Получение профилей совместным многоугловым изгибом с калибровкой дополнительным растяжением

Процесс получения гофрированных профилей в штампах сопровождается либо значительным упругим пружинением изогнутых элементов, когда процесс идет без растяжения, либо с растяжением и утонением вертикальных участков профиля, когда наряду с формоизменением заготовки присутствует ее растяжение.

Но в процессе эксплуатации таких изделий основную нагрузку воспринимают их стенки. Горизонтальные же участки выполняют функции соединительных звеньев между вертикальными участками профиля. Поэтому снижение толщины горизонтальных участков позволит снизить металлоемкость профиля без существенного снижения его жесткости.

Получение гофрированного профиля с двумя и более гофрами на первом переходе заключается в следующем (рис. 1.13).

а)

б)

Рис. 1.13 – Исходное положение инструмента для первого перехода штамповки (а) и в конце процесса (б).

В левой части рис. 1.13,б показано положение инструмента и форма изделия в конце формовки, в правой – положение инструмента и изделия в конце первой стадии растяжения.

Листовая заготовка 1 укладывается на матрицы 2, которые совместно с пуансонами 3 в исходном состоянии разводят от оси штампа на расстояние меньше развертки формуемого гофра

, (1.4)

где Н – высота профиля в конце первого перехода штамповки;

m – величина деформации растяжения, m£ е_ш;

е_ш – величина равномерной деформации в момент начала образования шейки при растяжении.

При опускании верхней плиты 4 пуансоны 3 втягивают заготовку в полости матриц 2, которые установлены на нижней плите 5. Угол контакта заготовки и инструмента в этот момент определяется по формуле [7]

, (1.5)

где m - коэффициент трения заготовки о штамп.

Втягивание заготовки в полости матриц сопровождается равным ему горизонтальным перемещением инструмента на величину в. После захода пуансона в матрицу начинается первая стадия растяжения, при которой горизонтальные участки гофр, прижимами 6 прижимаются к плоскостям матрицы и растягивают их вертикальные стенки. В конце процесса, при ходе ползуна вверх, выталкиватели 7 удаляют отштампованный профиль 8 из матриц, а заготовка подается на следующий шаг.

Принимаем, что буквенные индексы при компонентах деформации отвечают деформациям в характерных точках (рис. 1.14).

Рисунок 1.14 – Характерные точки профиля

Например, для участка В¢В логарифмическая деформация от растяжения будет соответствовать е_1В, а для участка СД - е_1С и т.д.

Тогда величина компонентов деформаций в точках В и Е может быть определена по зависимостям, представленным на рис. 1.15, полученным путем решения системы нелинейных трансцендентных уравнений на ПЭВМ.

Затем отштампованный профиль 1 (рис. 1.16) укладывают на плиту 2 второго штампа, которая установлена на пружинах 3. Опуская верхнюю плиту, вводят верхние 4 и нижние 5 разъемные пуансоны в ранее полученные гофры и последовательно их размыкая клиньями 6, перемещают в горизонтальной плоскости, растягивая плоские вершины гофр.

Рисунок 1.16 – Положения заготовки и инструмента в начале (а) и конце (б) второй стадии растяжения

Величина деформаций вертикальных участков может достигать равномерной деформации при растяжении в момент начала образования шейки (m = e_ш), но в данном случае этого лучше не допускать, так как нам необходима деформация только горизонтальных участков.

Экспериментально установлено, что при предельно допустимом растяжении на стенках гофров деформация по длине их (е₂) может быть принята равной нулю, если выполняется условие, что L > 20 S₀ (где L – длина гофра, S₀ – исходная толщина материала) [8]. Тогда, согласно закону несжимаемости материала получим, что

(1.6)

Горизонтальные участки профиля находятся в линейном напряженном состоянии. Тогда с учетом (3) получим, что для максимально возможного растяжения горизонтальных участков необходимо, чтобы они растянулись на величину

, (1.7)

где е_1П – логарифмическая деформация полного растяжения участков профиля;

е_1i – логарифмическая деформация на i-том прямолинейном участке профиля, определяемая по рис. 1.14 с учетом геометрических соотношений размеров.

Принимаем, что при калибровке металл находится на радиусах изгиба и растяжению не подвергается. Тогда, в случае если калибровке подвергается участок с радиусом r, то величина растяжения этого участка будет определяться по формуле

(1.8)

Если в процессе калибровки будет происходить уменьшение радиуса, что также возможно, то в этом случае величина растяжения определяется из выражения

, (1.9)

где R – внутренний радиус изгиба элементов профиля после первого перехода штамповки;

d - величина уменьшения высоты профиля после калибровки растяжением.

В этом случае высота получаемого профиля будет уменьшаться на величину d/2 (рис.1.17) сверху и снизу профиля.

Рисунок 1.17 – Положение элементов профиля после калибровки при R>r.

Тогда

, (1.10)

где a - угол контакта заготовки с инструментом на радиусе R;

b - угол контакта заготовки с инструментом на радиусе r.

Применение изложенного процесса позволит получать профили с одновременным их наматыванием на радиус пуансона и сматыванием через радиус матриц в стенку гофров. Второй переход штамповки будет осуществляться либо за счет растяжения горизонтальных участков при R = r, либо за счет спрямления предварительно изогнутых участков профиля и их растяжения при R > r.

Теперь мы можем сформулировать принцип формирования режимов перемещения инструмента, согласно которому в процессе совместного многоуглового изгиба с дополнительным растяжением суммарная деформация на горизонтальных элементах профилей не должна превышать величины равномерной деформации в момент начала образования шейки при растяжении, а горизонтальное перемещение инструмента на первом переходе штамповки должно быть управляемым и обеспечивать набор металла в стенк с заданной степенью деформации на протяжении всего процесса.

Таким образом, мы получили все необходимые зависимости для расчета процесса калибровки растяжением. При опробовании процесса многоугловой гибки с растяжением на образцах из стали 08кп длиной 100 мм и толщиной 1 мм получены следующие результаты: высота гофра после первого перехода штамповки – 30 мм, внутренний радиус изгиба всех элементов – 3 мм, ширина гофра после первого перехода штамповки – 50 мм. После растяжения и калибровки получен окончательный размер ширины гофра 62 мм. При этом величина деформации m = е_1ш = 0,216, а величина углов упругого пружинения равнялась 3-6¢, вместо 1,2^о до растяжения.

Полученные результаты хорошо согласуются с теоретическими исследованиями.

В заключении отметим, что в настоящее время имеется большое количество способов формоизменения тонколистового материала, обеспечивающих получение изделий с достаточной жесткостью и точностью получаемых размеров. Использование этих способов позволит снизить металлоемкость изделий и повысить производительность труда.

Дата добавления: 2014-01-14