Для получения детали представленной на рис.1 необходимо из вырубленной круглой заготовки диаметром Dз = 117 мм (рис.2), получить полуфабрикат (рис.3) за одну или несколько операций вытяжки (для получения заданной для проектирования детали необходимо 2 вытяжных перехода). В полуфабрикате, полученном на последнем переходе вытяжки, осуществляется пробивка центрального отверстия диаметром d = 57 мм, с последующей отбортовкой. Таким образом, при получении детали (рис.1) используются описанные ниже следующие операции обработки металлов давлением: вырубка, вытяжка, пробивка, отбортовка.
Рис. 2. Плоская круглая заготовка
Рис. 3. Полуфабрикат, полученный операцией вытяжки
Вырубка
1. Вырубка относится к разделительным операциям листовой штамповки, то есть характеризуется отделением одной части заготовки путем разрушения материала по заданной границе. Оборудованием для рубки служит пресс, а инструментом – штамп и пуансон. Разделение заготовки осуществляется путем относительного смещения смежных частей заготовки в направлении толщины заготовки. Чтобы устранить пластическую деформацию вблизи поверхности раздела, кромки пуансона и матрицы делают острыми, а зазор между пуансоном и матрицей небольшим.
Схема вырубки представлены на рис.4
Рис.4 Схема вырубки
Обычная вырубка и пробивка листового материала дают неровную, слегка криволинейную и шероховатую поверхность среза (рис. 4).
В ряде случаев изготовления штампованных деталей повышенной точности требуется гладкая и перпендикулярная поверхность среза с параметром шероховатости поверхности Rz- 3,2-s- 1,6 мкм. В таких случаях применяют способы чистой вырубки, имеющие значительные преимущества по сравнению с механической обработкой резанием и дающие гладкую полированную поверхность среза, перпендикулярную к поверхности изделия, при повышенной точности изготовления.
Сущность этих способов заключается или в применении матрицы с закругленными режущими кромками (рис. 5, а), или в применении пуансона больше матрицы (рис. 5, б), или в применении прижима, имеющего клиновидное ребро (рис. 5, в). Последний способ является новым, более прогрессивным.
В результате смещения некоторого объема металла клиновым ребром в сторону пуансона в зоне реза создается напряженное состояние объемного сжатия, которое способствует устойчивости пластической деформации и увеличивает пластические свойства материала заготовки. Этот способ применяется для изготовления деталей точного приборостроения толщиной 1,5-15 мм. Параметр шероховатости поверхности среза Rz = 3,2 -s-1,6 мкм.
Вытяжка
Рис. 6. Схема вытяжки с прижимом: 1- пуансон, 2- прижим, 3- матрица, 4- полуфабрикат.
Вытяжка - это образование полого изделия из плоской или полой заготовки. Вырубленную заготовку диаметром d3 толщиной S укладывают на плоскость матрицы. Пуансон давит на заготовку и она, смещаясь в отверстие матрицы, образует стенки вытянутой детали диаметром d. Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки, k=d3/d, который зависит от механических характеристик металла и условий вытяжки, и не должен превышать 2,1.
При d3-d>(18-20)S возможна потеря устойчивости фланца и образование складок металла при вытяжке. Их предотвращают прижимом фланца заготовки к матрице с силой P.
Высокие детали небольшого диаметра, при изготовлении которых требуется большое формоизменение заготовки, получают за несколько операций вытяжки с постепенным уменьшением диаметра полуфабриката и увеличение его высоты. При последующих переходах, чтобы предотвратить разрушение металла, применяют коэффициент вытяжки k =D/d = 1.2.. 1.4 (D диаметр полуфабриката).
Промежуточный отжиг устранения наклепа позволяет увеличить до 1,4.. 1,6.
При вытяжке, зазор между пуансоном и матрицей составляет z =(1.2.. 1.3)S. При z = (0.65.. 0.85)S, производится вытяжка с утонением стенки, при которой длина детали увеличивается вследствие уменьшения толщины исходной полой заготовки и прочность детали превышает прочность заготовки в 2- 3 раза.
