Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Холодная и полугорячая объемная штамповка 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [ 49 ] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

Расчетная сила выдавливания

Р = paзлr (54)

где 0д - напряжение течения; = = а sit ; здесь Osi к п - константы, характеризующие упрочнение данного материала (табл. II); р - относительное давление на заключительной стадии процесса.

На заключительной стадии процесса потребная сила вначале уменьшается по сравнению с силой в установившейся стадии, а затем, с уменьшением толщины перемычки, возрастает. Наименьшая толщина перемычки Н определяется не увеличением потребной силы выдавливания, а появлением микротрещин в этой зоне.

Расчетные значения деформирующей силы превышают экспериментальные на 10-!5 % для установившегося процесса и на 6-12 % для заключительной стадии. При этом в установившейся стадии процесса между очагами деформации имеется жесткая (упругодеформированная) зона, а в заключительной такая зона отсутствует, так как пластическому деформированию подвержен весь объем металла.

Формула (54) получена для случая, когда радиус площадки торца пуансона Гх = 0,5л, а угол между образующей усеченного конуса пуансона и плоскостью, перпендикулярной к оси штамповки, а= 15°.

Средняя величина деформации применительно к деталям, у которых г ? = 0,6-h0,8 (поршневые пальцы),

е = In

где Лн - расчетная начальная высота пластической зоны напротив торца пуансона.

При изменении силы обрезки граней в зависимости от перемещения матрицы (см. табл. 8) наблюдаются два максимума. Первый максимум и последующее снижение силы обрезки объясняются скалыванием материала и отрывом удаляемых сегментов. На-.личие второго максимума вызвано тем, что в конце обрезки происходит чеканка материала заусенца, так как головка болта опирается на пуансон, диаметр которого несколько больше,

11. Значения констант а si к я экспериментальных и расчетных сил выдавливания

Сталь

Сила выдавливания Р, кН

О) X

15Х горячекатаная 20Х горячекатаная 12ХНЗА отожженная, НВ 143

0,20 0,17 0,16

79,8 88,5 91,7

580 700 660

596 536

чем диаметр описанной окружности шестигранника головки.

При изготовлении деталей на многопозиционных автоматах максимальная деформирующая сила в конце хода ползуна определяется как сумма сил штамповки на каждой позиции автомата.

Давление на закругленном пуансоне (по С. А. Сеичищеву) прн выдавливании внутреннего шестигранника в головках винтов при закрытой прошивке к началу установившегося процесса

5,08 4-

46 sin Yd Yo cos 2уо - 0,75 sin 2уо-f \

- Vo sin vo 4- 0,5уо

При выдавливании сферическим пуансоном можно использовать приближенный энергетический метод определения сил (по А. Д. Томленову). Полное давление при выдавливании таким пуансоном

р = Ро /1 -f 2р, (56)

где Ро ~ 2,4-2; здесь k = aJyS - постоянная.

Штамповка заготовки шарика выполняется обычно с облоем (рис. 19, а).

Сила штамповки (по М. В. Сторо-жеву н Е. А. Попову)

Рш = а. [(l.5 + 0,5-g) Fo6 +

-0,08

ho6 J1

i,785DL.

Упрощенные формулы для тировочных расчетов: при штамповке с облоем

Р 3,34,0,0=,; штамповке без облоя

(57) ориен-

(58) (59)

где 5об- Лоб - соответственно ширина н толщина облоя шарика; Ощ- расчетный диаметр, равный среднему значению диаметров полусфер Dm. Du, т. е. = (Ош + Ош)12, = 1.1 1,2 - коэффициент влияния смазочного материала; f об - площадь проекции облоя.

При определении Og следует иметь в виду, что в случае использования оптимального значения hJcL = 2,2 деформация е = 0,34 для всех шариков независима от их диаметра.

Давление при высадке шаровой головки стержневой детали (по И. К. Бу-кин-Батыреву и Л. Д. Оленину)

Am?R /3

- 2mhR + (hn - 2mf In

hR - 2m.

(60)

здесь tn = -/ф 2. текущее значение высоты свободной боковой поверхности

/1Л==

+ 3 +

,2 + (61)

где Л = /l-Rl/Rl-


Рис, 19. Схемы штамповки шарика (а) н головки шарового пальца (б)

Усф - объем сферы; /?сф = £>сф/2 - радиус сферы; Яо == dj2 - радиус заготовки; R = (0,9-f-0,95) Рсф = OI2 - текущее значение радиуса свободной боковой поверхности.

