третього ділянки осередку деформації в конічній стінці витягиваемого напівфабрикату враховують, що ця ділянка деформується без дії поверхневих сил в зазорі між пуансоном і матрицею, і тому так само, як і вище для фланця, на кожному етапі витяжки приймають розрахункову модель плоского осесиметричного напруженого стану. Спочатку вибирають криволінійні координати: x - відстань від знаходиться на осі штампа вершини серединної поверхні конічної стінки до елемента заготовки; θ - довгота, а потім замість координати х застосовують координату ρ=xcosαi. Далі спільно вирішують відо/sub>)dρ/ρ і рівняння пластичності σρθs, де σρ- чинне уздовж конічної стінки напруга. Так як цей третій ділянку при витяжці піддається значно меншим пластичним деформаціям, ніж фланець, то в рівнянні пластичності приймають, що напруга плинності σsодно межі текучості σTпо ГОСТ 11701-84. Після інтегрування отриманого диференціального рівняння з використанням граничної умови, що на межі другої ділянки осередку деформації радіуса ρ=rb,1,i, σρ=σ'ρ, виводять формулу для визначення розтягуючого напруження σ"ρу функції радіуса ρ на третьому ділянці осередку деформації:.

На четвертому ділянці осередку деформації вплив вигину елемента листової заготовки по крайці пуансона на розтягуючу напругу оцінюють поправкою на вигин ΔσρTs/(4rp+2s), на яку поступово збільшують σ"ρу зоні вигину.

В результаті, отримують наступну формулу Жаркова Ст. А. для визначення максимального розтягуючого напруження уздовж конічної стінки витягиваемого осесиметричного напівфабрикату в небезпечному перерізі, який знаходиться на кордоні конта�сований етапах витяжки деякі доданки в останній формулі враховувати не потрібно; наприклад, на всіх етапах, після виходу контуру листової заготовки з-під притиску штампа, перший і другий ділянки осередку деформації переходять в стінку витягиваемого напівфабрикату, і відповідні доданки враховувати не потрібно.

З останньої формули встановлюють, що чим більше радіус р внутрішнього контуру фланця і, відповідно, чим менше площа поверхні першого основного ділянки осередку деформації у вигляді фланця листової заготовки, тим менше напруга σρ max. Отже, за рахунок збільшення радіусу отвору матриці штампа для витяжки і, відповідно, радіуса r внутрішнього контуру фланця листової заготовки, замість раніше неприпустимою витяжки напівфабрикату з циліндричною стінкою на першій операції здійснюють за новим способом стала допустимої витяжку напівфабрикату з конічною стінкою.

Так як ПДВ стінки витягиваемого напівфабрикату в небезпечному перерізі відповідає ПДВ листового зразка при випробуванні на розтяг за ГОСТ 11701-84, то небезпека руйнування напівфабрикату оцінюють за критерієм: розраховане за виведеною вище формулою максимальне розтягуюче напруга в небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату на всіх етапах витяжки повинна� витяжці по мірі переміщення контуру листової заготовки ширина першого основного ділянки осередку деформації, а саме фланця, спочатку рівна (R-r), поступово зменшується, у той час як площа поверхні решти трьох ділянок осередку деформації збільшується. На початкових етапах втягування фланця листової заготовки пуансоном в матрицю зміцнення листової заготовки превалює над зменшенням ширини фланця і розтягуюче напруга в небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату збільшується. На заключних етапах втягування фланця листової заготовки пуансоном в матрицю зменшення ширини фланця може превалювати, так може і не превалювати над зміцненням листової заготовки і розтягуюче напруга в небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату може як зменшуватися, так і збільшитися, в залежності від параметрів витяжки. Тому важливо на всіх етапах витяжки листової заготовки розрахувати за виведеною вище формулою максимальне розтягуюче напруга σρ maxу небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату і порівняти з межею текучості σTдля оцінки небезпеки руйнування напівфабрикату.

Формула для розрахунку σρ maxсправедлива для витяжки будь-якого осесиметричного напівфабрикату як циліндричної, так і з коническабриката з конічною стінкою, мінімальний діаметр якої дорівнює діаметру заданої до виготовлення осесиметричної деталі, за цим новим способом, і напівфабрикату з циліндричною стінкою, діаметр якої дорівнює діаметру тієї ж до виготовлення заданої осесиметричної деталі, за відомим способом, при однакових розмірах листової заготовки і інших рівних умовах, укладають, що в першому випадку за новим способом витяжки напівфабрикату з конічною стінкою значення максимального розтягуючого напруження σρ maxменше або дорівнює границі текучості σTі витяжка напівфабрикату без руйнування можлива, а в другому випадку за відомим способом витяжки напівфабрикату з циліндричною стінкою значення σρ maxбільше σTі при витяжці відбудеться відрив дна в небезпечному перерізі циліндричної стінки напівфабрикату.

