900 830

0,4 0,5 0,6 0,7 Е

Рис. 9. Экспериментальная кривая упрочнения калиброванной стали 30 с деформацией при волочении Е= 0,23

на позиции /. На рис. 8 также приведены логарифмические деформации для всех переходов изготовления болтов такого типа, включая калибровку металла и напряжения течения Og в случае изготовления болта из стали 30.

Для установления значения Og при расчете сил волочения использовалась

кривая упрочнения калиброванной стали 30 (рис. 9).

При определении Oj с целью вычисления силы редуцирования следует воспользоваться соответствующей кривой упрочнения.

Прн отсутствии экспериментальной кривой упрочнения стали, предварительно деформированной с достижением требуемого размера сечения, можно воспользоваться кривой упрочнения горячекатаной стали данной марки. Напряжение о в таком случае определяют по суммарной деформации, полученной при волочении и редуцировании.

В табл. 3 приведено временное сопротивление разрыву отдельных частей болта при штамповке четырьмя способами иа однопозиционном и мно-гопозициониом автоматах; значения Og неотожженной стали на рис. 10 изображены сплошными линиями, а отожженной - штриховой линией.

0,5 -1,5

1100

900 800 700

0,8. О

0,27

бд.МПа

бд.МПа 1100

- 600 300

6 мпа

700 600 300

Рнс. 10. Временное сопротивление разрыву отдельных частей болта при штамповке четырьмя способами на однопозиционном и многопозицнонном автоматах:

а - однопозиционная высадка болта на двухударной холодновысадочном автомате; 6 - многопозициоиная штамповка с одинарным редуцированием гладкой части стержня и Двойным редуцированием резьбовой части; в - многопознционная штамповка с предварительной осадкой - калибровкой отрезанной заготовки, выдавливанием стержня и редуцированием резьбовой части; г - многопознционная штамповка с формообрззо-ваннем шестигранной головки выдавливанием стержня и редуцированием конца под накатку резьбы

3. Временное сопротивление разрыву (МПа) отдельных частей болта при штамповке различными способами на одиопозициоином и многопозиционном автоматах

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ОТРЕЗКИ, ОСАДКИ, ВЫДАВЛИВАНИЯ И РЕДУЦИРОВАНИЯ

При расчетах приняты линейные размеры в метрах, площадь поверхности в квадратных метрах; Р - сила, МН; р - давление на инструмент, МПа; о - напряжение, МПа; А - работа, МДж; р - коэффициент трения при холодном деформировании со смазочным материалом р 0,1; o.j.- предел текучести материала; если он неизвестен, можно принимать Оо.з - условный предел текучести; о* - приведенное напряжение течения (по Е. П. Унксову)

где Р = 1-;-1,15 коэффициент Лодэ; Од -- напряжение течения (истинное напряжение); оно определяется для материалов, упрочняющихся в процессе пластической деформации, по кривым упрочнения О;,. (е) или (ф), где 6 и ф - соответственно логарифмическая и относительная деформации; при растяжении

при сжатии (осадке)

, h , F Ло - Л f - f о

- . (17)

В этих формулах Р н F - начальное и текущее значения площади поперечного сечения образцов при испытании на одноосное растяжение и одно-

е= !п-

(рис. 11);

Рнс. и. Кривые деформационного упрочнения ог (Ч)) н CTg (Е);

В - начало образования шейки при одноосном растяжеинн; X разрыв при одноосном растяжении

осное сжатие; hg и h - начальное и текущее значения высоты при испытании на одноосное сжатие. При растяжении ф является сужением, а при сжатии - осадкой.

Обе характеристики деформации связаны между собой однозначно

е= injy; ф=1-е-

Соотношения между h п F в формулах (17) справедливы, если осаживаемые образцы не становятся бочкообразными (например, при осадке образцов с торцовой выточкой). Построение кривых упрочнения при осадке образцов с торцовыми выточками проводится по ГОСТ 25.503-80.

Для определения Og. вместо кривых деформационного упрочнения можно также использовать уравнения, аппроксимирующие эти кривые:

arctg

(18) (19)

(20)

где Eg и Фв - логарифмическая и относительная деформации прн одноосном растяжении в момент начала образования шейки (равномерная деформация); напряжЕНне течения в этот момент

= Оре =

1-фв

(21)

где Ов - временное сопротивление исходного материала (условное напряжение).

