Технология листовой холодной штамповки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчет диаметра заготовки

2. Пример расчета параметров технологии штамповки детали «стакан»

3. Расчет размеров цилиндрической заготовки на этапе деформации

4. Конкретный пример расчета

Биографический список литературы

Введение

Процессы холодной листовой штамповки получили широкое применение в различных отраслях промышленности, благодаря высокой производительности и экономической эффективности. Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов давлением. Изготовление деталей методами листовой штамповки позволяет: получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки затруднительно; получать детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки; экономно использовать материал; применять автоматизацию и механизацию при высокой производительности оборудования. Разработка технологического процесса штамповки и проектирования штампов неразрывно связаны между собой. В листовой штамповке, для изготовления деталей, возможно применение методов комбинированной штамповки, одновременно сочетающей две или несколько отдельных операций. Основным прогрессивным конструктивным показателем, характеризующим эффективность применения листовой штамповки, является снижение массы при увеличении прочности и жесткости, штампованных из листа деталей по сравнению с литыми, коваными или обработанными из сортового проката.

Вытяжка представляет собой процесс превращения плоской заготовки в полостную деталь любой формы (или дальнейшее изменение ее размеров) и проводится на штампах [1]. На рис. 1 приведена схема вытяжки цилиндрической детали из плоской заготовки. Последнее характеризуется уменьшением внешнего диаметра фланца и перемещением элементов заготовки (1-5) по мере увеличения глубины извлечения.

При вытягивании, кольцевая часть заготовки (D - d) превращается в цилиндр диаметром d и высотой h. В связи с тем, что объем металла при этом процессе не изменяется, то при полной вытяжке цилиндра высота детали h будет больше ширины кольцевой части.

Следовательно, вытяжка происходит за счет пластической деформации, которая сопровождается смещением значительного объема металла в высоту. При большой степени деформации, соответствующей глубокой вытяжке, и при незначительной толщине материала смещенный объем является причиной образования гофров (волн) на деформированной заготовке. При малой степени деформации и при относительно большей толщине материала гофрообразование не происходит, так как в этом случае смещенный объем металла небольшой, а заготовка стойка.

Рисунок 1. Последовательность перемещения металла в процессе вытягивания

С помощью этого процесса изготавливается большое количество полостных деталей самой разнообразной формы, отличающиеся друг от друга как очертанием в плане, так и формой боковых стенок.

Установлено, что процесс глубокого вытягивания из прижиманием начинается не с пластической деформации фланца заготовки, а с предшествующей ей начальной стадии процесса, который заключается в местной пластической деформации кольцевой, не зажатой части заготовки.



Риcунок 2. Последовательность процесса глубокой вытяжки с прижимом заготовки

На рисунке 2 приведена последовательность процесса из прижимания заготовки; на верхних схемах 1 показана начальная стадия процесса, которая состоит из локальной пластической деформации свободного кольцевого участка, а при зажатом фланце, который сохраняет свои первоначальные размеры. Эта стадия вытягивания осуществляется за счет растяжения и утончение кольцевого участка, причем наибольшее утончение возникает на границе этого участка с плоским дном.

При вытягивании прижимом с малой степенью деформации, начальная стадия практически отсутствует.

Для наглядного представления о характере деформации и возможности определения ее величины на отдельных участках применяют метод нанесения на заготовку прямоугольной или радиально-кольцевой координатной сетки, а затем изучают ее искажение при вытягивании. Измерения искажения сетки показывают, что при первой операции, деформация тангенциального сжатия превосходит деформацию радиального растяжения.



Рисунок 3. Схема вытяжки цилиндрической детали

При вытяжке происходит изменение толщины стенок деталей. В случае вытягивания цилиндрических деталей без фланца наибольшее утончение составляет 10 - 18%, а утолщение края 20 - 30% от толщины материала. Толщина материала в месте перехода от дна к стенкам уменьшается с увеличением степени деформации, относительной толщины заготовки S/D, пластичности металла, количества операций вытягивания и с уменьшением радиусов закругления пуансона и матрицы.

1. Расчет диаметра заготовки

Рассматриваем вытяжку цилиндрической детали (рис. 4), которая представляет собой тело вращения. Поэтому исходная заготовка имеет форму круга (рис. 3). При вытяжке без утонения стенок детали небольшим изменением толщины металла S пренебрегают и определение размеров заготовки производят по равенству площади поверхности заготовки (

. (1)

Площадь поверхности детали вычисляют путём суммирования площадей простых геометрических элементов, из которых состоит деталь:

D=1,13• = 1,13• , (2)

где , , - площади отдельных простых геометрических фигур, на которые разбивают поверхность детали, . Эти площади определяют после приведения чертежа детали к средней линии (рис. 1).

