Вытяжка листового материала

А б

Гибка листового материала

Гибка – одна из наиболее распространённых формообразующих операций холодной штамповки, позволяющая изменять кривизну заготовки практически без изменения её линейных размеров.. Схема гибки листовой заготовки с помощью

Рис.5.42

пуансона (2)) и матрицы (3) приведена на рис.5.42(а). Гибка листового материала осуществляется в результате упругопластической деформации, причём процесс этот на разных сторонах изгибаемой заготовки протекает неравномерно. При деформации внутренние слои испытывают сжимающие, а внешние – растягивающие усилия Рис.5.42(б).

Если толщина заготовки S соизмерима с шириной В, то её сечение искажается.. Происходит утонение материала (пунктирная линия), уширение В₁ с внутренней стороны в поперечном направлении и сужение В₂ с наружной стороны с образованием поперечной кривизны R_п. Если по условиям эксплуатации выпучивание сторон недопустимо, необходимо предусматривать механическую обработку поверхностей. Утонение материала сопровождается смещением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон. На практике радиус кривизны нейтрального слоя при изгибе прямоугольных заготовок определяется по формуле

(5.10)

где r – внутренний радиус гибки; k – коэффициент, определяющий расстояние нейтрального слоя от внутреннего радиуса изгиба. Знание положения нейтрального слоя позволяет правильно рассчитать размеры листовой заготовки. Значение коэффициента х для гибки на 90⁰ для сталей и алюминиевых сплавов приведены в таблице 5.6. В процессе гибки происходит деформация металла, величина которой зависит от радиуса. Если величина деформации превысит допустимое значение, может произойти образование микротрещин и разрушение заготовки

Таблица 5.6

Сталь10,20	Алюминиевые сплавы
r/S	x	r/S	x	r/S	x
0,5	0,38		0,447	0,5	0,25
0,8	0,408		0,48	0,8	0,3
	0,42		0,49		0,35
1,5	0,44		0,5		0,43
	0,45				0,5
	0,47

Для исключения разрушения заготовки должна быть ограничена минимальная

величина радиуса R_min, которая зависит от физико-механических свойств материала и расположения линий гибки и определяется по формуле

R_min = kS (5.11)

Значения коэффициента k, учитывающего пластические свойства материала при гибке на 90⁰ приведены в таблице 5.7..

В процессе проектирования деталей из листового материала конструктор должен оценить рациональность её изготовления, и в частности определить коэффициент использования материала (КИМ). Выполнение данной задачи может быть достигнуто при расчёте листовой заготовки, из которой будет изготовлена деталь. Таблица 5.7

где k – коэффициент, учитывающий пластические свойства материала; S – толщина заготовки. Материал	В отожженном состоянии	В наклёпанном состоянии	Относительное удлинение ,%
Значение коэффициента k = Rmin S
Поперёк волокна	Вдоль волокна	Поперёк волокна	Вдоль волокна
Алюминий		0,3	0,3	0,8	20-28
Латунь Л68		0,3	0,4	0,8
Сталь 05, 08 КП		0,3	0,2	0,5
Стали о8,10, Ст1		0,4	0,4	0,8	31-33
15-20, Ст3	0,1	0,5	0,5	1,0	25-27
25-30, Ст-4	0,2	0,6	0,6	1,2	21-23
35-40, Ст5	0,3	0,8	0,8	1,5	19-20
45-50, Ст-6	0,5	1,0	1,0	1,7	14-16
Нержавеющая сталь Х18Н9Т	1,0	2,0	3,0	4,0
Дюралюминий
Твёрдый	1,0	1,5	1,5	2,5
Мягкий	2,0		3,0	4,0
АМГ5М	1,3	1,8	2,0	3,0	12-15
Алюминиевые сплавы	0,5	1,0	1,5	2,2
Титановые сплавы
ВТ1	1,5	2,0	3,0	4,0	25-30
ВТ5		4,0	5,0	6,0

Размер и форма заготовки определяется по рабочему чертежу детали. Поскольку при гибке толщина материала изменяется мало, размеры развёрток определяют из равенства площадей сечений детали и развёртки. Для расчёта размеров развёртки (рис.5.43) необходимо: определить положение нейтральной линии; разбить контур детали на прямолинейные и криволинейные участки; просуммировать длины этих отрезков.

Тогда для детали, получаемой гибкой, длина развёртки может быть определена из формулы

(5.12)

Где -сумма длин прямолинейных участков; - сумма длин криволинейных участков детали по нейтральной линии сечения.

Рис.5.43 Рис.5.44

Иногда, для упрощения расчётов величину х в формуле принимают равной 0,5.

Когда гибку ведут до соприкосновения сторон (рис.5.44), длину заготовки рассчитывают по формуле

L = l₁ + l ₂ – 0.43S (5.13)

Для деталей коробчатой формы с прямыми или наклонными бортами, изготовляемых гибкой, расчёт заготовки ведётся аналогично. При построении развёртки нужно учитывать особенности сопряжения стенок в углах. Для того чтобы в углах не возникало дополнительных напряжений или разрывов материала, обеспечивалось прилегание кромок отогнутых стенок друг к другу, необходимо в заготовке делать вырезы (рис.5.45).

Рис.5.45

В зависимости от угла отбортовки вырезается сектор с углом при вершине, равным углу отгиба стенок. Вершина угла совмещается с центром отверстия, расположенным на биссектрисе угла. Радиус отверстия r 0,35 l, где l – ширина зоны гибки листового материала по нейтральному слою.

