Учебно-технологический практикум по дисциплине "Обработка металлов давлением", страница 2

Перемещение средней части заготовки при вытяжке вызывает появление в ее наружной части (фланце) растягивающих радиальных σ_ρ и сжимающих тангенциальных σ_θ напряжений. Под действием сжимающих напряжений σ_θ на фланце могут образовываться складки, которые способны перейти и на цилиндрическую вертикальную стенку стакана, что является признаком брака. Чем больше толщина заготовки и меньше ширина кольцевого фланца, тем меньше вероятность потери устойчивости фланца и образования складок.

Для того, чтобы избежать появление складок при вытяжке применяют прижим заготовки. Определить необходимость использования прижима можно по упрощенной эмпирической формуле:

(1.1)

Если это соотношение выдерживается, то в процессе вытяжки фланец не теряет устойчивости, складки не образуются и вытяжку можно производить без прижима.

Наиболее опасным сечением является зона перехода от вертикальной стенки стакана к донышку, где растягивающие напряжения σ_ρ достигают наибольших значений. В этом месте произойти отрыв донышка от стенки.

Для нормального протекания процесса вытяжки необходимо, чтобы максим растягивающее напряжение σ_ρmax, действующее в опасном сечении, не превышало предела текучести материала:

Значение силы вытяжки определяется формулой:

(1.2)

где d- средний диаметр вытягиваемого стакана; S - толщина заготовки.

Для теоретического расчета силы   вместо  σ_ρmax   следует подставлять σ_т  - предел текучести материала заготовки.В процессе вытяжки толщина заготовки увеличивается от исходной Sдо S_maxу края вытянутого стакана:

(1.3)

Одним из основных факторов, определяющих возможность выполнения операции вытяжки, является коэффициент вытяжки К_в.

(1.4)

Установлено,  что  предельным  значением  коэффициента  вытяжки для  разных  материалов является   значение  К_вmax = 1,8 - 2,0.Таким образом, зная диаметр стакана d, который необходимо вытянуть, можно рассчитать необходимый диаметр заготовки :

D = dK_в.(1.5)

Далее, исходя из равенства площади поверхности заготовки и площади поверхности  детали (рассчитанной по среднему диаметру d) можно определить высоту стакана Н.

При вытяжке без фланца   высота стакана (без учета радиуса скругления) определяется по формуле:

площадь заготовки; площадь донышка стакана.

(1.6) ,где

Отсюда следует, что высоту получаемого при вытяжке стакана без фланца можно определить по формуле:

(1.7)

Обычно при вытяжке высота стакана получается меньше его диаметра. Для того, чтобы получить значительную высоту стакана, вытяжку производят в несколько приемов, т.е. за несколько переходов. При этом должно быть соблюдено правило: на каждом переходе коэффициент вытяжки не должен превышать предельное значение К_тах.

Для этого общий коэффициент вытяжки К_в разбивают на несколько, так, чтобы соблюдалось равенство:

К_в=К_гК₂-К₃     (1.8) где каждый из коэффициентов К, не превышает допустимого значения.

Например, необходимо изготовить стакан с размерами Н₃ и d3 Из равенства площадей поверхностей детали и заготовки определяется диаметр исходной заготовки D. Если при этом значение коэффициента вытяжки K=D/d₃превысит предельное значение К_етах, то тогда определяют количество необходимых переходов вытяжки, на каждом из которых назначают допустимый коэффициент вытяжки:

Деталь изготавливают за несколько переходов, перекладывая заготовку из первой матрицы во вторую, затем в третью и т.д. ( рис. 1.3).