Размеры детали по средней линии рассчитывают по формулам:

= r + s/2; = d-s; = - 2• ; =h+ П - s/2; =- (3)

Формулы для расчета площадей простых фигур :

-площадь круга

= р • / 4; (4)



Рисунок 4. Разделение поверхности детали на простые элементы

-площадь четверти выпуклого сферического кольца

= (р/4)•(2•р•• + 8•); (5)

-площадь цилиндра

= р•• ; (6)

-площадь четверти вогнутого сферического кольца

= (р/2)•(р•• + 2,28•); (7)

-площадь кольца

= р •[ / 4; (8)

В формулах (3) размер П - припуск на обрезку детали по высоте. После вытяжки край детали будет неровным и его нужно обрезать. Край становится неровным вследствие анизотропии свойств прокатанного метала (свойства разные вдоль и поперек направления прокатки); неравномерности контактного трения и т.д. Для детали (рис.1) припуск на обрезку по высоте детали П выбирается в зависимости от полной (h) и относительной (h/d) высоты детали.

2. Пример расчета параметров технологии штамповки детали «стакан»

Исходные данные. Эскиз детали «стакан» показан на рис. 1. Исходные данные для расчета: размеры детали - d=100 мм, h= 40 мм, r = 5 мм, s=1 мм; Сталь марки 08кп; исходный материал - прокат листовой холоднокатаный повышенной прочности по толщине (технические условия по ГОСТ 9543-93).

Расчет диаметра заготовки. Определяем припуск (П) на обрезку по высоте в зависимости от высоты детали h = 40, П = 2 мм.

Размеры по средней лини рассчитаем по формулам (3):

=5 + 1/2 = 5,5 мм; = 100 - 1= 99,0 мм;=99 - 2·5,5=88,0 мм

= 40 + 2 - 1/2 =41,5 мм; = 41,5 - 5,5=36,0 мм.

Определяем площади простых фигур по формулам (4) - (6):

=3,14· / 4 = 6082,1 ;

=(3,14 / 4) ·(2·3,14·88,0·5,5+8·) = 2577;

3,14·99·36 = 11196,63.

Рассчитаем диаметр исходной заготовки для вытяжки по формуле (2):

D=1,13• = 1,13• 159,2 мм.

3. Расчет размеров цилиндрической заготовки на этапе деформации

На рис.5 представлена промежуточная стадия процесса вытяжки, где показано разделение заготовки на простые элементы [2] .

Рисунок 5. Схема разделения детали на простые элементы

В процессе деформирования детали у нас измениться площадь цилиндра . Обозначим ее как , и вычислим по формуле (9):

=. (9)

На этапе деформации у нас появляется новая площадь , найдем ее по формуле (10):

(10)

Используя мы определим диаметр фланца из формулы 11:

-(] / 4 . (11)

Откуда следует что

, (12)

Зная сможем найти радиус фланца R на этапе деформации:

R= . (13)

Найдем радиус исходной заготовки по формуле (14):

, (14)

Найдем радиус на рассматриваемом этапе формуле (15):

R=

Зная R и сможем найти x по формуле (15):

x=(15)

При вычислении учитываем усилие прижима по формуле (16):

Q= , (16)

. (17)

Для расчета напряжения будем использовать следующую формулу [3]:

) . (18)

листовой штамповка металл вытягивание

В формулу (10) входит усилие прижима Q, величину которого находим по данным, приведенным в справочной литературе.

Минимальную величину усилия прижима необходимую для предотвращения складкообразования при вытяжке цилиндрических стаканов, можно также найти по приближенной эмпирической формуле, полученной на основании опытных данных. Значение коэффициента силы трения обозначают буквой , которая является константой. Коэффициент трения устанавливает пропорциональность между силой трения и силой нормального давления, прижимающей тело к опоре. Коэффициент трения является совокупной характеристикой пары материалов, которые соприкасаются и не зависит от площади соприкосновения тел [4].

4. Конкретный пример расчета

Определим площадь цилиндра, и образовавшуюся площадь по формуле (9): , 6081,1 + 2578 + 11196 - 6081,1 - 2578 - 2795 - = 4202,51 .

Определяем диаметр фланца по формуле (10):

= 132,10 мм .

Находим и R по формулам (13), (14):

R = = 66 мм,

= = 79,6 мм.

Определим x по формуле (15): x= =0,170

Находим усилие прижима Q по формуле (16):

Q=4202,51·2= 8405 МПа.

Теперь у нас есть все необходимые данные для расчета напряжения[4]. Подставляем найденные значения в формулу (18):

) = 180,2 МПа

Биографический список литературы

1. Справочник по холодной штамповке Романовский В.П

2. Методическое пособие к лабораторным работам Золотухин. П.А

3. Технология холодной штамповки Е.А. Попов 1973 год

Размещено на Allbest.ru