Формообразование гофрированных профилей с перемещением инструмента

Проблема повышения точности размеров и улучшения качества изделий при получении гофров увеличенного диапазона высот оптимально решается за счет дополнительного набора металла в стенки гофров при деформировании заготовок в штампах с двухплоскостным перемещением формующего инструмента (ДПФИ), установленных с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в процессе штамповки (рис. 1.10) [6]. Под увеличенным диапазоном высот следует понимать размеры гофров по высоте, которые нельзя получить одновременным формообразованием в жестком

штампе, а их максимальная величина ограничивается ходом ползуна используемого пресса.

Рисунок 1.10 – Деформирование заготовок в штампах с ДПФИ

Способ формообразования в штампах с ДПФИ, заключается в том, что инструмент перемещаясь в вертикальной плоскости, в процессе формоизменения заготовки имеет возможность перемещаться и в горизонтальной плоскости по направлению к оси штампа. При этом обеспечивается набор металла в подвергаемые локальному деформированию стенки гофров, а заготовка, перемещаясь по плоскостям матриц, втягивается в их полости.

Горизонтальное перемещение инструмента (ГПИ) может осуществляться как путем создания дополнительного подпора, например, при помощи рычагов, клиньев, пневмоцилиндров, так без него, под действием результирующих от растягивающих сил, возникающих на горизонтальных и вертикальных участках формуемых гофров, приложенных к внутренним перетяжным радиусам матриц (рис.1.11).

1 – заготовка; 2, 3 – верхняя и нижняя плиты; 4 – пуансон; 5 – матрица; 6 – прижим; 7 - изделие

Рисунок 1.11 – Гофрирование полосы в штампе с ДПФИ без растяжения при наличии дополнительного подпора инструмента

Использование в штампах дополнительного подпора инструмента позволяет вести процесс как с растяжением, так и без растяжения материала, что зависит от величины ГПИ. Последнее обусловлено допустимой деформацией при заданном качестве получаемых деталей, характеризуемым устранением локализованного утонения и точностью получаемых размеров.

Отсутствие дополнительного подпора инструмента приводит к незначительному растяжению заготовки, обусловленному наличием сил трения в опорных поверхностях блоков и подкладных плит, а также силами трения материала заготовки о перетяжные радиусы матриц. Возвращение инструмента в исходное положение может осуществляться, например, клином, приводимым в движение от пневмоцилиндра (рис. 1.12). При этом, у деталей, полученных в одном штампе, из-за отсутствия заданного закона ГПИ может наблюдаться различие в межосевом расстоянии гофров, что позволяет использовать способ только в случае, когда к геометрическим размерам деталей не предъявляется жестких требований.

1, 2 – верхняя и нижняя плиты; 3 – пуансон; 4 – матрица; 5 – толкатель; 6 – прижим; 7 – изделие

Рисунок 1.12 – Гофрирование полосы в штампе с ДПФИ без дополнительного подпора инструмента

Для получения профилей с прямолинейной продольной осью гофров без растяжения материала, матрицы совместно с пуансонами разводят на расстояние, равное развертке формуемого гофра (рис. 1.11).

При одновременном получении четного числа гофров на заготовке ГПИ определяется по формуле

(1.1)

где n – порядковый номер гофра от оси штампа;

α¢ – угол между стенкой гофра и вертикальной осью, град.

Указанная величина объясняется тем, что первый от оси штампа блок, перемещаясь по направлению к ней, обеспечивает набор металла для одного вертикального участка своего гофра, а последующие блоки, обеспечивая набор металла для своего и предыдущего гофров, должны еще сместиться на расстояние, пройденное предыдущим блоком.

При получении нечетного числа гофров, инструмент, предназначенный для формообразования центрального гофра, выполняется неподвижным в горизонтальной плоскости, а перемещение инструмента для набора металла в вертикальные участки других гофров определяется по формуле

(1.2)

При этом каждый блок, перемещаясь, обеспечивает набор металла в вертикальную стенку своего и предыдущего гофра.

Следует отметить, что при получении деталей по данному способу возникает необходимость в удалении их из рабочей зоны штампа не позже, чем в момент выталкивания основания готового профиля из матриц. В противном случае формующий инструмент, возвращаясь в исходное положение, будет деформировать изделие. из этого следует, что привод механизма управления перемещением инструмента в горизонтальной плоскости вперед и назад должен работать от ползуна пресса.

Однако у деталей, получаемых формообразованием заготовок без растяжения, наблюдается значительное пружинение изогнутых элементов, что приводит к искажению их размеров по сравнению с размерами, заданными конструкцией штампа. Уменьшить пружинение деталей без снижения их качества можно за счет приложения к заготовке продольных растягивающих сил, что приведет к изменению величины внешних изгибающих моментов. Максимально допустимая деформация в этом случае ограничивается величиной равномерной деформации при растяжении в момент начала образования шейки.

В тоже время наличие продольных растягивающих сил приводит к смещению радиуса нейтральной поверхности в местах изгиба и изменению толщины заготовки, что сказывается на таких параметрах, как размеры исходной заготовки и допустимые радиусы гибки.

В общем случае процесс гофрирования листового материала в штампе с ДПФИ можно разделить на три стадии: начальную, или упругого изгиба, пластического изгиба возрастающей силой и установившегося процесса, когда втягивание заготовки в полости матрицы сопровождается ГПИ.

Поскольку одновременное получение гофров на заготовке большой ширины можно представить как вытяжку цилиндрических деталей, имеющих диаметр, стремящийся к бесконечности, то аналогично с процессом глубокой вытяжки окончание первой и начало второй стадии при гофрировании, определяется остаточным удлинением в 0,2% участков заготовки, находящихся в зазоре между пуансоном и матрицей. Угол контакта заготовки с поверхностью инструмента в момент окончания первой стадии составляет 3˚36’. Деформирование заготовки без растяжения характеризуется отсутствием второй стадии и началом ГПИ при угле, равном 4˚. В этом случае глубина захода пуансона в матрицу, в момент окончания первой стадии, определяется из чисто геометрического соотношения, выражающего связь между углом контакта и высотой получаемого профиля на любом этапе деформирования и рассчитывается по формуле

(1.3)

где Н_n – предельная высота гофра;

а – расстояние между центрами скругления пуансонов и матриц;

β – предельный угол контакта заготовки с поверхностью штампа;

R₁ и R₂ – радиусы скругления пуансонов и матриц.

Перемещению ползуна пресса после достижения угла α₀ должно соответствовать ГПИ, равное развертке формуемого гофра.

Так как основным при выборе режимов перемещения инструмента является качество получаемых деталей, определяемого точностью их геометрических размеров, то при формоизменении заготовок с растяжением необходимо стремиться к получению наиболее равномерного распределения деформаций на различных участках получаемых профилей. Последнее возможно, если в формуемых с растяжением стенках гофров в конце второй стадии процесса обеспечить максимально допустимую величину деформации.

Для определения угла контакта заготовки и инструмента, соответствующего окончанию второй стадии процесса, используем методику А.Д. Матвеева.

Дата добавления: 2014-01-14