существенно влияет соотношение между значениями sjs{0) и z/s(0).

При Z /s (0) > sjs (0) кривая (5) имеет восходящую и нисходящую части. На восходящей части имеется точка перегиба, расположенная ближе к оси и, чем к точке максимума. Положение (координаты) точки максимума, Рд = = Ртах, и = м, зависит от значения коэффициента вытяжки и отношения (/ + ro}/s (0), при К =~ Ка и оптимальных значениях г и г (см. табл. 6) и = (0,4н-0,6) Я, где Я - высота оболочки, равная перемещению пуансона к моменту времени, когда кромка заготовки достигает плоскости центров кривизны Гу кромки радиуса. Усилие

Ртах= пл daj,s(0).

где п ~ коэффициент, зависящий от коэффициента вытяжки (см. табл. 7).

При 1 < 2/s (0) < s /s (0) восходящая часть кривой и положение точки максимума, а также значение Ртах, почти не изменяются. Меняет вид только нисходящая часть. Падение усилия замедляется. При значениях г/s (0), близких к единице, после некоторого временного падения усилия наблюдается новый подъем кривой, не превышающий Рщах- При z/s (0) < < 1, по мере уменьшения зазора, участок временного падения усилия сокращается, а максимальное усилие иа участке нового подъема кривой возрастает.

Этот участок исчезает и усилие в точке максимума больше усилия, найденного по формуле (5) приблизи-

тельно в 1,5 раза, когда z/s (0) = = 0,64-0,7.

Усилие прижима. Усилие прижима, необходимое для предотвращения потери устойчивости заготовки,

Q = Fq, (6)

где F = 0,25л [D (0) - (d -f s (0) -f

+ 2гм)Ч;

q= lQ-*a(K- 1,2)D (0)/s(0). (7) Работа деформации. Работа деформации заготовки при вытяжке при полном втягивании заготовки в матрицу

А (0,64-0,8) Р ,а,Я, (8)

где Я - высота вытягиваемой оболочки.

Прижим совершает работу, если он движется в процессе вытяжки, а усилие прижима Q остается примерно постоянным: работа прижима

Ап= QH. (9)

6. ТОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ВЫТЯЖКОЙ

Отклонения по диаметру и высоте цилиндрических полых деталей приведены в табл. 8-10.

Отклонения от плоскостности дна детали даны в табл. 11.

Поле допуска любого диаметрального размера детали принимают /ill и ЯП. После вытяжки деталь, как правило, подвергают обрезке, для чего предусматривают припуск на обрезку.

8. Отклонения по диаметру цилиндрических полых деталей без фланца после вытяжки (% от диаметра)

9. Отклонения (±)по высоте цилиндрических полых деталей без фланца после вытяжки (размеры, мм)

10. Отклонения (±) по высоте цилиндрических полых деталей с фланцем после вытяжки (размеры, мм)

Толщина материала s(0)

Высота детали

До 18

Св. 18

до 30

Св. 30 до 50

Св. 50 до 80

Св. 80 до 120

Св. 120 до 1 80

Св. 180 до 260

До 1

Св. 1-2 2-4 4-6

0,3 0,4 0,5 0,6

0,4 0,5 0,6 0,7

0,5 0,6 0,7 0,8

0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,9 1,0 1,2

1,0 1,2 1,4 1,6

1,2 1,4 1,6 1,8

II. Отклонения от плоскостности диа детали (размеры, мм)

Толшииа материала

5(0)

Диаметр детали

До 75

Св. 75 до 150

Св. 150 до 250

Св. 250 до 500

Св. 500

До 0,4

Св. 0,4 до 1,2 1,2 2,0 2,0 3,5 3,5

0,25

0,35

0,9 0,9 0,6 0,5 0,5

1,3 1,0 0,8 0,6 0,6

1,5 1,8 1,0 0,8 0,7

Вытяжкой без припуска на обрезку изготавливают неглубокие детали с коэффициентом вытяжки К = 1,25-=--7-1,42. При этом точность по высоте детали соответствует 8-10 квалитету при изготовлении детали в штампе совмещенного действия и 10-12 квалитету - в штампе простого действия.

7. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Исходные данные: материал детали (см. рис. 9, о) - сталь 08кп; толщина S (0) = 1,6 (±0,15) мм; временное сопротивление Ов = 340 МПа; предел текучести От = 242 МПа; показатель

12. Геометрические параметры заготовки

участка *

aRi 1,047-12 = 12,6 аз/?з= 1,047-8 8,4

aRb 1,571-5 7,f 27

30+ л;/? = 30 + 0,827-12 = = 30 + 9,9 = 39,9 32 + 8 - л;/? 32 + 8 - - 0,827-8 = 33,4 32

27 + л;/? = 27 + 0,637-5 = 30,2 13,5

336 503

256 236 365

* См. индексы размеров а, R, L, р на рис. 9, б.

степени кривой упрочнения п = = 0,285; коэффициент анизотропии

1,5; припуск на обрезку (см. 1а6п. 3) \Н = 3,5 мм.

После.К1вательность расчета техно-лчгически.ч параметров следующая.

1 Расчет диаметра заготовки. Находим произведение р,-, входящее в формулу (1) (табл. 12).

Диаметр заготовки определяем по формуле (1):

D (0) = [8 (336 + 503 + 280 + + 256 + 236 + 365)1/2 як 126 мм.

Коэффициент вытяжки определяем по участку оболочки, расположенному у дна. Диаметр этого участка по срединной поверхности = 64 мм. Коэффициент вытяжки К= 126/64= 1,97. Среднестатистический предельный коэффициент вытяжки (см. с. 119) Кп~ = 1,884-2,0, а согласно графику, приведенному на рис. 6 (кривая 4), Кп = = 1,97. Штампуемооть стали (п = = 0,285) соответствует уровню СВ и по табл. 1 - ближе к правой гра-

нице интервала 1,92-2,0. Следовательно, для формообразования детали требуется одна вытяжная операция при использовании ступенчатых матрицы и пуансона.

Радиус кривизны кромки верхней ступени матрицы принимаем по табл. 6 равным 9s (0), т. е. Гу= 14,4 ж 15 мм. Радиус кривизны кромки пуансона должен быть не меньше 5,5s (0), принимаем = 9 мм. Следовательно, после операции вытяжки следует ввести операцию калибровки тороидальной поверхности, примыкающей к дну детали, для увеличения ее кривизны от 1/9 до 1/4,2 мм *.

Зазор г назначаем с учетом того, что толщина стенкн оболочки, согласно формуле (2) при подстановке в нее R(Q) = D (0)/2 = 63 мм; й = Pi = = 42 мм и / = Гер = 1,5 составляет

Sk = 1,88 мм.

Для того чтобы не возникало принудительного утонения стенки, зазор, с учетом положительного отклонения начальной толщины, должен быть принят г = 2 мм.

Максимальное усилие вытяжки находим по формуле (4). Расчет ведем

для = 64 мм. Согласно табл. 8 1,

Ягаах= Яб4-340-1,6 ПО кН.

Устойчивость фланца заготовки согласно графику, приведенному на рис. 5, недостаточна. В вытяжном штампе должно быть прижимное устройство.

Усилие прижима находим по формуле (6), причем при вычислении F диаметр d должен быть принят равным 2pi = 84 мм (см. рис. 9, б), а Гм = = 15 мм. Такям образом, получаем

F= 0,25я [126=-(84+ 1,6 + + 2-15)1 = 1974 мм.

Давление на поверхности прижима по формуле (7)

q= 10-4.340 (1,97- 1,2)Х X 126/1,6 2,1 МПа.

Усилие прижима

Q= 1974-2,1 = 4145 Н 4,2 кН.

Работу деформации заготовки при вытяжке вычисляем по формуле (8):

Лв= 0,8-110-42 3,7 кДж.

При вытяжке на кривошипном прессе простого действия, оснащенном пиевмоподушкой, работа прижима (пневмоподушки)

Л = 4,2-42 0,17 кДж.

5 П.р А. Д. Матвеева

МНОГООПЕРАЦИОННАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ ВЫТЯЖКА

1. ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ЗАГОТОВКИ

Высота деталей, получаемых одно-операционной вытяжкой, не превышает 0,7-0,8 их диаметра. При необходимости получения более высоких осеснмметричных деталей вводят несколько следующих друг за другом операций вытяжки, на каждой нз которых в качестве заготовки используют цилиндрический полуфабрикат, полученный на предыдущей операции, т. е. применяют многооперационную вытяжку (рис. 1).