Иногда равномерная деформация задается в виде равномерного удлинения

(22)

У;авнение (18) справедливо для любых деформаций, уравнение (19) - до е= 1,5-2 (ф= 0,78-0,86), иначе получатся значительно завышенные значения о; уравнение (20) справедливо (по С. И. Г\бкигу) до в = 6

(ф = 8 = 0,997), иначе получатся заниженные значения Og.

Приближенно для определения Oj в ряде случаев можно использовать Линейную зависимость

о, = (1 - 2фв + Ф). (23)

Если равномерная деформация материала неизвестна, то для приближенных расчетов можно также воспользоваться формулами

о, = 0,9ов (1 + 2ф); (24)

08 = ав(1 + 1.6ф). (25)

Обе формулы дают близкие значения, но первая лучше подходит для отожженных материалов, а вторая для наклепанных.

Уравнения (23)-(25) справедливы для любых деформаций, но для малых деформаций получаются несколько завышенные значения.

Сила отрезки и обрезки

Р = ktf, (26)

где kp= 1,3-г1,4 - коэффициент, учитывающий конструкцию и состояние режущих кромок отрезного ножа и втулки, перекос материала и затупление режущих кромок; / - площадь среза; касательное напряжение при сдвиге

0,6а,.

Поэтому при определении силы отрезки и обрезки заготовок во всех формулах целесообразно принимать Ов вместо рТ.

При отрезке материала параллельными ножами

Р = /ав.

Относительная глубина проникновения ножа в металл до момента сдвига (по А, И. Целикову)

Лоты =(1.2-:- 1,6) б5,

где 65 - относительное удлинение металла.

При отрезке листового или полосового материала наклонными ножами

(27)

где S - толщина материала; ф = 2-~ 5°-угол наклона ножа.

При формообразовании граней болта путем обрезки сегментов у цилиндрической головки

(28)

Р= 1,15--1/гаЯав,

где а - ширина грани головки болта (см. табл. 8); Я - высота головки болта; п - число граней у головки болта.

Сила, необходимая для осуществления процессов осадки, контурной осадки и рельефной чеканки, Р = pF.

При осадке заготовки произвольной формы в плане максимальное давление

Р = о?

1 -Ь0,4(х

(29)

где F - площадь поперечного сечения детали; Я - высота детали.

При холодной контурной осадке (рис. 12) осаживается не вся заготовка, а только ее участок (фланец), лежащий на матрице; центральная часть заготовки, углубляющаяся в полость матрицы, не изменяет свою первоначальную толщину Ло- Для этого должно быть выдержано условие

(30)

где b - наибольшая ширина детали; d - диаметр центральной части (выступа) детали; h - толщина фланца; и - безразмерная величина равная 0,35-0,42.

Давление на инструмент при контурной осадке (по Р. Л. Степаняну)

p=[l+fi (о,5 2-Ь-)]о,

(31)

где F - площадь осаженной части заготовки (фланца); / - боковая поверхность центральной части заготовки в полости матрицы (выступа).

Деформации е или ф определяются по формулам (17), причем при осадке- для всей детали, а при контурной осадке - для фланца заготовки; приведенное напряжение а* для обоих процессов - по формуле (15).

Рис. 12. Схема контурной осадки:

/ - деталь; 2 - матрица; 3 - пуансон

При рельефной чеканке давление на инструмент р = (6-f-8) Ов.

За площадь F при определении силы Р следует принимать площадь, подвергаемую чеканке.

Логарифмическая и относительная деформация при прямом выдавливании и редуцировании составляет соответственно (рис. 13)

8 = In

в) НЧ

Рис. 13. Схемы:

а - прямого выдавливания из кольцевой заготовки; б - прямого выдавливания из сплошной заготовки; в - редуцировавия и калибровки полых деталей; г - редуцирования и калибровки сплошных деталей; / - приемник матрицы; 2 - кони, ческий участок матрицы; 3 - цилиндрический пояс матрицы; 4 - наружная ступень пуансона; 5 - центральная ступень пуаисона

где F и f - площади поперечного сечения приемника матрицы или заготовки на входе в матрицу и заготовки на выходе из конического участка матрицы;

4 4

где D - диаметр приемника матрицы (при редуцировании и калибровке - наружный диаметр исходной заготовки); d - диаметр цилиндрического пояска матрицы; d - диаметр центральной ступени пуансона (для сплошной заготовки di = 0).