При штамповке коротких деталей типа втулок с фланцем (рис. 20), у которых соотношение основных раз-


Рис. 20, Схема штамповки втулки с фланч цем;

/ - матрица; 2 - исходная кольцевая заготовка; 3 - пуансон; 4 - оправка; 5 - отштампованная заготовка; D, И --диаметр и высота исходной кольцевой заготовки; Djj, ftg - диаметр и высота ступицы отштампованной заготовки; Лф и Дф - высота и радиус фланца отштампо. ванной заготовки




Рис. 21. Изменение силы деформирования при двухударной высадке по законам парабол второй и четвертой степени

меров характеризуется выражением 1 -г,- 5, сила штамповки

к = f фРф + Рт

(62)

где Ят - сила, вызванная сопротивлением трения в кольцевой плоскости; Рф - давление осадки фланца; Оф - диаметр фланца детали; Dq - внутренний диаметр втулки; Рф - площадь поверхности фланца;

Рф =

3 Яф-ЬЯп

0,3 +.Rф-R )

(63)

R = 2яцов [(/?п -f /?о) Я - Rhф],

(64)

где hф - высота фланца отштампованной детали.

На рис. 21 показано изменение силы деформирования при двухударной высадке по законам парабол второй и четвертой степени, иключая отрезку еаготовки и выталкивание готовой

детали, и приведено построение расчетных графиков при первом и втором переходах штамповки, т. е. при формообразовании конической и цилиндрической головок детали. Характер изменения силы холодной высадки зависит от относительных размеров деформируемой части заготовки. Изменение силы в зависимости от перемещения Пуаисона при формообразовании конической головки в процессе первого перехода штамповки может быть представлено параболой / второй степени, а при окончательной высадке ориентировочно параболой четвертой степени.

Точка А соответствует моменту, когда пуансон коснулся заготовки и началось ее упругое деформирование; точка В - силе Рнач. точка С - моменту, когда ползун пришел в крайнее переднее положение.

График изменения силы высадки Pg может также строиться по гиперболической зависимости:

Рв (Si) =

РрЯ

в-р Рв f на

где Рнач = OgFo, Sp - полный рабочий ход ползуна; S; - текущее значение перемещения ползуна.

По этим формулам составляется таблица значений Рд прн различных или строится график Рв = Рв (Si)-

Экспериментальная силовая диаграмма суммирует по оси абсцисс пластическую и упругую деформацию при соответствующей деформирующей силе. Пользуясь участком разгрузки, можно построить истинную силовую диаграмму в координатах перемещение деформирующего инструмента - сила штамповки .

Для процессов холодной объемной штамповки, которые осуществляются на недостаточно жестком оборудовании, при построении силовых графиков необходимо соответствующим образом отражать податливость системы машина - инструмент - штампуемая деталь.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ВЫТАЛКИВАНИЯ ПОСЛЕ ВЫСАДКИ

Основными факторами, от которых зависит сила выталкивания, являются: схема деформации, материал и размеры заготовки, коэффициент трения между отштампованной заготовкой и стенками матрицы, давление, действующее со стороны отштампованной заготовки на стенки матрицы, упругие свойства выталкивающего стержня.

Сила выталкивания в общем случае

Рвыт> S PiFi-Pynp> (65)

где ц = 0,1 - коэффициент трения между отштампованной заготовкой и стенками матрицы; Р; - площадь боковой поверхности элемента ручья матрицы, из которого осуществляется выталкивание; р;- давление, действующее иа стенки элемента ручья матрицы со стороны отштампованной заготовки.

Поскольку в начальный момент выталкивания отштампованная заготовка не подвергается силовому воздействию со стороны Пуансона, давление может быть принято равным истинному на-

пряжению упрочненной заготовки, которое можно рассчитывать по формуле В. Я. Шехтера:

р. = а* = о(1 + 1,6ф),

где Og - временное сопротивление исходного калиброванного материала, МПа; ф - относительное сужевие после разрыва, равное относительной осадке при сжатии.

В процессе высадки стержень выталкивателя упруго деформируется, и при отходе главного ползуна назад упругая сила, действующая на стержень отштампованного изделия, способствует его выталкиванию

Рупр = 1в>

где Сд - коэффициент жесткости выталкивающего стержня, Св = EFjIg = = пЕйЩМу, Л(д - упругая деформация выталкивающего стержня, Д/в = PIb{EFb); 1в - длина выталкивающего стержня; Рв - площадь поперечного сечения выталкивающего стержня диаметром ds) Рупр равна силе, действующей на выталкивающий стержень в процессе штамповки. При отсутствии данных о величине этой силы можно воспользоваться экспериментально полученными значе-

12. Сила выталкивания стержневых деталей после высадки

Форма

Размер детали, мм

Сталь

Рвыт ,

Полукруглая

2,33 2,4

12 20

9,0 5,0

Потайная

16,5

11 21

5,25

28 40 40

4,7 3,3 2,5

СтЗ 35 20

15 6,2 14

Цилиндрическая

9,85

2,13

Примечание. /- длина стержня; Рвыт - сила выталкивания; , Рш-сила высадки; D-диаметр высаженной головки; d-диаметр стержня заготовки; /(-высота высаженной головки.



