Площадь поперечного сечения полуфабриката в (-м сечении определяют: от заготовки

Fht = F,k ,.{l-%.); (12) от детали

(13)

Последовательность расчета. 1. По чертежу детали назначают припуск на обрезку и определяют объем металла, необходимого для изготовления детали (полуфабриката).

2. Выбирают способ изготовления заготовки и ее форму, исходя из заданного объема металла и внутреннего контура детали.

3. Определяют число последовательных вытяжек, используя зависимость (7).

4. Вычисляют диаметры пуансонов промежуточных вытяжек по формулам (9) и (10).

5. Уточняют размеры заготовки:

D, = d,. + 2s,.,

(14)

где d i -диаметр пуансона в сечении, где величина г(), максимальна; Soj-толщина стенки заготовки для вытяжки с утонением (определяется способом получения заготовки).

6. Определяют относительное уменьшение площади поперечного сечения на каждой вытяжке в сечении, где значение FnJFQi максимальное:

(15)

7. Используя выражения (11)-(13), определяют диаметр матриц в том же сечении.

8. При применении нескольких матриц диаметр матрицы, определенный выше, соответствует диаметру нижней матрицы. Размеры остальных (верхних) матриц определяют по формуле

(16)

Где fftj и f(ft.i)j - площади поперечного сечеиия, где деформация наи-

большая - соответственно полуфабриката и заготовки;

(17)

где - среднее относительное

уменьшение площади поперечного сечения полуфабриката, приходящееся на матрицу; /-число матриц, или

*><=-/(1-ср)-Диаметр верхней матрицы

(18)

где N -порядковый номер матрицы в последовательности прохождения ее полуфабрикатом при вытяжке.

9. Определяют радиусы сопряжения боковой поверхности пуансона с его торцом:

Rk=Ro--(l-fn-Й), (19)

где Ro - радиус сопряжения дна со стенками заготовки (определяется технологическими возможностями способа получения заготовки); k - порядковый номер вытяжки; А. - зазор на вхождение пуансона в заготовку.

10. Определяют высоту расположения соответствующих диаметров пуансона:

нижнего

hh = RkO - Sin V),

(20)

где V - угол наклона образующей пуансона;

у = arctg-

2ДЛь

(21)

верхнего

где hf =

в = h + АЛа, (22)

11. Для последней вытяжки, где получают заданные чертежом размеры

полуфабриката, необходимо определить допуски иа изготовление и последующий износ инструмента.

Связь между соответствующими допусками на инструмент при вытяжке с утоиением определяют по формуле

2 \s= \D +ЬО + d + bd+2p, (24)

где As - допуск на толщину стенки полуфабриката; Ad и AD - допуски на изготовление соответственно пуансона и матрицы (принимают по 6-8 квалитету ЕСДП); р - допустимая разностеиность полуфабрикатов (определяется технологическими возможностями производства и составляет 10-30 % толщины стенки); б d и б£> - допуски на износ соответственно пуансона и матрицы (для инструмента промежуточных вытяжек принимают равными одному-двум допускам на изготовление).

Рассмотрим три варианта расчета допусков на изготовление и износ инструмента.

1. Задан допуск на толщину стенки, тогда допуски на износ пуаисоиа и матрицы

до + bd= 2As - 2р -

- {Ad -Ь AD). (25)

Если пуансон и матрица изготовлены из углеродистой стали, то д d = = 0,56Z); поэтому

6Z> = -

(As p)

Ad -f- AD

(26)

Если пуансон из углеродистой стали, а вкладыш матрицы из твердого сплава, то bd = bD; получаем

(As-p)-

Ad + AD

(27)

2, Задан допуск на наружный диаметр и толщину стенки детали. Диаметр матрицы последней вытяжки

0 = 0д-Л0 -6м, (28)

где Од - наружный диаметр детали; ДОд - допуск на этот диаметр; 6 - увеличение размеров полуфабриката за счет его пружинения и тепловых

деформаций матрицы; 6, = (0,002-н -е0,003) Од, если матрица из углеродистой стали, и бщ = О, если матрица имеет вкладыш из твердого сплава. Тогда

бО < ДОд - АО; бО -f 6d = 2 (As - р) - - (ДО - Ad).

(29)

Распределение допусков на износ аналогично п. 1, но бО -- Ad < ДОд.

3. Задан допуск на внутренний диаметр и толщину стенкн. Определяют диаметр пуансона последней вытяжки;

п = д -Adд -бп.

(30)

где dд - внутренний диаметр детали; А dд - допуск на этот размер; бп - увеличение размеров пуансона за счет нагрева; Од = а dn-T (а = 15 X X 10-*1/° - температурный коэффициент линейного расширения углеродистой стали; Т= 100-;-150 °С - температура нагрева пуансона). Тогда

dd < Ad - Ad; (31)

бО -f f)d= 2 (As - p) -

- (AO - Ad). (32)

Распределение допусков на износ аналогично п. 1, но 6d - Ad Adд.