Коли в процесі витяжки за новим способом напруга σρ maxдосягне межі текучості σT, небезпечне перетин стінки напівфабрикату почне пластично деформуватися і упрочняться, однак руйнування напівфабрикату не відбудеться, так як процес витяжки припиняють. У той же час така витяжка напівфабрикату, коли на останньому етапі напруга σρ maxстанів�овою заготовки на першій операції.

Знаючи розтягуюче напруга σρв кожному елементі осередку деформації, з рівняння пластичності знаходять стискуюче напруження σθ, яке спричиняє втрату стійкості ділянок листової заготовки з утворенням складок. Найбільша небезпека складкообразования існує на першій ділянці осередку деформації, а саме на фланці листової заготовки, тому для усунення такої небезпеки в штампі для витяжки застосовують притиск. Параметри витяжки визначають та уточнюють при налагодженні штампа для витяжки таким чином, щоб на початкових етапах витяжки складки на витягиваемом напівфабрикаті були такий мінімально допустимої величини, щоб їх можна було розпростати між робочими поверхнями матриці і пуансона на заключних етапах витяжки.

Компоненти деформованого стану елементів осередку деформації розраховують за допомогою відомих з теорій пластичності і обробки металів тиском рівнянь зв'язку між напруженнями і деформаціями.

Таким чином, задаючи, у першому та наступних наближень, глибину витяжки, кут конусності стінки першого напівфабрикату та інші параметри першої операції витяжки і розраховуючи за виведеною вище формулі значення ϰльное розтягуюче напруга σρ maxу небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату на всіх етапах витяжки листової заготовки поступово збільшувалася і на останньому етапі витяжки стало рівним межі текучості σT, глибина витяжки була граничною - без руйнування заготовки, край заготовки в кінцевий момент витяжки, по можливості, не вислизав з-під притиску штампа - для виключення невиправного складкообразования листової заготовки, і щоб на заключних етапах витяжки в крайньому нижньому положенні рухомої частини штампа здійснювалася правка (фіг. 3) невеликих, припустимих на попередніх етапах витяжки, складок по всій поверхні напівфабрикату.

На другій операції витяжки витягають другий напівфабрикат, в якості заготовки використовують перший напівфабрикат після першої операції витяжки, форму і розміри дна першого напівфабрикату залишають незмінними, відповідними дну осесиметричної деталі, перший кут конусності γ1стінки першого напівфабрикату зменшують до γ2, глибину витяжки збільшують від першого граничного значення H1до другого граничного, без руйнування напівфабрикату, значення Н2і конфігурацію напівфабрикату на цій другій операції наближають до�рай напівфабрикату, створюють силу, заталкивающую в процесі витяжки конічну стінку напівфабрикату в матрицю штампа і полегшує процес витяжки без руйнування напівфабрикату (фіг. 4), на кінцевих етапах витяжки одночасно з витяжкою виконують правку складок на поверхні напівфабрикату, мінімально допустимих на попередніх етапах даної операції витяжки (фіг. 5).

Параметри другої операції витяжки визначають за тією ж методикою, розробленою вище для першої операції витяжки, на підставі наступного інженерного аналізу втягування в матрицю першого напівфабрикату з метою витягування другого напівфабрикату. Осередок деформації в витягиваемом напівфабрикати ділять на чотири ділянки: 1) фланець у вигляді кругового кільця, яке контактує з притиском 3 штампа (фіг. 4) і перед витяжкою має зовнішній радіус R2і внутрішній радіус r2, де індекс 2 означає номер операції n=2; 2) ділянка напівфабрикату, який до витяжки мав радіус rm,1матриці першого штампа для витяжки і тепер на другому штампі для витяжки в процесі витяжки спрямляется в збільшується по довжині стінку напівфабрикату, а після випрямлення цей другий ділянку вогнища деформації між фланцем і конічної стінкою утворюють нові �яжки; 3) ділянка конічної стінки, деформирующийся в зазорі між пуансоном і матрицею; 4) ділянка напівфабрикату, елементи якого в процесі витяжки згинаються по крайці пуансона і входять у контакт з цією кромкою пуансона.