ниями упругой деформации стержня А/в = (0,8-1) % /з. Ориентировочно сила выталкивания

= рцл d/pac (табл. 12), (6б) где р Л! 0,8От; ц = 0,15; d - диаметр

<5 /рас = ; при

стержня; при 4->5 /pac = 5d.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ЧЕКАНКИ И КАЛИБРОВКИ

Верхнюю оценку деформирующей силы, необходимой для выполнения операций калибровки или чеканки, можно осуществлять используя основное энергетическое уравнение, согласно которому работа внешних сил на заданных перемещениях всегда меньше работы внутренних и внешних сил трения на кинематически возможных перемещениях. Под кинематически возможными понимают перемещения, удовлетворяющие граничным условиям - заданным перемещениям, условиям неразрывности и постоянства объема. Это энергетическое уравнение для плоской или осесимметричной деформации имеет следующий вид:

/3 2

\* dV +

(U Tu.*)d/ +

1=1, 2. 3

u\ dF

(67)

где P - действительная деформирующая сила; ДЛ - заданное перемещение (перемещение рабочего инструмента); Oj - напряжение течения материала заготовки; \f - интенсивность деформации; V - объем пластически деформируемой части заготовки; fi - площадь поверхности разрыва скоростей сдвига; и* и - кинематически возможные перемещения вдоль поверхностей разрыва скоростей сдви-

га, принадлежащие приграничным областям; ц - коэффициент трения; F - площадь контактной поверхности поковки; и\ - кинематически возможное перемещение в направлении осн X вдоль контактной поверхности.

Заменяя в уравнении (67) неравенство равенством и решая его относительно удельной деформирующей силы р

(давления) Р >-г, найдем

а F АЛ

+ 71 2

ft=0, 1, 2, 3

(=1, 2, ЪР

I? dV +

(и\ т 4) d! +

u\dF . (68)

Пример. Найти верхнюю оценку удельной деформирующей силы, необходимой для плоскостной чеканки поковки с вытянутой осью в плане.

Решение. При плоскостной чеканке поковки с вытянутой осью в плане весь объем поковки находится в пластическом состоянии, а схему деформированного состояния можно принять плоской. Распределение кинематически возможных перемещений по высоте можно принять линейным. Положим, что в плоскости симметрии перемещение равно нулю; тогда частицы металла, расположенные выше плоскости симметрии, перемещаются вниз, а ниже - вверх.

Согласно принятому.

(69)

где h - половина высоты штампованной заготовки. Условия постоянства объема

в котором 1

(70)

дХ dZ

После подстановки Iz в выражение (70), последующего интегрировании и определения произвольной постоян-

ной (при X = 0; J = 0) найдем = Aft-X/ft.

Интенсивность кинематически возможных деформаций

2 Ah /3 ft

Подставляя * и в выражение (68), получим

ft а

2 Ah

аЛ-Ah

/3 h J

4-p4Ji.x.dx

2 / , , Ц*а N

\dX dZ+

/3 v+ 2Я

(71)

где a = AI2 - половина ширины штампованной заготовки; h = Я/2 - половина высоты штампованной заготовки; р* - коэффициент трения при плоском деформированном состоянии.

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ВЫДАВЛИВАНИЯ РАБОЧИХ ПОЛОСТЕЙ ШТАМПОВ И ПРЕСС-ФОРМ

Потребная сила выдавливания зависит от механических свойств деформируемого материала, общей деформации (глубины полости), размеров заготовки, формы изготовляемой полости, вида и размеров облегчающей камеры, способа выдавливания, условий контакта. В процессе выдавливания сила непрерывно возрастает (рис. 22).

Деформирующую силу можно снизить поэтапным деформированием с

р,кН


Р,МПа

2800

2100

1400

10 15 h,MM

Рис. 22. Силы Р выдавливания полости в заготовке из стали 15 и давление р на инструмент в зависимости от глубины h внедрения пуансона. Размеры цилиндрической заготовки I

D = 35 мм; Я = 30 мм; диаметр пуансоиа d = 13,5 мм; ; - закрытое выдавливание; 2 - закрытое выдавливание с нижней камерой (диаметр d=l\ мм, глубина = 10 мм); 3 - закрытое выдавливание с боковой камерой ( = 5 мм, = 29.7 мм, Л = 20 мм); 4 - открытое выдавливание; 5 - 8 - закрытое выдавливание со сквозной камерой (соответственно равен 11,2; 12,2; 12,7: 13,1 мм). Обозначения формы н размеров камер см. в табл. 13

извлечением пуансона из заготовки после каждого этапа и возобновлением смазывания пуансона и поверхности рабочей полости. Если необходимо Значительно уменьшить силу штамповки, между этапами деформирования заготовку отжигают, предохраняя поверхность рабочей полости от окисления. Эффективным способом снижения силы служит применение облегчающих камер (табл. 13). Камеры изменяют характер течения материала, уменьшают деформацию и Гидростатическое давление. Недостатком применения большинства камер является снижение пластичности материала заготовки, вследствие чего возможно его разрушение. Изготовление холодным выдавливанием глубоких и сложных рабочих полостей в



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [ 49 ] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка