Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

Формоизменяющие операции - гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка, ротационная вытяжка - выполняют благодаря пластическим деформациям металла без разрушения заготовок.

Гибка является одной из наиболее распространенных формоизменяющих операций листовой штамповки, в результате которой получают самые разнообразные профили (рис. 3.96). Операциягибкизаключается в изменении кривизны заготовки практически без изменения ее линейных размеров (рис. 3.97). При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном, при этом наружные слои (обращенные к матрице) растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону) - сжимаются. Участки, образующие полки детали, деформируются упруго. По середине толщины заготовки находится нейтральный слой (NN), не испытывающий ни сжатия, ни растяжения. В этой связи длину заготовки для деталей, получаемых гибкой, рассчитывают по средней линии.

При исчезновении внешних сил, вызывающих изгиб заготовки, растянутые слои стремятся сжаться, а сжатые слои - удлиниться. Благодаря этому при разгрузке изменяются углы между полками. Это явление называется пружинением или упругой отдачей при гибке. Величина угла пружинения зависит от механических свойств материала заготовки (отношения предела текучести к модулю упругости), от отношения радиуса гиба к толщине заготовки r/S и угла гиба α. С увеличением этих параметров значения угла пружинения возрастают. Наличие угла пружинения учитывают при проектировании гибочного инструмента. Для сталей угол пружинения находится в пределах 1 … 8°. Точность гибки повышают подчеканкой (сжатием) полок изделия между плоскостями пуансона и матрицы, а также дополнительным растяжением или сжатием заготовки при гибке. Величина деформации слоев металла заготовки не безгранична. В случае превышения такой характеристики пластичности, как относительное удлинение на поверхности заготовки в зоне деформации появляются трещины. Для предотвращения их появления минимальный внутренний радиус гибки назначают в пределах 0,1 … 2 толщины листового материала.

Гибку производят в штампах, а также вращающимися фигурными роликами, играющими роль матрицы, на профилегибочных станах. Ленты или полосы, проходя через несколько пар роликов, превращаются в гнутые тонкостенные профили, легкие, но жесткие и достаточно прочные. Применение гнутых профилей позволяет создавать рациональные конструкции с минимальной материалоемкостью.

Вытяжка - получение полого изделия замкнутого контура из плоской или полой листовой заготовки. Вытяжкой получают детали из листа толщиной от 0,02 до 30 мм с размерами от десятых долей миллиметра до нескольких метров: элементы кузова легкового автомобилей, посуду, гильзы, колпачки, коробчатые детали и т. п. На рис. 3.98 представлены некоторые изделия, полученные вытяжкой.

Схема вытяжки для случая получения цилиндрического изделия типа «стакан» приведена на рис. 3.99. Процесс протекает следующим образом - круглую исходную листовую заготовку 4, диаметром D укладывают на плоскость матрицы 3. Пуансон 1 надавливает на центральную часть заготовки и смещает ее в отверстие матрицы диаметром d. Центральная часть заготовки тянет за собой периферийную часть (фланец) заготовки, и последняя, смещаясь в матрицу, образует стенки вытянутого изделия.

Во фланце в радиальном направлении действуют растягивающие напряжения σρ, втягивающие фланец в отверстие матрицы, и сжимающие напряжения σθ, действующие в тангенциальном направлении и уменьшающие диаметральные размеры заготовки. При определенных размерах фланец заготовки может потерять устойчивость под действием сжимающих напряжений σθ, что приведет к образованию складок (рис. 3.100), т.е. появлению брака. Складки могут появиться, если

(D — d) > (18…20) S.

Для предотвращения появления складок применяют прижим 2 (см. рис. 99), прижимающий фланец заготовки к плоскости матрицы с определенной силой.

Растягивающие напряжения σρ от нулевого значения на наружной кромке заготовки возрастают до максимального значения на входе в матрицу и чем больше ширина фланца, тем больше растягивающие напряжения, действующие на входе в матрицу. Если растягивающие напряжения σρ достигнут значения временного сопротивления материала заготовки, то заготовка у донышка разрушится.

Отсюда следует, что без разрушения можно вытягивать заготовки с определенной, ограниченной шириной фланца. Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки kВ = D/d. В зависимости от механических свойств металла и условий вытяжки максимально допустимые значения коэффициента вытяжки составляют 1,8 … 2,1.

Кроме ширины фланца, на растягивающее напряжение σρ, действующее в опасном сечении заготовки, влияют радиусы скругления кромок матрицы rM и пуансона rП, а также силы трения, возникающие при перемещении заготовки относительно матрицы и прижима.

Для уменьшения концентрации напряжений и соответственно опасности разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляют по радиусу, равному 5 … 10 толщин заготовки. Для уменьшения силы трения вытяжку обычно ведут, смазывая заготовку, причем состав смазочного материала подбирают с учетом характеристик материала заготовки, коэффициента вытяжки и формы вытягиваемых деталей.