Для обеспечения герметичности и увеличения жёсткости кромки короба, в местах их стыка, сваривают.

Вытяжка – процесс получения полой детали необходимой формы из листовой заготовки. В зависимости от формы готовой детали различают два вида вытяжки, вытяжка без утонения стенок и вытяжка с утонением стенок. Вытяжка без утонения стенок предполагает относительное изменение наружных размеров заготовки без изменения толщины материала. Процесс вытяжки производится в специальных штампах за один или несколько переходов. При осе симметричной форме детали процесс вытяжки характеризуется коэффициентом вытяжки К_в = D/D_заг., где D –диаметр детали, D_заг. – диаметр заготовки Рис.5.46.

Рис.5.46

Заготовка представляет собой диск толщиной S, который устанавливается на матрицу (4) и прижимается прижимом (2). При перемещении пуансона (3) происходит процесс вытяжки и формируется деталь (1). В процессе формовки в материале заготовки возникают напряжения растяжения и напряжения сжатия , которые могут приводить к образованию складок на фланце детали. Для предотвращения появления складок используется прижим 2. Величина напряжений зависит от радиусов скругления матрицы r_м и пуансона r_п, а также высоты Н. При вытяжки без утонения стенок зазор z = (1,1 – 1,3) s. В зависимости от глубины вытяжки, формовка детали может производиться в несколько переходов Для сокращения количества переходов следует стремиться к уменьшению коэффициента вытяжки К_в за счёт подогрева фланца заготовки, применения смазок, термообработки между переходами, совершенствования конструкции штампа. В таблице 5.8 приведены значения коэффициента вытяжки различных материалов для цилиндрических и прямоугольных деталей.

Таблица 5.8.

Марка материала	Термообра- ботка	Цилиндрические детали	Прямоугольные детали
Первый переход Кв	Последующие переходы Кв	Первый переход Кв	Последующие переходы Кв
Алюминий АМ и АМц	-	0,52-0,55	0,7-0,75	0,3-0,35	0,4-0,5
Д16М и Д6М	+	0,56-0,58	0,75-0,8	0,35-0,45	0,5-0,55
1Х18Н9Т	-	0,5-0,55	0,78-0,8
+	0,5-0,55	07,075

Вытяжка с утонением стенок предполагает, что длина полой детали достигается за счёт уменьшения толщины стенок исходной заготовки Рис.5.47. При этом зазор между матрицей 2 и пуансоном 3 меньше чем толщина стенок заготовки 1, а толщина донышка больше толщины стенок. В отличие от процесса вытяжки без утонения стенок, в стенках заготовки возникают растягивающие напряжения за счёт Рис.5.47 трения материала заготовки о поверхность пуансона и матрицы. Это приводит к увеличению степени деформации материала и толщина стенки за один проход может уменьшаться в 1,5 – 2 раза. Для уменьшения сил трения применяют смазку, что позволяет уменьшить износ инструмента (матрицы и пуансона).

Расчёт заготовок для тел вращения, получаемых вытяжкой, основан на равенстве поверхностей, объёма и массы заготовки (с учётом припуска на обрезку).

Наиболее простым методом определения диаметра заготовки для детали сложной формы является правило Гюльдена, по которому диаметр заготовки определяется по формуле

(5.14)

где L – длина образующей вытягиваемой детали, мм; Х – расстояние от оси детали до центра тяжести образующей в мм.

На рис.5.48 приведена схема детали, имеющей форму тела вращения. Диаметр заготовки рассчитывается по приведённой формуле, где LX определяется как сумма произведений длин l _i каждого участка поверхности и расстояний Х_i до его центра тяжести от оси вращения. Рис.5.48

(4.15)

Для отрезков прямой центр тяжести находится посередине, для отрезков, являющихся частью окружности, положение центра тяжести приведено в таблице 5.9. Величина R соответствует внешнему контуру детали.

Таблица 5.9

При изготовлении вытяжкой деталей коробчатой формы расчёт заготовки производится из условий равенства площадей заготовки и готовой детали с учётом припуска на обрезку. Если деталь вытягивается за одну операцию, то припуск на обрезку составляет .

Для квадратных и прямоугольных полых деталей (коробок) Рис.5.49 при и относительно малых радиусах угловых закруглений расчёт заготовки производят по способу Б.П. Звороно.

Рис.5.49

Расчёт и построение развёртки для коробчатой детали осуществляется в несколько этапов:

а) определяют длину прямолинейных участков отгибаемой части стенок l, включая закругления у дна, по формуле

(5.16)

б) определяют угловой радиус условной заготовки R, при этом возможны два случая:

, тогда ;

, тогда , (5.17)

Где - радиус нейтральной линии в углах, образованных дном и стенкой и двумя стенками, определяются по формуле (4.1);

в) из центра О проводят две перпендикулярные прямые об и од к боковым стенкам. Радиусом R проводят часть окружности до пересечения с прямыми об и од;

г)отрезки аб и ад делят пополам и через их середины проводят касательные к к дуге окружности радиусом R;

д)углы, образованные касательными и линиями контура заготовки, на прямолинейных участках кромок стенок закругляют радиусом R.

При конструировании коробчатых деталей необходимо учитывать пластические свойства материала

Дата добавления: 2014-01-07