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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 60

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Величину противоиатяжения в начальный критический мо­ мент комбинированной в ы т я ж к и можно получить из совместного решения приближенного уравнения равновесия дл я конической оболочки постоянной толщины (зона / ) с приближенным энер­ гетическим условием пластичности - [8]:

o-pi = 1,lcJsi (1 + |.iM ctga) In — ^ ,

(43)

где

md, =

т= — « | ( l — mdl) sin a - f

 

Расчеты

показывают

(табл. 4 и 5), что в

диапазоне

та1

=

 

= 0,454-0,6

и

а = 104-20° / п ^ =0,5854-0,76

и

т Л

=0,864-0,66,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4

 

 

Значения mr f

=

——

при различных углах конической матрицы и коэффициентах

 

 

 

 

 

 

 

вытяжки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

ю

15

20

25

30

 

35

40

45

 

 

0,4

0,48

0,55

0,62

0,67

0,72

0,75

0,80

0,84

0,86

 

 

0,45

0,52

0,58

0,64

0,69

0,73

0,77

0,81

0,85

0,87

 

 

0,5

0,56

0,62

0,67

0,71

0,75

0,79

0,82

0,86

0,88

 

 

0,55

0,6

0,65

0,69

0,73

0,77

0,81

0,84

0,87

0,89

 

 

0,6

0,64

0,69

0,72

0,76

0,80

0,82

0,86

0,88

0,90

 

 

0,65

0,69

0,72

0,76

0,79

0,82

0,84

0,87

0,89

0,91

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5

 

 

Значения та

 

(к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— ——при различных углах конической матрицы и коэффициентах

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

10

15

20

25

30

 

35

4 0

45

 

'

0,4

0,84

0,72

0,65

0,60

0,56

0,53

 

0,50

0,48

0,46

 

 

0,45

0,86

0,77

0,705

0,66

0,61

0,58

 

0,56

0,53

0,51

 

 

0,5

0,89

0,81

0,75

0,705

0,67

0,63

 

0,6

0,58

0,57

г

 

0,55

0,91

0,83

0,77

0,725

0,685

0,66

 

0,63

0,6

0,59

 

0,6

0,94

0,88

0,83

0,795

0,76

0,73

 

0,70

0,68

0,67

 

 

0,65

0,945

0,89

0,855

0,83

0,795

0,77

 

0,75

0,72

0,715

 

43

т. е. на второй стадии, без с к л а д к о д е р ж а т е л я ,

происходит

мень­

ш а я часть деформации . Однако свободное

перемещение

к р а я

заготовки в достаточно высоком конусе матрицы при определен­ ных соотношениях может привести к складкообразованию . По ­ этому границы применимости схемы в ы т я ж к и на конической матрице необходимо учитывать при определении минимального коэффициента в ы т я ж к и с использованием одного из условий устойчивости заготовки против образования складок на второй стадии, например, по формуле (38):

 

Y(20so)2 (1 — sin а) + sin^ а

— 20s,

 

 

 

 

 

'D

(44)

 

 

sin а

 

 

 

 

 

В этом случае угол а принимается с

учетом

оптимальных

условий

в зоне утонения. Р е з у л ь т а т ы расчетов по ф о р м у л е (44)

представлены в виде номограммы

(рис. 18).

 

 

Устойчивость к р а я

заготовки

на второй

стадии

в конической

матрице

с плоским

с к л а д к о д е р ж а т е л е м увеличивается еще и

потому, что в конце первой стадии он отгибается по весьма

малому радиусу входной кромки матрицы и на некотором

пути

сохраняет полученную

кривизну в меридиональном сечении (см.

рис. 17, б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н а такой

матрице

возможности

первого

перехода

в ы т я ж к и

и комбинированной в ы т я ж к и ограничиваются

относительными

толщинами

sD=0,7ч-1,5%.