Высокие детали малого диаметра, при изготовлении которых требуется большое формоизменение заготовки, получают за несколько операций вытяжки (несколько переходов) с постепенным уменьшением диаметра полуфабриката и увеличением его высоты. В каждом из последующих переходов заготовкой служит полый полуфабрикат, полученный на предыдущем переходе вытяжки (рис. 3.101). Следует учитывать, что холодная деформация металла сопровождается его упрочнением, поэтому для предотвращения разрушения металла при последующих переходах вытяжки применяют промежуточный отжиг для устранения наклепа, или снижают коэффициент вытяжки kВ до значения 1,2 ... 1,4.

В зависимости от формы и размеров инструмента, толщина стенок изделия при выполнении операции вытяжки может оставаться постоянной, а может изменяться, т.е. различают вытяжку без утонения стенок и с утонением ее.

Вытяжкой без утонения стенок получают полую деталь из листовой заготовки без изменения ее толщины (см. рис. 3.99).

При вытяжке без утонения стенки зазор z = (1,1 … 1,3) S выбирают из условия, при котором утолщенный край заготовки не должен утоняться сжатием между поверхностями пуансона и матрицы (стойкость инструмента при этом повышается). Практические рекомендации по проектированию технологических параметров вытяжки без утонения стенки приведены в приложении Л.

Вытяжку с утонением стенок (рис. 3.102) применяют для получения деталей, у которых толщина донышка больше толщины стенок, а также тонкостенных деталей, получение которых вытяжкой без утонения стенки затруднительно в связи с опасностью складкообразования.

Величина зазора между матрицей и пуансоном при этом z = (0,65 ... 0,85) S. За один переход толщина стенки может быть уменьшена в 1,5 … 2 раза. Размер заготовки определяют из условия равенства объемов металла заготовки и изделия. При вытяжке с утонением стенки длина детали увеличивается, в основном, вследствие уменьшения толщины исходной полой заготовки. Прочность детали из-за наклепа в 2 … 3 раза превышает прочность заготовки.

Отбортовка - образование борта по внутреннему или наружному контуру листовой заготовки. Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для образования уступов в деталях с целью последующего нарезания в этом месте резьбы, сварки или сборки, а также для увеличения жесткости тонкостенных конструкций.

При отбортовке по внутреннему контуру заготовки образуется горловина за счет вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу (рис. 3.103). При этом металл в зоне деформации (по периметру отверстия) растягивается и становится при этом тоньше (утоняется). При исчерпании ресурса пластичности (удлинения периметра отверстия на величину, большую относительного удлинения для данного материала) вокруг отверстия появляются трещины.

Допустимое формоизменение оценивают коэффициентом отбортовки kп = dб /dО, где dб, dО внутренний диаметр борта и начальный диаметр отверстия под отбортовку. Коэффициент отбортовки зависит от механических характеристик металла заготовки, ее толщины S, начального диаметра dО и не превышает величины 1,8.

На разрушение заготовки при отбортовке (появление трещин вокруг отверстия) влияет и метод получения отверстия. Если оно изготовлено при выполнении операции пробивки, то у его кромки образуется наклепанный слой (явление упрочнения при холодной пластической деформации). Прочность металла при этом повышается, пластичность снижается. Коэффициент отбортовки в этом случае не должен превышать 1,2. Большее увеличение диаметра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изготовить отверстие обработкой резанием (сверление с развертыванием), создающим меньшее упрочнение у края отверстия.

Обжим — операция, при которой происходит местное уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки. Производится заталкиванием заготовки в сужающуюся полость матрицы (рис. 3.104). Обжимаемая заготовка получает форму рабочей полости матрицы. Допустимое уменьшение диаметра при обжиме ограничивается появлением продольных складок в обжимаемой части заготовки или поперечных кольцевых складок в ее недеформируемой части. Величина обжима за один переход составляет 20 … 30%. Если диаметр краевой части необходимо уменьшить на бóльшую величину, заготовку обжимают за несколько переходов. Толщина заготовки в очаге пластической деформации увеличивается, причем больше утолщается краевая часть заготовки.

Рельефная формовка — операция, при которой происходит местное деформирование заготовки для образования рельефа. Рельефная формовка осуществляется местным растяжением отдельных участков материала. Толщина заготовки в этих участках уменьшается. Формовкой получают конструкционные выступы и впадины, ребра жесткости и т. п. Часто вместо металлического пуансона или матрицы при выполнении этой операции применяют резиновую подушку (рис. 3.105).

Используя в определенной последовательности отдельные операции листовой штамповки, изготавливают разнообразные плоские и пространственные детали.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-17

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...