Файл: Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов.pdf

В связи с тем, что здесь рассматривается

геометрия

матрицы

с радиусом RM= (6-f- 10)s0 ,

обычно принятая д л я в ы т я ж к и и

использованная

в некоторых

экспериментах

по комбинирован ­

ной в ы т я ж к е ,

диаметр к р а я

заготовки уменьшается

к концу

ближенно можно принять DmD0

и

ffpi ~ ° p i m a x - Тогда,

полагая,

по Е. А. Попову, что усилие прижима

Q m „ « 0 , l ( l - - ^ - ^

И ф = 9 0 " - а я ,

- " ' < * ,

/ '"3,

после подстановки в формулу

(26)

и

преобразовании

с учетом

жения в зоне / в критический

момент

ар,

= l , l a . ,

V

4 R

»

J

-

(27)

P m a x

0 , 2 ^ , ( 1 +

1,5щ,)

/

18sD

1

где

4

0%7

:

4>D

1 -

\

%

При переходе в зону принудительного утонения в уравнении

пластичности

тангенциальное

напряжение

с ж а т и я

а 0

сменяется

нормальным

к поверхности инструмента

контактным

н а п р я ж е ­

нием с ж а т и я

(Тк:

°р — стк

=

Piifsii -

(28)

Т а к как

в зоне

утонения

уменьшение среднего

периметра

мером вытягиваемой детали и толщиной его

стенки,

м о ж н о

принять, что д е ф о р м а ц и я здесь происходит по

схеме,

близкой

жений

на

величину

и направление нормальных

н а п р я ж е н и й

можно

считать,

с некоторым

приближением,

нормальные на­

п р я ж е н и я

в зоне утонения главными .

Тангенциальное

нормальное

н а п р я ж е н и е в зоне

утонения

становится

средним

м е ж д у осевым

р а с т я г и в а ю щ и м

и

нормаль ­

ным к

контактным

поверхностям,

с ж и м а ю щ и м

н а п р я ж е н и я м и :

a 0 e

j2pL

.

(29)

О б ъ е м н а я схема

напряженного состояния в зоне утонения

при комбинированной вытяжке, сохраняя преимущества

перед

плоской

схемой

при в ы т я ж к е

без

утонения,

несколько

отли­

чается

от

объемной

схемы при

протяжке, так

как

противона-

ностях

пуансона и матрицы. Это имеет положительное

значение

с точки

зрения стойкости вытяжного инструмента, но,

как будет

при

комбинированном

процессе

еще

более

осложняет

задачу .

Д л я

упрощения анализа представим

тороидальную

контакт­

ную поверхность матрицы в пределах

зоны / /

в виде

конической,

о б р а з у ю щ а я

которой

наклонена к оси вытяжки под

углом

а =

а

*

(см.

рис.

15).

Это дает

возможность

построить

общую

схему очага пластической деформации при

любой

геометрии

матрицы и

выполнить

обобщенный теоретический анализ

ком-

б и н 11р ов а н н ой

в ытя ж к и.

Смещения,

на

которых совершаются

элементарные

работы

перемещения

пуансона dh

из

условия

постоянства

объема

[ 3 6 ] :

dh

=

-2—

а

dhr;

sin

dhp

= —

dhr;

R

dhp

=

—

dh./,

P

dhp„ =

1^

dhr.

Примем, что сдвиговая д е ф о р м а ц и я происходит

д в а ж д ы ,

т. е.

на

входе в зону / / и

на

выходе из

нее.

Приближенно можно принять величину касательных напря ­

жений на указанных

границах

максимально

возможной,

т.

е.

Ы 5 а

ш

т = xs =

2

Уравнение

работ

внешних

и

внутренних

сил

д л я зоны

/ /

в

дифференциальном

виде:

dA = cWH J I

+ dAa

+

dAXR

+

dAXr

+ dAni

+ dArn,

(30)

где элементарная

работа

деформации

идеальная

dA„a

— J

J" j"0id&(dV

=

\,\basUardhr\r\

—

v "

(V — объем

зоны

/ / ) ;

Д л я конечного

этапа утонения

(края) стенки (сгр1 =

0)

2р.м — (М-п + Им) 1

1

сг«к = 1,15a,

п

1

.

sin a

x

/ r ) o \

1 +

П —

2 sin a

1

—

[ ,

(33)

где

т.