Типовой технологический процесс изготовления детали включает следующие операции.

1. Контроль заготовок по внешнему виду (100 %).

2. Контроль размеров высоты, диаметра и стенки на разностеиность (5- 10 % от партии).

3. Отжиг заготовок (контроль механических свойств - выборочно).

4. Травление (контроль по наружному виду - выборочно).

5. Нанесение смазочного покрытия (в случае необходимости).

6. Контроль по наружному виду с целью определения сплошности и качества покрытия.

7. Вытяжка с утонением (контроль в соответствии с вышеизложенным).

8. Отжиг заготовок.

9. Травление.

10. Нанесение смазочного покрытия (в случае необходимости).

11. Вытяжка с утонением.

12. Обезжиривание.

13. Обрезка.

Далее повторяется необходимое число операций (3-6).

14. Обезжиривание.

15. Обрезка.

16. Снятие заусенцев.

17. Контроль.

18. Исправление дефектов (по мере необходимости).

19. Нанесение покрытия.

20. Контроль.

5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Требуется разработать технологический процесс н инструмент для изготовления стакана диаметром 52 мм нз стали 11 кп (рис. 12).

1. Определяют припуск на обрезку:

Рис. 12. Эскиз полуфабриката полученного вытяжкой с утонением 1,2 мм;

2. Вычисляют объем полуфабриката, разбивая его на элементарные фигуры. Расчет ведут по средним размерам (прогибом дна пренебрегают). Толщину дна принимают равной толщине заготовки, которую получают вытяжкой.

Согласно формуле (2) и значениям 7, приведенным выше,

310 52

Sb + Sh

= 11,2 мм.

So = VSep = V

Объем донной части

V, = 14:11 = 23682 ммз.

Внутренняя поверхность стенки имеет радиус г= 4 мм. Угол наклона внутренней поверхности стенки стакана

Y = arctg -

Sb 1,6-1,2

-й-= arctg-

= 0,074°. Высота участка, мм

ftr = г (1 - sin Y) = 4 (1 - - Sin 0,074) = 3,99 4.

Внутренний объем участка высотой ftr (от дна)

Vbh = я г -аз

- са у72 -

где а = г sin Y = 4 sin 0,074 = = 0,005 да 0; с = 0,5 d - г.

Диаметр пуансона последней вытяжкн (у дна)

с( = (Од-0,5ДОд)-2(5 -- 0,5As ) = (52 -0,5-0,2)- - 2 (1,6 -0,5-0,25) = 48,95 мм.

Имеем с = 0,5-48,95 - 4 =

= 20,48 мм, тогда Vbh = 3,14 ((4 - 0) (20,482 4. 42)

- + 20,48-42 - 20,48-0] =

= 7156 мм.

Объем наружной поверхности участка высотой Йг

3,14-51,92

4 = 8462 мм:

нар -

У г = 1нар - Vbh = 8462 - 7156 =

= 1306 ммз.

Внутренний диаметр пуансона последней вытяжки (у дна)

da = d + 2 (йд+ АЛ) tg Y= 48,95 -f

2 (310 52) tg 0,074 = 49,89 мм.

Объем стенки: наружный

(йд-йл-Ь Дй) =

3,14-51,92

(310 - 4 + 52)

= 757369 мм; внутренний

я(йд-йг+ Дй) 12

X (48,952 j 49892 . 48,95-49,89) = = 686739 мм;

= 70 630 мм. Объем заготовки с припуском (/= 95 618 мм.

Для проверки правильности выбора величины припуска определяют его объем н относительную величину:

Vnp = 3,14 (51,9 - 1,075) 1,075 X X 52 = 8926 мм;

у- к

-100=-

8926

95618 - 8926 10,3 о/о.

100 =

что соответствует рекомендациям.

Диаметр заготовки в виде кружка по формуле (4)

1/ 4-95618

Принимая kt-SgJs и считая, что для получения детали достаточно трех вытяжек, определяют внутренние диаметры заготовки (диаметры пуансона) по формулам (9) и (10):

=dj = 49,89 мм; do = 48,95 [ 1 + (4 - 0) 0,003] = 49,53;

Sob = Sot = 11,2-0,588 = 6,58 мм; Do = 4в + 2sob = ,89 + 2-6,58 =

= 63,05 мм.

Радиус сопряжения дна со стенкой согласно (19)

/?о = 4 + (0,003-48,96) (4 - 0) ==

= 4,6 мм.

Объем элементов заготовки определяют аналогично полуфабрикату последней вытяжки.

Объем дна

11,2 = 34969 мм.