При визначенні максимального розтягуючого напруження σρ max, чинного у небезпечному, з точки зору руйнування, перерізі витягиваемого напівфабрикату, яке знаходиться на кордоні контакту витягиваемого напівфабрикату з крайкою пуансона, послідовно визначають поля напружень у кожному з чотирьох ділянок осередку деформації, використовуючи в якості граничних умов рівність радіальних напружень на межі суміжних ділянок.

Так як процес витяжки є нестаціонарним, то цей процес або робочий хід штампа для витяжки розбивають на велику кількість i-х етапів, i=1, 2, 3, ..., N, де кількість етапів N обирають в залежності від глибини витяжки та інших факторів. Для визначення ПДВ кожного елемента першого ділянки осередку деформації, а саме фланця напівфабрикату, на кожному етапі витяжки приймають ту ж, що і вище для першої операції витяжки, розрахункову модель плоского осесиметричного напруженого стану і вирішують статично определимую завдання изстичности та обробки металів тиском рівняння рівноваги dσρ=-(σρθ)dρ/ρ і рівняння пластичності σρθs, де ρ - поточний радіус елемента фланця напівфабрикату, σs- напруження текучості. Після інтегрування отриманого диференціального рівняння з використанням граничної умови, що по контуру напівфабрикату при ρ=R2,i, σρ=0, отримують формулу для визначення розтягуючого напруження σρу функції радіуса ρ на фланці напівфабрикату: σρsln(R2,i/ρ). За останньою формулою розраховують найбільше розтягуюче напруга σρна внутрішньому контурі фланця напівфабрикату радіуса r2на останньому етапі витяжки:, фіг. 5.

Задаючи робочий хід штампа або глибину витяжки h2,iна наступних i-x етапах витяжки, з умови рівності площ серединних поверхонь відомого з геометричних побудов другого напівфабрикату і попереднього першого напівфабрикату, розраховують поточний зменшується від етапу до етапу i-й радіус R2,iконтуру другого напівфабрикату. За останньою формулою розраховують найбільше розтягуюче напруга σρна межі першої ділянки осередку деформації, а саме на внутрішньому контурі фла45" />.

Напруга плинності σsз урахуванням зміцнення напівфабрикату в процесі витяжки визначають за наведеною вище формулою Жаркова Ст. А., в якій значення інтенсивності деформацій на внутрішньому контурі фланця напівфабрикату радіуса r2на i-му етапі витяжки розраховують при ρ=r2:.

На другій ділянці осередку деформації, який до витяжки мав радіус rm,1матриці першого штампа для витяжки і тепер на цьому другому штампі для витяжки в процесі витяжки спрямляется в збільшується по довжині конічну стінку напівфабрикату, а після випрямлення цей другий ділянку вогнища деформації між фланцем і конічної стінкою утворюють нові елементи фланця листової заготовки, що згинаються по радіусу rm,2матриці даного другого штампа для витяжки, вплив вигину елементів напівфабрикату на розтягуюче напруга σρоцінюють поправкою на вигин ΔσρTs/(4rm,2+2s), на яку поступово збільшують σρна межі цієї ділянки радіуса rb,2,i:

.

Для визначення ПДВ третього ділянки осередку деформації в конічній стінці витягиваемого напівфабрикату враховують, що у цей, �ак і вище для фланця, на кожному етапі витяжки приймають розрахункову модель плоского осесиметричного напруженого стану і спільно вирішують відомі з теорій пластичності і обробки металів тиском рівняння рівноваги dσρ=-(σρθ)dρ/ρ і рівняння пластичності σρθs. Так як цей третій ділянку осередку деформації при витяжці піддається значно меншим пластичним деформаціям, ніж фланець, то в рівнянні пластичності приймають, що на всіх етапах витяжки напруга плинності σsодно межі текучості σTпо ГОСТ 11701-84. Після інтегрування отриманого диференціального рівняння з використанням граничної умови, що на i-му етапі витяжки на межі другої ділянки осередку деформації радіуса ρ=rb,2,i, виводять формулу для визначення розтягуючого напруження σ"'ρу функції радіуса ρ на третьому ділянці осередку деформації:

.