Пробивка отверстий
Пробивка - это образование в заготовке отверстия или паза, путем сдвига с удалением части металла в отход. При вырубке отдельная часть, проталкиваемая в матрицу, является деталью, а при пробивке - отходом. Разновидностями пробивки являются операции надреза и обрезка. Надреза - это неполное отделение части заготовки путем сдвига. Обрезка - это удаление излишков металла путем сдвига
Рис. 7 Пробивка отверстий. Отбортовка отверстий
Рис. 8 Отбортовка отверстий
Отбортовка отверстий широко используется в штамповочном производстве, заменяя операции вытяжки, с последующей вырубкой дна. Деформация металла при отбортовки характеризуется изменением радиально – кольцевой сетки, нанесенной на заготовку. При отбортовки отверстий происходит удлинение в тангенциальном направлении и уменьшение толщины материала. Расстояние между концентричными окружностями остаются без значительных изменений.
Геометрические размеры при отбортовки определяются исходя из равенства объемов заготовки и детали. Обычно высота борта бывает задана чертежом детали. В этом случае диаметр отверстия под отбортовку примерно подсчитывают, как для простой гибки, это допустимо благодаря небольшой величине деформаций в радиальном направлении и наличию значительного утонения материала.
Диаметр отверстия определяют по форме:
d = D – 2(H – 0.43r – 0.72S).
Высота борта выражается зависимостью:
H = (D-d)/2 + 0.43r +0.72S.
Как видно из последней формулы высота борта при прочих условиях зависит от радиуса закругления. При больших радиусах закругления, высота борта значительно увеличивается.
При повышение зазора между пуансоном и матрицей до z=(8..10)S происходит естественное увеличение высоты и радиуса закругления, борта при этом не увеличиваются, т.к. диаметр отбортовки не меняется. Но вследствие того, что в очаг деформации вовлекается большое количество металла, деформация рассредоточивается, и утонение кромки уменьшается. При увеличении зазора до z=(8..10)S усилие отбортовки уменьшается на 30-35%. Большое влияние на процесс отбортовки и величину усилия оказывает форма пуансона
БЛОК-СХЕМА
ТЕКСТ ПРОГРАММЫ
program marianna;
uses crt;
Var
S,D,H,Df,rm,E,k0,k00,k01,k02,d0,d00,d01,d02,h1,Hb,Dz,d5,h5,Mc,rn,M1,M2,Mp1,Mp2,n,M3,Mp3,d1,d2:real;
rm3,rm4,rm2,rml,rm1,rn2,rn1,rn3,rn4,d32,dS2,hS2,d3,d31,dS1,hS1,d33,dS3,hS3,Mp4,dS4,d34,hS4,M4,d4,mr1,mr2,dz1,mr3,dz2,mr4,dz3,dz4,hz:real;
Begin
clrscr;
df:=85;
d:=57;
h:=53;
s:=1.2;
rm:=6;
writeln('Исходные данные ');
writeln('диаметр фланца df=',df:3:0);
writeln('диаметр цилиндр части d =',d:2:0);
writeln('высота детали h=',h:2:0);
writeln('толщина материала s=',s:3:1);
writeln('радиус матрицы rm=',rm:2:0);
e:=0.001;
rn:=4*s;
d02:=d;