Многооперационную вытяжку осуществляют на матрицах с тороидальной (рис. 2, а) н конусно-тороидальной (рис. 2, б) рабочими полостями. Рабочие поверхности матриц могут быть дополнены реактивной (опорной) поверхностью (рис. 2, в).

Схема напряженного состояния прн последующих операциях вытяжки заготовки на тороидальной матрице показана на рис. 3. Очаг деформации можно разделить на две зоны: / - свободного изгиба (ввекон-тактная деформация) и - контактную (деформирование на кромке матрицы).

Прн вытяжке на матрице с тороидальной поверхностью напряжение в опасном сечении

Яр max = 0,{\п R/rp + s (0)/2/?р --+ s(0)/I2rM-fs(0)]}(l +p i), (1)

где /?з - средний радиус заготовки; ср-средний радиус детали; Ц - коэффициент трения; s (0) - толщина заготовки;

cos ai = 1 - (/?з - Гср) ?р -f

-Нгм + 5(0)/2]; (2)

Rp = VR)hin ai, (3)

sin ai/2 =

= [VRs (0)+4 \2r-\-s (0)] (/?з-Гср) -

~ ?з5(0)]/4гм-Ь25(0)]. (4)

Для определения Орах следует найти значение 1, затем по значение Rp-

На рис. 4 показана схема напряженного состояния заготовки при последующих операциях вытяжки иа конусно-тороидальной матрице. В этом случае в очаге деформации можно выделить три зоны: / - свободного изгиба (внеконтактная деформация); - контактной деформации на конусном участке и / - контактной деформации на торообразном участке матрицы.

Характер напряжений и деформаций в зонах / и / очага деформации на конусно-тороидальной матрице соответствует характеру напряжений и деформаций зон / и при вытяжке на матрице с тороидальной полостью (см. рис. 3). В конусной части матрицы материал находится в плосконапряженном и объемно-деформированном состоянии. Максимальное растягивающее напряжение прн вытяжке на ко-нусно-торондальной матрице

аргаах = оЛ(1 +l*/tg к -

- Ks (0) ?з [А cos к) (1 - Гср ?з) +

+ КМОЩ, sin ак 4-

-fs(0)/2/- + s(0)](l-j-цак), (5)

где - угол конусности матрицы.

Оптимальное значение угла конусности а в каждом конкретном случае может быть определено по формуле

sina = /n ?3/s(0)(l-/-cp ?3)- (6)

Практическое значение а при мно-гооперациоиной вытяжке принимается в пределах 15-20°. Из сопоставления

Рис. 1. Миогооперацнонная вытяжка:

/ - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрн-

схем напряженного состояния заготовок, показанных иа рис. 3 и 4, видно, что при вытяжке на матрице с конусно-тороидальной полостью могут быть реализованы более жесткие условия деформирования, поскольку изгибающие напряжения на участке свободного изгиба и на тороидальном участке матрицы значительно меньше тех, которые имеют место при вытяжке на тороидальной матрице.

По завершении процесса вытяжки в зоне / между очагами деформации и цилиндрическими стенками исходной заготовки действует изгибающий момент, приводящий к изгибу элементов, поступающих в очаг деформации. При этом в стенках заготовки, находящихся над очагом деформации, возникают тангенциальные напряжения растяжения. В результате происходит увеличение диаметральных размеров краевой части заготовки, и возникающая в ней тангенциальная деформация растяжения приводит к раз-

рушению края заготовки с образованием продольных трещин.

Для получения качественных деталей многооперационную вытяжку целесообразно проводить на матрицах, имеющих опорную полость (см. рис. 2, в), препятствующую образованию раструба по краю цилиндрической стенки вытягиваемой оболочки.

С учетом анизотропии материала выражения для определения максимальных растягивающих напряжений принимают вид:

для матрицы с тороидальной полостью

Яр max = [ОИ COS (Q - (Оо) + + asS(0)/2/-M + s(o)l(l +1.6fi); (7)

для конусно-тороидальной матрицы

Lp max

: [аИ cos (Q - Шо) +

+ а, s (0) sin а /2гм + s (0)] (1 + ца );

при вытяжке на тороидальной матрице

Q = arccos

[1 + 1,6р

1 s (0) / 1 -Ь 2/;ш1п 4(2гм+1) Aydi.is(0) J

Рис. 2. Матрицы для многооперацнонной вытяжки:

а - тороидальная; 6 - конусно-торондальная; - с реактивной полостью