На четвертому ділянці осередку деформації вплив вигину елемента листової заготовки по крайці пуансона на розтягуючу напругу оцінюють поправкою на вигин ΔσρTs/(4rp+2s), на яку східчасто увелЍтапе другий витяжки максимального розтягуючого напруження уздовж конічної стінки витягиваемого осесиметричного напівфабрикату в небезпечному перерізі, яке проходить через кордон контакту напівфабрикату з крайкою пуансона при ρ=rc,2,i(фіг. 4):

.

На певних етапах витяжки деякі доданки в останній формулі враховувати не потрібно; наприклад, на останній операції витяжки циліндричної деталі з вертикальною стінкою на всіх етапах, після початку утворення вертикальної стінки деталі, згину стінки напівфабрикату по крайці пуансона більше не відбувається, і останнє доданок враховувати не потрібно.

Так як ПДВ стінки витягиваемого другого напівфабрикату в небезпечному перерізі відповідає ПДВ листового зразка при випробуванні на розтяг за ГОСТ 11701-84, то небезпека руйнування напівфабрикату оцінюють за критерієм: розраховане за виведеною вище формулою максимальне розтягуюче напруга в небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату на всіх етапах витяжки повинна бути менше або дорівнює границі текучості σTпо ГОСТ 11701-84, а саме: σρ max≤σT. Знаючи розтягуюче напруга σρв кожному елементі осередку деформації, з рівняння пластичності знаходять стискуюче напруження σθ, яке спричиняє втрату стійкості ділянок напівфабрикату з утворенням скл�х етапах витяжки складки на витягиваемом напівфабрикаті були такий мінімально допустимої величини, щоб їх можна було розпростати між робочими поверхнями матриці і пуансона на заключних етапах витяжки.

Таким чином, задаючи, у першому та наступних наближень, глибину витяжки, кут конусності стінки другого напівфабрикату та інші параметри другої операції витяжки і розраховуючи за виведеною вище формулі значення σρ max, визначають раціональні параметри другої операції і штампа для витяжки з умов, щоб максимальна розтягуюче напруга σρ maxу небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату на всіх етапах витяжки було менше або дорівнює границі текучості σT, глибина витяжки була граничною - без руйнування заготовки, не утворювалося невиправного складкообразования напівфабрикату, і щоб на заключних етапах витяжки в крайньому нижньому положенні рухомої частини штампа здійснювалася правка (фіг. 5) невеликих, припустимих на попередніх етапах витяжки, складок по всій поверхні напівфабрикату.

Аналогічно на всіх наступних n-х операціях витяжки кут конусності γnстінки напівфабрикату послідовно і поопераційно в штампах зменшують, глибину витяжки Hnзбільшують, конфігурацію напівфабрикатів від оперативно виконув максимальне розтягуюче напруга σρ maxу небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату на всіх етапах витяжки і порівнюють з межею текучості σTлистової заготовки для виключення руйнування напівфабрикату, а від подушки преса або буфера штампа на притиску штампа, притискає край напівфабрикату, створюють силу, заталкивающую в процесі витяжки стінку напівфабрикату в матрицю штампа і полегшує процес витяжки без руйнування напівфабрикату, на кінцевих етапах кожної операції витяжки одночасно з витяжкою виконують також правку складок на поверхні напівфабрикату, мінімально допустимих на попередніх етапах даної операції витяжки. Якщо на n-ї операції на i-му етапі витяжки напруга σρ maxу небезпечному перерізі стінки витягиваемого напівфабрикату виявиться більше межі текучості σT, змінюють параметри витяжки таким чином, щоб напруга σρ maxстало рівним межі текучості σT.

На останній операції витяжки форму і розміри напівфабрикату виконують відповідають формі і розмірам осесиметричної деталі з урахуванням припуску на обрізку нерівного краю напівфабрикату, на кінцевих етапах витяжки одночасно з витяжкою виконують також правку складок на поверхні п�ций витяжки заданої до виготовлення осесиметричної деталі.

Починаючи з другої операції витяжки на всіх операціях витяжки від подушки преса або буфера штампа на притиску штампа, притискає край напівфабрикату, створюють силу, заталкивающую в процесі витяжки конічну стінку напівфабрикату в матрицю штампа і полегшує процес витяжки без руйнування напівфабрикату; це дозволяє зменшити кількість операцій витяжки і відповідно зменшити кількість штампів для витяжки. За рахунок зменшення кількості штампів для витяжки вивільнені позиції на цьому ж багатопозиційному пресі-автоматі, на якому за даним нового способу штампують осесимметричную деталь, задіють для штампування деталей, збільшуючи продуктивність праці на виробництві.

