Файл: Арышенский Ю.М. Теория листовой штамповки анизотропных материалов.pdf

Г л а в а І І І

ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ НА ОТДЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

При проектировании технологических процессов обработки металлов давлением приходится решать целый комплекс вопро­ сов, связанных с нахождением оптимальных условий выполне­ ния конкретной операции. В техническом отношении эти усло­ вия выражаются через определенные параметры, характеризу­ ющие данный процесс:

1)силовые параметры (усилие, работа, мощность), которые положены в основу выбора оборудования и проектирования ин­ струмента;

2)параметры, определяющие допустимую степень деформа­ ции. Предельное формоизменение оказывает существенное влияние на вид и характер самого процесса изготовления дета­ ли. Знание допустимой степени деформации позволяет рас­ считать рациональное число и последовательность переходов штамповки;

3)оптимальные размеры и форма заготовки, обеспечиваю­ щие экономичный раскрой материала, заданные свойства и ка­ чество готового изделия. Правильный выбор размеров и формы заготовки дает возможность уменьшить объем пли полностью ликвидировать отдельные ручные и доводочные работы;

4)точность, которую может обеспечить данный технологи­

ческий процесс.

Следует подчеркнуть, что большинство параметров взаимо­ связаны и оказывают влияние друг на друга. Например, точ­ ность отштампованной детали зависит от заданной степени деформации, приложенного усилия (давления), формы заготов­ ки и инструмента.

Это говорит о необходимости комплексного изучения всех вопросов, относящихся к разработке оптимальных режимов тех­ нологического процесса изготовления изделия. В действительно­ сти наблюдается несколько иная картина. До последнего време­ ни большое внимание уделялось определению усилия деформи­ рования. Такое положение, по-видимому, можно объяснить от-

6)

носителыюй несложностью расчетов силовых параметров. Мето­ ды определения деформирующего усилия, основанные на при­ менении теории пластичности изотропных сред, сейчас достаточ­ но изучены и не вызывают сомнения. Они дают возможность рассчитать усилие с ошибкой, не превышающей 15—20%, т. е. соответствующей колебаниям механических свойств штампу­ емого материала [25]. Если при этом учесть, что производствен­ ное оборудование выбирается, как правило, с запасом на 25—30%, то такую точность расчетов следует признать удовлет­ ворительной.

Другие вопросы расчета технологических параметров, осо­ бенно когда они связаны с предельным формоизменением и точ­ ностью листовой штамповки, разработаны менее фундамен­ тально.

В данной работе сделана попытка осветить основные поло­ жения теории листовой штамповки в равной степени с учетом влияния анизотропии материала.

§ 3. 1. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ СХЕМЫ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКЕ

При теоретическом анализе вопросов, связанных с листовой штамповкой, используются кривые истинных напряжений, кото­ рые обычно аппроксимируются в виде некоторых функций, на­ пример,

(3.1)

где К и п — константы, выраженные через механические свой­ ства металла. Они находятся из испытаний образцов на линей­ ное растяжение.

В случае простого нагружения величины а,- й е* можно запи­ сать через коэффициенты, отражающие отношение главных на­ пряжений или деформаций [36]. Для анизотропного тела такая запись выглядит следующим образом:

Теперь, подставляя значения ап и еп в формулу (3.1), полу­ чим

°і = К\

( 3. 4)

62

Обозначим

Известно, что при анализе процессов листовой штамповки в качестве основных схем напряженно-деформированного состоя­ ния принимают.

плоскую схему напряжений при объемной деформации; плоскую схему деформаций при объемном или плоском на­

пряженном состоянии; осесимметричное напряженное и деформированное состоя­

ние.

Рассмотрим, как изменится величина /Сп в указанных случаях.

напряжениями и деформациями, коэффициент АТ„ можно выразить

висимости от величины Ш\. Проанализируем полученный график.

63

Отсюда ясно, что положение точек экстремума зависит как от анизотропии материала, так и от его упрочнения. Однако, как это видно из графика, наибольшее влияние оказывает анизо­ тропность механических свойств. Причем происходит не только

р-12<0,5, лежат ниже зависимостей, свойственных изотропному материалу в области значений ^Д , близких к единице. Следо­

вательно, для технологических расчетов таких материалов мож­ но использовать приближенно линейную зависимость. Наоборот,

для металлов с ці2> 0,5 кривые расположены в области, где ^Д

ров техпроцесса приближенно может быть взята схема линей­ ного растяжения.

64

Подставляя это значение в (3.6), получим

В частном случае, когда напряжением а3пренебрегают, т2 — 0, то

к , - --------(З.П)

(1 ■— [J- lSfJ-2 j) 2

Как уже отмечалось, у ортотропных материалов может наблю­ даться осевая симметрия по напряжениям, или по деформа­ циям.

Если рассмотреть осесимметричное деформированное состоя­ ние, то в уравнении (3.5) необходимо принять а = 1. Тогда

ПРИ ПРОЦЕССАХ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ, СВЯЗАННЫХ С ГИБКОЙ МЕТАЛЛА

Все операции листовой штамповки можно объединить в две основные группы: разделительные и формоизменяющие [21].

Группа формоизменяющих операций, в свою очередь, мо­ жет быть разбита на несколько подгрупп, для которых харак­ терны определенные общие признаки. Так, можно выделить опе­ рации, в основе которых лежит гибка. К ним следует отнести гибку моментом, гибку с растяжением (сжатием), обтяжку листов и т. д.