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я в ы т я ж к и без с к л а д к о д е р ж а т е л я

Л . А. Ш о ф м а н

предло-

 

 

ж и л

коническую матрицу

с па­

 

 

р а м е т р а м и [41]: диаметр

вход­

 

 

ной

кромки

Д ; = (0,94-0,95) Do

 

 

и угол

а = 30°. Т а к а я

матрица

 

 

по

сравнению

с

радиальной

 

 

обеспечивает

снижение напря­

 

 

жения

в

критический

момент,

 

 

но при этом

вторая

стадия на­

 

 

чинается

при

диаметре

края

0,3

0,0125 sM

0,005 0,0075 0,01

Рис. 18. Минимальные значения ко­ эффициента вытяжки (по устойчиво­ сти конического фланца на второй стадии) в зависимости от sD и а

D^0,7lDoY

1 +mdi

, и проти­

вонатяжение,

определяемое

по соотношению (43), оказы­ вается большим, чем на мат­

рице с углами,

благоприятны­

ми

дл я утонения

( а = 104-20°).

 

Если

ж е

матрица имеет

DK=

(0,94-0,95)

D0

и а = 1 0 4 -

4-20°, то

процесс

в ы т я ж к и на

таких матрицах, имеющих вы­ соту конуса, равную двум и более д и а м е т р а м рабочего от­ верстия, происходит весьма

44

 

П е р в а я

 

стадия

 

в ы т я ж к и

 

состоит

в

деформировании

 

плоской

заготовки

в

верхнем

 

конусе

матрицы

и

втягивании

 

ее в рабочий конус с превра­

 

щением

в

коническую

чашку,

 

прилегающую

 

к

поверхности

 

указанного

конуса.

При

этом

 

поверхность

рабочего

конуса

 

матрицы и боковая поверх­

 

ность

полуфабриката

 

почти

 

равны.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 20. Схема вытяжки без склад-

 

кодержателя

на

двухконусной

мат­

 

рице (конец

первой

стадии)

 

 

Вторая стадия состоит

во втягивании

конусообразной ч а ш к и

в рабочий поясок матрицы, т. е. практически

не

отличается от

второй стадии в ы т я ж к и на

одноконусной

матрице

(см. рис. 17, б ) .

Оптимальные значения напряжений в ы г я ж к и обеспечиваются на первой стадии большим плечом опоры, на второй — доста­ точно малым углом рабочего конуса матрицы .

Д л я предотвращения с к л а д к о о б р а з о в а н и я и увеличения устойчивости угол верхнего конуса необходимо принимать близ­

ким к естественному углу подъема к р а я заготовки и в

соответ­

ствии с

рекомендациями для

относительно

тонких заготовок,

т. е. а = 30ч-45°.

 

 

 

 

М е н я я угол верхнего конуса и радиус

перехода м е ж д у

конусами,

можно управлять

произвольным

утонением

стенки

заготовки

на первой

стадии,

облегчая условия комбинирован­

ного процесса на второй стадии.

 

 

Границы устойчивости заготовки на этой матрице на основе

опытных данных автора характеризуются соотношением,

превы­

ш а ю щ и м

возможности

устойчивости д а ж е на

трактриссной мат­

рице:

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — тА

 

(45)

 

 

о

Ч

 

 

 

36

 

 

В связи с тем, что вторая стадия в ы г я ж к и

аналогична

второй

стадии деформирования на одноконусной матрице, условие

оптимального расчленения

здесь принимаем по в ы р а ж е н и ю

(41),

противонатяжение вычисляем по формуле (43).

 

 

С р а в н и в а я

значения

противонатяжения,

вычисленные

по

ф о р м у л а м (27),

(36) и (43),

приходим к выводу,

что наибольшим

является противонатяжение на обычной р а д и а л ь н о й матрице с малым и прижимом . Минимальное противонатяжение обеспе-

46

ч и в а ют конические матрицы с оптимальным расчленением про­ цесса на стадии. Р а д и а л ь н ы е матрицы с оптимальным расчлене­ нием процесса [условия (35) и (39)] з а н и м а ю т промежуточное положение.

Таким образом, используя различные в ы р а ж е н и я для 0 p i и подставляя соответствующие параметры инструмента (углы а

д л я конических и а = - ^ - дл я радиальных матриц), можно по

общей формуле

(32)

вычислить

максимальное

растягивающее

н а п р я ж е н и е в стенке

в

начальный

критический

момент

и по

ф о р м у л е

(33) •— в конечный критический

момент

первого

пере­

хода комбинированной

в ы т я ж к и при любой геометрии

матрицы .

П р и р а в н и в а я

максимальное

н а п р я ж е н и е в

стенке,

формулы

(32) или

(33), к максимальному

сопротивлению

материала де­

ф о р м и р о в а н и ю

и р е ш а я

полученное уравнение

относительно

коэффициентов

деформации, можно получить соотношения для

их предельных значений в зависимости от параметров

в ы т я ж к и .