На фіг. 7 показано листова заготівля 9 і напівфабрикати 10, 11 і 12 із фланцем відповідно після першої, другої і третьої операцій витяжки; останній напівфабрикат 12 після обрізки нерівного краю стає деталлю з фланцем, або після додаткової операції витяжки тільки одного фланця стає деталлю без фланця і далі застосовується за призначенням. При многооперационной витяжці осесиметричної деталі на багатопозиційному пресі-автоматі напівфабрикат на кожній позиції н напівфабрикату грейферним механізмом з позиції на позицію.

На фіг. 8, як варіант цього способу, показано листова заготівля 9 і напівфабрикати 10, 11 з фланцем і останній напівфабрикат 12 без фланця відповідно після першої, другої і третьої операцій витяжки; останній напівфабрикат 12 після обрізки нерівного краю стає деталлю і далі застосовується за призначенням.

Новий спосіб многооперационной витяжки застосуємо для витяжки осесиметричних деталей різноманітної конфігурації. На фіг. 9 в якості варіанту показано зображення многооперационной витяжки за даним способом осесиметричної деталі з фланцем, яку на останньому n-ї операції витяжки штампують з конічною стінкою, як зображено на рис. 10, щоб після штампування осесиметричні деталі вставлялися одна в іншу для зручності їх транспортування.

За рахунок використання способу многооперационной витяжки осесиметричної деталі великої висоти з листової заготовки на пресах простої дії або багатопозиційному пресі-автоматі, у порівнянні з відомим способом, підвищується точність розмірів отриманих осесиметричних деталей при меншій кількості операцій витяжки, при цьому поліпшується якість поверхні, що впливає на зниження відсотка шлюбу на вироб�посіб многооперационной витяжки осесиметричної деталі з листової заготовки в штампі на пресі простої дії або багатопозиційному пресі-автоматі, включає послідовну і пооперационную витяжку з листової заготовки напівфабрикатів з конфігурацією, що від операції до операції наближається до конфігурації осесиметричної деталі, відрізняється тим, що на першій операції витяжки в початкові етапи утворюють дно першого напівфабрикату, що відповідає дну осесиметричної деталі, в наступні етапи витягають перший напівфабрикат з конічною стінкою на граничну, без руйнування заготовки, глибину, на наступних операціях витяжки здійснюють витяжку напівфабрикатів з донною частиною, отриманої на першій операції, з послідовним і післяопераційним зменшенням кута конусності стінки першого напівфабрикату, глибину витяжки збільшують і конфігурацію напівфабрикатів від операції до операції наближають до конфігурації осесиметричної деталі за допомогою попадання конічної стінки напівфабрикату в матрицю штампа впливом сили на притиск штампа від подушки преса або буфера штампа, притискає край напівфабрикату для полегшення процесу витяжки без руйнування напівфабрикату, при цьому на кожній операції витяжки граничну глибину і кут конусності стінки напівфабрикату задають з умови забезпечення на всіх етапах витягнуто�стінки витягиваемого напівфабрикату, і на кінцевому етапі - рівності межі плинності листової заготовки, при цьому на кінцевих етапах кожної операції витяжки одночасно з витяжкою виконують по всій поверхні напівфабрикату правку складок, допущених на попередніх етапах витяжки, а на останній операції витяжки форму і розміри напівфабрикату виконують відповідним формі і розмірам осесиметричної деталі з урахуванням припуску на обрізку нерівного краю напівфабрикату.



 

Схожі патенти:

Спосіб виготовлення порожнистих виробів з листового металу

Винахід відноситься до галузі обробки металів тиском, а саме до способів виготовлення порожнистих виробів з листового металу, і може бути використане в різних галузях металообробної промисловості. Здійснюють вирубку плоскою кільцевої заготовки, її деформування витяжкою з притиском у донній частині до одержання напівфабрикату. Потім притиск відводять вниз і здійснюють відбортовку до отримання готового виробу типу «втулка». Розширюються технологічні можливості. 2 іл.