k02:=0.26*exp(0.23*ln(d02/s));
d02:=k02*d;
Repeat
d01:=d02;k01:=k02;
k02:=0.26*exp(0.23*ln(d01/s));
d02:=k02*d;
until abs(k01-k02)<=e;
d0:=round(d02);
if d0<d02 then d0:=d0+1;
k0:=d0/d;
writeln('диаметр отбортовки d0=',d0:2:0);
writeln('коэф отбортовки k0=',k0:5:3);
hz:=(d*(1-k0))/2+0.57*rn+0.28*s;
hb:=h-hz+rn+s;
writeln('высотa цилиндр борта hz=',hz:2:0);
writeln('высота полуфабриката hb=',hb:2:0);
d5:=d+s+2*rm;
h5:=hb-2*s-rm-rn;
dz:=sqrt(sqr(df)-sqr(d5)+2*pi*d5*rm- 8*sqr(rm)+4*d*h5+2*pi*d0*rn+8*sqr(rn)+sqr(d0));
writeln('диаметр плоской заготовки dz=',dz:2:0);
mc:=d/dz;
writeln('mc=',mc:5:3);
m1:=0.6-0.07*(s/dz*100);
if m1<=mc then
Begin
writeln('1-переход: m1=', m1:6:3);
halt;
end;
m2:=0.79-0.045*(s/dz*100);
if m1*m2<=mc then
Begin
writeln;
n:=mc/(m1*m2);
mr1:=m1*sqrt(n);
mr2:=m2*sqrt(n);
d1:=mr1*dz;
d2:=mr2*d1;
writeln('раб коэф вытяжки 1-перехода mr1=',mr1:5:3);
writeln('раб коэф вытяжки 2-перехода mr2= ',mr2:5:3);
writeln('диаметр полуфабриката на 1-переходе d1=',d1:5:3);
writeln('диаметр полуфабриката на 2-переходе d2=',d2:2:0);
rm2:=sqrt(1.6)*4*s;
if rm2>rm then rm2:=rm;
rm1:=rm2*sqrt(1.6);
rn2:=rn;
rn1:=rn2+1;
ds1:=d1+s+2*rm1;
dz1:=d1-s-2*rn1;
hs1:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds1)-2*pi*ds1*rm1+8*sqr(rm1)-2*pi*dz1*rn1-8*sqr(rn1)-sqr(dz1))/(4*d1);
ds2:=d2+s+2*rm2;
dz2:=d2-s-2*rn2;
hs2:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds2)-2*pi*ds2*rm2+8*sqr(rm2)-2*pi*dz2*rn2-8*sqr(rn2)-sqr(dz2))/(4*d2);
writeln('радиусы закруг фланца 1-переход rm1=',rm1:2:0,' 2-переход rm2=',rm2:2:0);
writeln('радиусы закруг дна 1-переход rn1=',rn1:2:0,' 2-переход rn2=',rn2:2:0);
writeln('высоты полуфабриката 1-переход hs1=',hs1:2:0,' 2-переход hs2=',hs2:2:0);
readln;
halt;
end;
m3:=0.8-0.04*((s*100)/dz);
if (m1*m2*m3)<=mc then
Begin
writeln;
writeln('3-переход: m3=', m3:6:3);
writeln;
n:=mc/(m1*m2*m3);
mr1:=m1*exp((1/3)*ln(n));
mr2:=m2*exp((1/3)*ln(n));
mr3:=m3*exp((1/3)*ln(n));
d1:=mr1*dz;
d2:=mr2*d1;
d3:=mr3*d2;
rm3:=exp((1/3)*ln(1.6))*4*s;
if rm3>rm then rm3:=rm;
rm2:=rm3*exp((1/3)*ln(1.6));
rm1:=rm2*exp((1/3)*ln(1.6));
rn3:=rn;
rn2:=rn3+1;
rn1:=rn2+1;
ds1:=d1+s+2*rm1;
dz1:=d1-s-2*rn1;
hs1:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds1)-2*pi*ds1*rm1+8*sqr(rm1)-2*pi*dz1*rn1-8*sqr(rn1)-sqr(dz1))/(4*d1);
ds2:=d2+s+2*rm2;
dz2:=d2-s-2*rn2;
hs2:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds2)-2*pi*ds2*rm2+8*sqr(rm2)-2*pi*dz2*rn2-8*sqr(rn2)-sqr(dz2))/(4*d2);
ds3:=d3+s+2*rm3;
dz3:=d3-s-2*rn3;
hs3:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds3)-2*pi*ds3*rm3+8*sqr(rm3)-2*pi*dz3*rn3-8*sqr(rn3)-sqr(dz3))/(4*d3);
writeln('раб коэф вытяжки mr1= ',mr1:5:3,'mr2=',mr2:5:3,'mr3=',mr3:5:3);
