Файл: Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 56
Скачиваний: 0
Г л а в а I I . ПЕРВЫЙ |
ПЕРЕХОД |
|
|
|
КОМБИНИРОВАННОЙ |
ВЫТЯЖКИ |
|
|
|
/. ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ |
ПЛОСКОЙ |
|
||
ЗАГОТОВКИ |
|
|
|
|
Последовательность деформирования заготовки |
при комби |
|||
нированной |
вытяжке (см. рис. 3 и 4) показывает, |
что на пер |
||
вой стадии |
происходит |
процесс вытяжки, продолжающийся д о |
||
полного прилегания заготовки к рабочей |
(тороидальной или ко |
|||
нической) поверхности |
матрицы, граничащей с ее рабочим по |
|||
яском. |
|
|
|
|
При комбинированной вытяжке на радиальной |
или кониче |
|||
ской матрице со скругленным переходом |
в рабочий |
поясок это |
||
му моменту |
соответствует угол между |
линией, |
соединяющей |
|
центры радиусов скругления кромки матрицы |
и пуансона, и го |
|||
ризонталью (см. рис. 3, а): |
|
|||
|
|
a'R - |
arccosR** + R™ + m« . |
(23) |
Путь пуансона |
при этом на радиальной матрице |
|||
|
К = |
So ( # ы * + Ras + 1) (1 — sin а ^ ) , |
||
на конической |
матрице со скруглением /?.„ |
|
||
К = К |
+ |
s0 [(RBS |
+ 1) (1 — sin с^) — RMS |
sin a'R\. |
При комбинированной в ы т я ж к е на конической матрице без скругления в месте перехода в рабочий поясок (см. рис. 4, а) угол между линией, соединяющей центр радиуса пуансона с точкой пересечения образующих конуса и рабочего пояска мат рицы, и горизонталью определяется в указанный момент (перед началом принудительного утонения):
1 — mucosa + #ns(l —cos a)
Po = arctg |
l- |
, |
(24) |
|
(mS j L + |
R n s ) sin a |
|
а путь пуансона
s o [(1 + Rns) sin a + mSl cos a — 1 — Rns (' — c o s a)] sin a
28
С точки |
зрения условий |
разрушения |
заготовки, |
процессы |
||
вытяжки с |
принудительным |
утонением |
(протяжка, комбиниро |
|||
ванная вытяжка, штамповка |
сдвигом) имеют |
общее |
принци |
|||
пиальное преимущество перед вытяжкой без утонения. |
|
|
||||
Как известно, при в ы т я ж к е опасное |
сечение |
заготовки |
л о к а |
|||
лизуется или на участке донного закругления, |
примыкающем к |
|||||
вертикальной стенке, или в |
начале этой стенки. Р а з р ы в |
заго |
||||
товки происходит на границе, где заканчивается контакт ее с кромкой пуансона и сила трения между ними стремится к нулю.