Спосіб многооперационной витяжки коробчатої деталі з листової заготовки

Винахід відноситься до обробки металів тиском, зокрема до многооперационной витяжці коробчатої деталі з листової заготовки. Послідовно і поопераційно в штампах виконують витяжку напівфабрикату. На першій операції виконують донну частину, відповідну донної частини коробчатої деталі. При цьому на наступних операціях утворюють на напівфабрикаті похилу стінку на граничну без руйнування глибину з конфігурацією, все наближається від операції до операції до конфігурації коробчатої деталі. На останній операції витяжки одержують напівфабрикат зі стінкою, формою і розмірами, що відповідають формі і розмірам коробчатої деталі з урахуванням припуску на обрізку нерівного краю напівфабрикату. Підвищується точність і якість поверхні коробчатої деталі, зменшує кількість операцій витяжки. 12 іл.

Спосіб штампування коробки з листової заготовки на пресі простої дії

Винахід відноситься до обробки металів тиском, зокрема до штампуванні коробки на пресі простої дії. Попередньо виготовляють листову заготовку з пробитими отворами, розташованими у місцях, відповідних небезпечних перетинах в процесі витяжки і розташованих навпроти заокруглень мінімального радіуса кривизни стінки коробки в плані, форму і розміри яких визначають заздалегідь. Витяжку коробки здійснюють на кожному із згаданих кутових заокруглень мінімального радіуса кривизни утворюється стінки коробки в плані з утворенням основного ділянки по висоті стінки коробки з крайової частини заготовки і суміщають з відбортовкою додаткових ділянок по висоті стінки коробки. При цьому задають певну величину сили притиснення фланця заготовки. В кінці витяжки коробки з фланців при підході до нижнього крайнього положення штампа для витяжки, що залишилися на фланці складки невеликої висоти правлять між робочою поверхнею притиску і притискної поверхнею матриці силою повзуна преса, виконують правку дна коробки. Підвищується якість і знижується шлюб. 2 іл.
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до способів виробництва труб осесиметричних штамповок діаметром до 200 мм з високоміцних алюмінієвих сплавів Al-Zn-Mg-Cu, легованих скандієм і цирконієм. Спосіб виробництва вісесиметричних штамповок типу кришка діаметром до 200 мм з високоміцних алюмінієвих сплавів Al-Zn-Mg-Cu, легованих скандієм і цирконієм, включає приготування алюмінієвого розплаву, що містить скандій і цирконій, його перегрів до 765-780°С, виливок круглих злитків малого діаметру при 710-740°С, їх гомогенізацію при 400-440°С протягом 4-10 годин, штампування при 380-440°С, загартування з температури 465-480°С з рівномірним охолодженням всій поверхні штамповок зі швидкістю, яка забезпечує збереження після гарту повністю нерекристаллизованной структури штампування, і штучне старіння. Штампування мають менший рівень залишкових гартівних напруг, що забезпечує стабільність геометричних параметрів деталей за рахунок усунення овализации при обточуванні штамповок на тонкостінні деталі. 2 табл., 1 пр.

Спосіб одержання заготовок під редукування стовбурів

Винахід відноситься до збройовим стовбурах, а саме до виготовлення заготовок стволів для подальшого редукування. Спосіб включає виконання надрізів по зовнішній поверхні прутка прокату і прошивання заготовки з одночасною витяжкою. Надрізи виконують на заданій відстані один від одного до діаметра одержуваного отвори. Технічний результат полягає в зменшенні відходів металу. 1 іл.

Спосіб штампування коробки з листової заготовки на пресі подвійної дії

Винахід відноситься до листового штампування і може бути використане для витяжки коробок з різноманітною конфігурацією в плані. Процес витяжки основного ділянки по висоті стінки коробки з крайової частини заготовки поєднують з процесом незавершеною відбортовки додаткової ділянки по висоті стінки коробки з центральної частини заготовки, прилеглої до попередньо второваним отвору, в результаті, гранична висота коробки до руйнування заготовки збільшується порівняно з витяжкою коробки без додавання процесу незавершеною відбортовки. Підвищується точність коробки і знижується шлюб. 2 іл.

Спосіб формоутворення коробчатих в плані квадратних деталей з отвором в донної частини шляхом поєднання витяжки і відбортовки

Винахід відноситься до області автомобільної промисловості листоштамповочного виробництва для виготовлення коробчатих деталей в плані квадратних невеликої висоти з отвором в донної частини

Спосіб виготовлення з листового металу офтальмоаппликатора

Винахід відноситься до галузі обробки металів тиском, зокрема до холодної листовий штампування

Спосіб виготовлення порожнистих вісесиметричних виробів з отвором в донної частини

Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане при виготовленні осесиметричних порожнистих виробів з отвором в донної частини
Up!