Давление, передаваемое на пуансон,

Р = Pi + Р2. где Pi - давление, вызванное трением при перемещении заготовки в приемнике матрицы (при редуцировании и калибровке Pi=0);

Pi =

2nDHvpP2

(32)

2f (1 - V) - JiDHvn

Где V - коэффициент Пуассона; - давление, необходимое для деформирования заготовки в коническом участке матрицы;

Р2 = Рд + Рг + Рт.

причем Рд =

Р, = о; In

sin а

р, = ацх Рд d

X---3-X

x(l--) ctga.

(34)

В этих формулах Я - начальная высота заготовки; а - угол конуса

матрицы, рад; т =

рина цилиндрического пояска матри-р

цы); п= \n-j-.

В формулах надо принимать среднее арифметическое значение

где Одер - усредненное напряжение текучести, равное среднему арифметическому пределу текучести исходного материала и материала, упрочненного при соответствующей деформации ф;

. От + Ра s ср --2-

Ориентировочно можно считать, что редуцирование и калибровка осуществляются при

Р2<ат(1+{-3). (35)

Работа деформации А = Рг,

где Z - ХОД пуансоиа в процессе выдавливания.

Давление р при редуцировании можно также подсчитывать по формуле И. Т. Деордиева

+

(36)

(33) в которой q =

H + tga

(I - ц tga)tga

Деформация при обратном выдавливании, сопровождающемся деформационным упрочнением, учитывающая одновременно уменьшение площади поперечного сечения, осадку дна и наличие недеформированных зон материала заготовки (рис. 14),

F / Яу/=1 F-f \ h I

(37)

где F V. f - площадь поперечного сечения матрицы (или исходной заготовки) и пуансона (или полости детали) соответственно; D п d - их диаметры; Н я h - начальная высота заготовки

И текущее значение толщины дна выдавливаемой детали; Я и h - начальное и текущее значение высоты очага деформации;

Я = Л (38)

По Л. А. Шофману, для установившейся (стационарной) стадии процесса, которая продолжается до момента, когда очаг деформации коснется дна матрицы,

V = 0,251) 1,4 --).

Формула (38) справедлива при условии, что подсчитанная по ней начальная высота Я очага деформации меньше или равна начальной высоте Я заготовки. Если окажется, что Я > Я, то во всех расчетах надо принимать Я = Я и вместо h использовать h, так как в этом случае заготовка подвергнется осадке по всей высоте Я. В течение установившейся стадии процесса h = const вплоть до момента, когда основание очага деформации коснется дна матрицы и процесс выдавливания перейдет в конечную стадию, в которой сила деформирования резко возрастает на участке г.

Начиная с этого момента высота h очага деформации вследствие осадки начнет уменьшаться в соответствии с перемещением пуансона.

Давление на пуансон при обратном выдавливании

+ 1 +

Г4(к + b,){D + d) d

(39)

где ф = -; 6i =

(0,04 0,06) D;

- приведенное напряжение течения, определяемое по формуле (15) при деформации е = е.

Работа деформирования

А == Ру (Я - h) + 0,5 (Р + Ру) 21,(40)

где Ру - сила штамповки в установившейся стадии; Р - максимальная

Рис. М. Схема обратного выдавливания и кривые изменения деформации и давления р:

1 - матрица; 2 - пуансон; 3 - заготовка

сила В конечной стадии процесса выдавливания; - ход пуансона в конечной стадии процесса выдавливания; обе силы подсчитываются по давлению, определяемому по формуле (39), умноженному на площадь / = 0,785d.

Формулы (39) и (40) справедливы для всех стадий процесса выдавливания - начальной, установившейся и конечной.

Холодное комбинированное выдавливание совмещает прямое и обратное выдавливание без ограничения течения металла в обоих направлениях (рис. 15).

В установившейся (стационарной) стадии процесса, продолжающейся до

h ---, деформация

6; = 1п

1 + Г

где h - высота очага деформации равная текущей высоте заготовки; \~ F,l(Fo-F); l=f (Fo-F); D , D, d - соотвественио диаметры контейнера (матрицы), полости детали и отверстия в дне контейнера.