Этим можно объяснить, что на закруглении трещина |
|
возникает |
|||||||||||||||||
при небольшом ходе |
пуансона |
(на |
первой стадии), |
а |
|
в |
нижней |
||||||||||||
части с т е н к и — п р и входе |
пуансона |
в |
рабочий |
поясок |
матрицы |
||||||||||||||
(на второй стадии), когда заготовка |
у ж е полностью |
|
охватила |
||||||||||||||||
кромку пуансона. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
К разрушению заготовки, помимо других факторов, |
приво |
|||||||||||||||||
дит |
малое упрочнение |
материала в |
этом |
месте, |
связанное |
л и ш ь |
|||||||||||||
с изгибом |
и некоторым |
произвольным |
утонением. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Иные |
условия на |
рассматриваемом |
участке |
заготовки |
соз |
|||||||||||||
дает в ы т я ж к а с принудительным утонением. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
При комбинированной в ы т я ж к е |
возникают |
два |
критических |
|||||||||||||||
момента, |
когда возможно |
разрушение |
заготовки. |
|
Первый |
— |
|||||||||||||
переходный |
этап (начало |
утонения |
стенки), |
второй — |
|
конечный |
|||||||||||||
этап утонения стенки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
К а к у ж е |
отмечалось |
(см. гл. I ) , |
переходный |
этап |
|
соответст |
||||||||||||
вует возникновению и развитию зоны |
принудительного |
утоне |
|||||||||||||||||
ния до ее стационарной |
формы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Н а ч а л о затекания |
|
материала в |
рабочий |
поясок |
|
матрицы |
||||||||||||
(см. рис. 4, б) соответствует характерному граничному |
моменту |
||||||||||||||||||
переходного этапа . При этом могут быть два случая: |
1) |
aR |
> |
ос |
|||||||||||||||
(на |
радиальной матрице) |
или |
|
Р о > « |
(на |
конической |
матрице) |
и |
|||||||||||
2) |
aR < а или (Jo^cc. В первом случае |
переходный |
этап |
имеет |
|||||||||||||||
две |
фазы . Н а ч а л ь н а я |
ф а з а |
характеризуется сложным |
|
н а п р я ж е н |
||||||||||||||
ным состоянием, вызванным |
осадкой |
(сплющиванием) |
|
заготов |
|||||||||||||||
ки |
между |
кромкой пуансона |
и |
рабочей |
(конической |
или |
торои |
||||||||||||
дальной) поверхностью матрицы . П р и этом встречное касатель ное перемещение рабочих инструментов с одновременным скольжением заготовки относительно матрицы и течение м а т е риала в сторону, противоположную перемещению пуансона,, вызывает, во-первых, нарастающие растягивающие н а п р я ж е н и я от силы трения по матрице и сопротивления зоны /, во-вторых, увеличивающуюся силу трения на поверхности заготовки, кон тактирующей с пуансоном (по закруглению и частично по боко вой поверхности). Эта сила трения направлена по движению пу ансона и, следовательно, выполняет полезную работу передачи части технологического усилия непосредственно в очаг пласти
ческой деформации (а не через дно |
заготовки) . |
|
В момент затекания материала |
в рабочий поясок |
м а т р и ц ы |
с ж и м а ю щ и е и растягивающие напряжения достигают |
величины, |
|
|
|
29 |
V////////. z<s0
A > 0 |
C |
|
|
|
|
|
a) |
|
|
|
|
|
|
Рис. 13. Схемы комбинированной вытяжки |
на конической матрице |
|||||
с суммарным эффектом в начальный |
критический момент |
(а) |
и |
|||
без этого |
эффекта при большом а |
(б) |
н при |
большом |
Rn |
(в) |
пуансону. По-видимому, здесь оба указанных фактора |
создают |
|||||
суммарный эффект. Но и во втором случае |
несущая |
способ |
||||
ность опасного |
сечения выше, чем при |
вытяжке, так |
как опас |
|||
ное сечение (часть донного закругления и прилегающая к нему
стенка) упрочняется во второй |
фазе принудительным утонением |
и одновременно разгружается |
за счет увеличивающегося трения |
по пуансону, т. е. тоже создается суммарный эффект, хотя и меньший.
Роль трения на пуансоне в первом случае значительно боль ше, чем во втором. Суммарный эффект позволяет успешно пре одолеть первый критический момент со значительной степенью деформации .