Формулы (32) и

(33)

являются общими д л я

радиального и

конического профилей матрицы

и д л я

любого

перехода.

П р и

| А м = (Хп= l-i формула

(33)

п р е в р а щ а е т с я

в

формулу Е. А. Попова

для протяжки, если

принять

1 , 1 5

» 1 и

s i n a ^ a :

т.

JL

л- JL

1 — 1п

lo­

rn

(33')

2

а

Р а с с м а т р и в а я структуру

формулы (32), м о ж н о отметить,

что

рованной в ы т я ж к и

в

значительной

мере зависит

от

величины

н а п р я ж е н и я

в зоне

/ в начале

второй

стадии,

т. е. от

величины

протнвонатяжения,

а

именно:

чем

больше

противонатяжение,

тем больше растягивающее н а п р я ж е н и е в опасном сечении.

Условие

прочности

стенки

при

комбинированной в ы т я ж к е

можно записать без учета радиуса

закругления

пуансона, т а к

как его

роль здесь

меньше, чем при

в ы т я ж к е :

Общий принцип

интенсификации

процессов вытяжки состоит

в увеличении

as т а х

или в уменьшении а 2 (8, 44].

К а к

отмечалось,

комбинированная

в ы т я ж к а

обеспечивает

только

в результате ее

непосредственного

упрочнения,

но и

за счет

разгрузки

путем

увеличения трения

по пуансону

(сум­

марный

э ф ф е к т ) .

Кроме

того, значительный

резерв интенсифи­

Оптимальные

условия осуществления комбинированной вы­

т я ж к и

включают

три

фактора: оптимальные п а р а м е т р ы в ы т я ж ­

ного

инструмента;

оптимальные комбинации коэффициентов

д е ф о р м а ц ии

по периметру и толщине заготовки;

оптимальные

контактные

условия.

Формула

(32) показывает,

что все

эти факторы

оптимизации

процесса

взаимно

связаны между собой. Н а п р и м е р , изменяя

п а р а м е т р ы

вытяжного инструмента (Ям,

а),

можно

влиять не

только

па

величину

растягивающего

напряжения

в

стенке

(а

следовательно,

и на величину

коэффициентов

д е ф о р м а ц и и ) ,

но

и

на

величину

противонатяжения

(o"pi),

которая,

в свою

очередь,

влияет на

величину напряжения в стенке и на значе­

ния контактных давлений на инструмент в зоне утонения.

Оптимальные условия зависят от технологических задач,

которые

возникают

в

определенных технологических

ситуациях.

Последние

можно

различать

по

таким

основным

конструктив­

ным п а р а м е т р а м изделия, как

б о л ь ш а я

относительная

глубина

(длина)

# d

и б о л ь ш а я степень

тонкостепности

Ке.

В

одних

случаях

(изделия с

большой На) з а д а ч а

заклю ­

чается

в обеспечении

оптимальных

условий

для

наибольшей

играть подчиненную роль. Оптимальными д л я

данных

случаев

будут

п а р а м е т р ы

инструмента, у м е н ь ш а ю щ и е

растягивающие

н а п р я ж е н и я как

на первой, так и па второй

стадиях.

П а р а ­

метры

матрицы /?м= (6-^-10)so или а = 30-=-45° и большой

радиус

щения

больших деформаций

по

периметру

и толщине, т а к ж е

д а ю т весьма

удовлетворительные

результаты

при

полукомбини­

рованной

в ы т я ж к е

и комбинированной в ы т я ж к е

с

небольшим

утонением

(см. рис. 7),

обеспечивая значительную

степень вы­

т я ж к и

и относительную

глубину.

Большое

противонатяжение от зоны / па радиальной

матрице

с малым

RsU

с к л а д ы в а ю щ е е с я

в критический

момент

из

состав­

л я ю щ и х от трения

под прижимом,

от изгиба и трения на закруг ­

лении и от значительной величины

внешнего периметра

(DxD0),

ограничивает степень деформации

(главным

образом

утонение).

найдены

достаточно надежные технологические смазки (напри­

мер, для

н е р ж а в е ю щ и х сталей), параметры инструмента, обес­

оптимального вытяжного зазора по формуле

(12).

В других случаях (при большом значении

Кт) задачей

является обеспечение оптимальных условий

д л я

наибольшего