Предельный

коэффициент утонения

при

комбинированной

в ы т я ж к е

в начальный

критический

момент

 

 

 

 

 

т

 

 

sina + n „ ( l — о-р,)

 

 

= — ехр

 

V-w + Цп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin a +

i-iM

(1 — а р 1 )

 

 

 

 

Им + Нп

 

 

 

0,87

 

 

 

 

 

 

1 — *Р• — а р 1

) — sin а sin а

 

 

 

 

Им +

Ип

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

msinped

 

 

l,15o-s I I

 

 

 

Ha рис. 21, где

представле­

0,7

ны результаты расчетов

по

0,6 l V l \

формуле

(46)

дл я

конических

матриц,

видно,

что

предельный

0,5

коэффициент

утонения

тем

 

 

 

 

 

0,4

(46)

а=20"j7°30' а=/5°

Рис. 21. Теоретический

график зави­

0,3

симости

предельного

коэффициента

 

утонения

от

коэффициента вытяжки

———

(|i„=0,05;

Ц П =0,1);

1|>Р=0,2;

ц.Ц35 0,1(5 ^0,55 0,65 0,75 0,85 '

 

г|)р =0,3

 

 

47

меньше,

чем

больше

интенсивность упрочнения,

коэффициент

в ы т я ж к и

(чем

меньше

противонатяжение),

коэффициент трения

на пуансоне

и

чем меньше коэффициент

трения

на матрице и

ееугол.

По формуле (46) и кривым рис. 21 можно определить т а к ж е предельный коэффициент утонения в конечный критический момент комбинированной вытяжки, если известно значение коэф­ фициента в ы т я ж к и , соответствующее этому моменту. О б р а б о т к а опытных данных позволяет предложить приближенную формулу

коэффициента в ы т я ж к и в конечный критический момент:

 

 

 

т,

 

0,8D

= 1,25т . .

 

(47)

 

 

 

1 , 1 '-Р

0

 

'

 

<Л

 

4 ;

При

с г р 1 = 0 из

 

формулы

(33)

 

или

из

формулы (46)

можно

найти предельный

 

коэффициент

утонения

при п р о т я ж к е

( к р а я ) :

 

tns

 

= — ехр

 

sin a - f цм

 

 

 

 

 

Н-п + Им

 

 

 

 

"п. пред

 

г

 

 

 

 

/

 

 

 

 

/ 1 , 7 5

л,— — sin а

] sin а

 

 

i

sina +

u.M у

 

V

1

 

 

 

У

 

 

— "Ф]

 

 

(48)

 

 

Им +

Ип /

 

 

 

 

Н-м + Мп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При выполнении анализа процесса в зоне утонения

было

принято,

что скругление на

переходе

конуса в

рабочий

поясок

отсутствует. Эксперименты автора, проведенные с тщательным измерением параметров процесса, показывают, что более благо­

приятной геометрией матрицы в указанном месте является

мини­

мальный

радиус скруглеиия. При значительных

радиусах

( # м ~ 15s0 )

наблюдалось

повышение

усилия комбинированной

в ы т я ж к и

как

па первом,

так и на

последующем

переходах,

процесс становился неустойчивым, требовалось снизить

уто­

нение.

 

 

 

 

 

 

Указанные неблагоприятные явления можно объяснить тем,

что закругление кромки рабочего пояска конической

матрицы,

выходящее

за

пределы зоны утонения, увеличивает

противона­

тяжение в результате дополнительного изгиба со всеми выте­ кающими из этого последствиями. Это согласуется с д а н н ы м и

других

исследователей

относительно конических матриц

д л я

протяжки и с данными

о влиянии радиусов скруглеиия матриц

на удельные давления протяжки [41].

 

На

рис. 22 показаны

графики усилие — путь, полученные

на

матрицах с различной геометрией перехода конуса в

рабочий

поясок.

Резкий переход в этом

месге т а к ж е , по-видимому, не­

желателен, та к как он может явиться концентратором

напря ­

жений,

уменьшить прочность

матрицы и ухудшить

условия

трения

на контактной поверхности. Увеличение радиуса

на

48

Смотрите также файлы