Необходимо отметить, что 'описанный суммарный эффект по вышения несущей способности стенки у выхода из очага пла стической деформации (выходного сечения) является общим за
кономерным свойством всех процессов с |
принудительным |
уто |
|
нением: протяжки, штамповки сдвигом |
и |
комбинированной |
вы |
т я ж к и , объясняющим их преимущество |
перед вытяжкой . Ш т а м |
||
повка сдвигом вообще не может быть осуществлена без исполь зования суммарного эффекта . Случаи выполнения комбиниро ванной в ы т я ж к и или протяжки в неоптимальных условиях [на
матрице |
с большим |
углом (рис. |
13, |
б ) , |
пуансоном |
с большим |
|||
радиусом |
закругления |
(рис. |
13, |
в)] |
без |
суммарного |
эффекта в. |
||
первой фазе |
являются |
исключением, |
кстати, п о д т в е р ж д а ю щ и м |
||||||
правило, |
так |
как |
приводят |
к снижению степени |
д е ф о р м а ц и и |
||||
и относительной глубины. |
|
|
|
|
|
||||
Наличие суммарного эффекта повышения несущей способ ности выходного сечения (и разгрузки дна) заготовки иллюст
рируют |
т а к ж е данные |
экспериментов |
по |
комбинированной вы |
|
т я ж к е |
(на первом и втором переходах) |
заготовок |
из латуни и |
||
алюминия пуансоном, |
практически |
не |
имевшим |
скругления |
|
кромки |
(рис. 14, а) [10]. |
|
|
|
|
.31
ол иженных |
|
ур авиеиии |
|
|
равновесия |
с энергетиче |
Мм о |
||
ским |
условием |
пластич |
7TDS, |
|
ности. |
|
|
|
|
Ценность |
|
теоретиче |
|
|
ского |
анализа, |
проведен- |
|
|
ного |
И. А. |
Норицыиым, |
" B s ° |
|
заключается |
в |
том, что |
|
|
им впервые было дано ре- У////ЛУ///-^ЛУ,
шение |
задачи |
с |
учетом |
|
напряженного |
состояния |
|||
как |
и а |
плоском, |
так и |
|
на |
р а д и а л ь н о м |
участках |
||
фланца . Кроме того, им
впервые |
была |
выведена |
||
аналитическая |
формула |
|||
д л я |
определения |
пре |
||
дельного |
коэффициента |
|||
вытяжки |
с учетом |
основ- |
||
Рис. 15. Схема к теоретиче скому анализу комбиниро ванной вытяжки:
а —схема первого перехода на радиальной матрице; б — обоб щенная схема напряженного со стояния зоны / / па радиальной н конической матрицах
ных факторов, влияющих на процесс |
вытяжки . |
Б о л е е |
простая |
|||||||||||
приближенная |
формула предельного |
коэффициента |
в ы т я ж к и |
|||||||||||
была предложена позднее Е. А. Поповым . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Теоретический анализ напряженного состояния при комбини |
||||||||||||||
рованной в ы т я ж к е выполнен автором книги смешанным |
мето |
|||||||||||||
дом. Смешанный метод анализа состоит в том, что зона / |
ана |
|||||||||||||
лизируется путем совместного решения приближенных |
уравне |
|||||||||||||
ний равновесия с приближенным энергетическим условием |
пла |
|||||||||||||
стичности, а зона |
/ / — п у т е м решения |
уравнения |
баланса |
работ |
||||||||||
внешних и внутренних сил с использованием граничного |
усло |
|||||||||||||
вия, по которому на верхней границе |
зоны / / |
|
имеется |
противо- |
||||||||||
натяжение, равное растягивающему |
напряжению |
от |
зоны |
/ |
||||||||||
(рис. |
15). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приближенное |
энергетическое |
уравнение |
|
пластичности |
в |
|||||||||
зоне |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
огр — ere |
= |
Pior.i- |
|
|
|
|
|
|
( 2 |
5 ) |
|
Р а с т я г и в а ю щ е е |
н а п р я ж е н и е |
в |
конце |
зоны |
I |
очага пластиче |
||||||||
ской |
деформации |
(рис. 15) при |
P i « l , l : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ар 1 = |
1,1а,, Л п - ^ + |
^.Q |
+ |
_ ± |
_ |
у |
ы |
\ |
|
( 2 |
6 ) |
||
2 С. Л. Валнев |
33 |