writeln('диаметр полуфабр d1= ',d1:5:3,'d2=',d2:5:3,'d3=',d3:5:3);
writeln('радиусы закруг фланца rm1= ',rm1:5:0,' rm2=',rm2:5:0,'rm3=',rm3:5:0);
writeln('радиусы закруг дна rn1= ',rn1:5:0,'rn2=',rn2:5:0,'rn3=',rn3:5:0);
writeln('высоты полуфабр hs1=',hs1:5:0,'hs2=',hs2:5:0,'hs3=',hs3:5:0);
readln;
halt;
end;
m4:=0.83-0.045*((s*100)/dz);
if (m1*m2*m3*m4)<=mc then
Begin
writeln;
Writeln('4-переход: m4=', m4:6:3);
writeln;
n:=mc/(m1*m2*m3*m4);
mr1:=m1*exp((1/4)*ln(n));
mr2:=m2*exp((1/4)*ln(n));
mr3:=m3*exp((1/4)*ln(n));
mr4:=m4*exp((1/4)*ln(n));
d1:=mp1*dz;
d2:=mr2*d1;
d3:=mr3*d2;
d4:=mr4*d3;
rm4:=exp((1/4)*ln(1.6))*4*S;
if rm4>rm then rm4:=rm;
rm4:=rm;
rm3:=rm4*exp((1/4)*ln(1.6));
rm2:=rm3*exp((1/4)*ln(1.6));
rm1:=rm2*exp((1/4)*ln(1.6));
rn4:=rn;
rn3:=rn4+1;
rn2:=rn3+1;
rn1:=rn2+1;
ds1:=d1+s+2*rm1;
dz1:=d1-s-2*rn1;
hs1:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds1)-2*pi*ds1*rm1+8*sqr(rm1)-2*pi*dz1*rn1-8*sqr(rn1)-sqr(dz1))/(4*d1);
ds2:=d2+s+2*rm2;
dz2:=d2-s-2*rn2;
hs2:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds2)-2*pi*ds2*rm2+8*sqr(rm2)-2*pi*dz2*rn2-8*sqr(rn2)-sqr(dz2))/(4*d2);
ds3:=d3+S+2*rm3;
dz3:=d3-S-2*rn3;
hs3:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds3)-2*pi*ds3*rm3+8*sqr(rm3)-2*pi*dz3*rn3-8*sqr(rn3)-sqr(dz3))/(4*d3);
ds4:=d4+s+2*rm4;
dz4:=d4-s-2*rn4;
hs4:=(sqr(dz)-sqr(df)+sqr(ds4)-2*pi*ds4*rm4+8*sqr(rm4)-2*pi*dz4*rn4-8*sqr(rn4)-sqr(dz4))/(4*d4);
writeln('раб коэф вытяжки mr1= ',mr1:5:3,'mr2=',mr2:5:3,'mr3=',mr3:5:3,'mr4=',mr4:5:3);
writeln('диаметр полуфабр d1= ',d1:5:3,'d2=',d2:5:3,'d3=',d3:5:3,'d4=',d4:5:3);
writeln('радиусы матрицrm1= ',rm1:5:0,'rm2=',rm2:5:0,'rm3=',rm3:5:0,'rm4=',rm4:5:0);
writeln('радиусы пуансона rn1= ',rn1:5:0,'rn2=',rn2:5:0,'rn3=',rn3:5:0,'rn4=',rn4:5:0);
writeln('высоты ‘hs1=',hs1:5:0,'hs2=',hs2:5:0,'hs3=',hs3:5:0,'hs4=',hs4:5:0);
readln;
End
Else
begin
writeln('5-переход, требуется термообработка');
writeln('сум коэф вытяжки mc=',mc:5:3);
writeln('доп коэф вытяжки на 1-переходе m1=',m1:5:3);
writeln('доп коэф вытяжки на 2-переходе m2=',m2:5:3);
writeln('доп коэф вытяжки на 3-переходе m3=',m3:5:3);
writeln('доп коэф вытяжки на 4-переходе m4=',m4:5:3);
readln;
End.
РЕЗУЛЬТАТЫВЫПОЛНЕННЫХ РАСЧЕТОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Князева Н.Н., канд. тех. наук доцент; Михайлов Ю.О., д-р тех. наук, проф.; Жвик И.М., канд. тех. наук проф. Методические указания к выполнению практических занятий и курсовой работы по курсу «Информатика», - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002.
2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979.
3. https://www.avaks-prom.ru/shtamp.html
4. https://www.claser.ru/coldstamp.html
Размещено на Allbest.ru