Ввиду малой конусности пуансона принимают а = О,

с = 0,5-49,53 - 4,6 = 20,17 мм. Объем стенки

Vb = 3,14

(4,6-0) (20.172

+ 4,62) 4,6 О 20.17-4,62 X

X (3,14 -arcsin 0)-20,17-0 = = 8189 мм;

К =3.-63.05% 12489 мм;

V = 12489 - 8189 = 4300 мм.

Объем стенкн заготовки

Кст = 95618 - 34969 - 4300 =

= 56 349 мм2.

Ввиду малой внутренней конусности заготовки ее высота

4-56349

3,14

= 47 мм.

63,052

49,89 Н-49,53\2

2 ;

По формуле (5) определяют относительное уменьшение площади поперечного сечения стенки за все п операций вытяжки ilJj и ij) вверху и внизу.

Площадь поперечного сечения заготовки н полуфабриката последней вытяжки Fn. у кромки и у дна

= 3,14 (63,05 - 6,58) 6,58 =

1167 мм Foh = 3,14 (63,05 - 7,045) 7,045 ==

= 1240 мм; = 3,14 (51,9 - 1,075) 1,075 = = 172 ММ2; fn = 3,14 (51,9 - 1,475) 1,475 = = 234 мм2.

Отсюда

г>, = 1 -

= > - 1Ш

= 0,854;

= 0,811

Нескольку > г()2 , расчет числа

вытяжек ведут по верхнему сечению. Допустимое значение ф принимают в соответствии с табл. 3. Для вытяжкн через две матрицы фр = 0,65; в соответствии с выражением (7)

In 172- In 1167 , = In (1-0,65) =2-

Число вытяжек принимают равным двум. Поскольку расхождение в числе вытяжек невелико, изменения размеров заготовки не требуется. Погрешность можно компенсировать увеличением зазоров на вхождение пуансона в заготовку в 1,3 раза.

Расчет размеров инструмента и полуфабриката первой вытяжки;

die = = 49,89 мм;

по формуле (10)

di = 48,95-1 + 1,3-0,003 (3 - 1)=

= 49,33 мм.

Приняв две вытяжки, ipcp на каждой вытяжке по формуле (15)

Диаметр нижней матрицы (11)

= 55,3 мм.

Используя выражения (11)-(17), определяют диаметр верхней матрицы. 3 верхней матрице по формуле (18)

= 1 -/2 -0,616 = 0,38;

.1 =

4(1 -0,38) 1167 3,14

= 58,4 мм.

49,892 =

Радиус сопряжения боковой поверхности пуансона с торцом (19)

0,003dj

= 4+-(2-1+2) =

= 4,2 мм.

Определяют высоты расположения верхнего и нижнего диаметров пуансона. Ввиду малой конусности

hr = r= 4,2 мм. Объем дна

3,14-55,32

11,2 = 26 900 мм .

При а = О и с = 0,5- 49,33 - 4,2 = = 20,47 мм объем стенки, ограниченной изнутри радиусом,

1/ = 3,14 [(4,2 - 0) (20,472 -f 4,2) -

4,2- - О

3 3,14

+ 20,47-4,22 X

/ 3,14 . .\

X 1-2--arcsin О ) -

4 =9607 мм

- 20,47-0) = 7466 мм 3,14-55,32

1/2 = 2141 мм- . Объем стенки (/з = 95618 - 26900 - 9607 =

= 59 111 мм Ввиду малой конусности внутренней поверхности

4-59 111

3,14

,32-

49,89-f 49,33 \2

= 126 мм. Используя формулу (23), 47

V(1 -0,616) (1 - 0,604)

= 121 мм.

Расчет размеров инструмента второй вытяжки: ~ Пд ~ 49,89; = = 48,95 принимают по диаметру де-

Днаметр нижней матрицы принимают равным минимальному размеру детали

Dn = Од - ДОд = 52- 0,2 = 51,8 мм.

Диаметр верхней матрицы второй вытяжкн по формулам (13), (17) и (И)

= 53,3 мм.

Высоты расположения соответствующих диаметров пуансонов принимают по детали: h, == hp = 4; Ah =

362 мм.

При определении допусков на инструмент последней вытяжки пружинение н нагрев не учитывают. Поле допуска размеров на изготовление матрицы Н7; AD = 10 мкм.

Разностеиность заготовки

р = (0,10 4-0,30) 1,6 =

= (0,16 н- 0,48) мм;

принимают 0,2 мм.

Поле допуска размеров на изготовление пуансона йб;

Дп - 6 мкм;

6dn + бО 2 (250 - 200) -

- (10 -Ь 6) = 84 мкм.

При использовании пуансона и матрицы, изготовленной нз углеродистой стали, ddn =- 28 мкм; бО =56 мкм.