Лекція 1.Тема « Витяжка, характеристика процесу. Методика визначення кількості витяжних операцій»

Лекція 16.Тема « Витяжка, характеристика процесу. Методика визначення кількості витяжних операцій»

      Витяжка – це формозмінна операція , яка перетворює плоску заготовку в порожній вироб. Вихідну заготовку для витяжки зазвичай отримують за допомогою вирубки. Заготовка ,для виготовлення деталі ,яка має форму тіла оберту , є диском визначеного діаметру.

Рис.1 Схема процесу витяжки :

а- витяжка деталі з широким фланцем ,2- деталь, 3- притиск ,4- пуансон , 5- матриця ;

б-витяжка ступінчастої деталі без фланцю ;

в-витяжка деталі з конічним утоншенням ;

      Витяжка виконується як без стоншення, так і зі стоншенням стінки. Процес витяжки може виконуватися за кілька послідовних операцій у ряді штампів із поступовим зменшенням діаметра чашечки. Витяжка  здійснюється в штампі під тиском пуансона  на середню частину заготовки , поміщену над отвором матриці . Проходячи крізь отвір матриці, середня частина заготовки тягне за собою іншу частину заготовки, що призводить до її згортання та зменшення в діаметрі. При цьому в кільцевому напрямку з'являються напруження стиску, що можуть призвести до втрати стійкості фланця та утворення складок. Щоб виключити це явище, застосовують кільцеві притиски різної конструкції .

+

Рис. 2. Схема операції витяжки:

а - без притиску; б -з притиском;

1 - заготовка; 2 - пуансон; 3 - матриця; 4 – притиск.

      Як правило, витяжку виконують із застосуванням мащення контактних поверхонь матриці та притискного кільця. Як мастила використовують різні олії, у багатьох випадках з наповнювачами (графіт, крейда, тальк), а також мильними емульсіями.

      Для зниження питомого тиску на кромки пуансону і матриці ,виконують заокруглення для першої витяжки :

R_п=r_м= (5 -10 ) s; мм

Для вибору r_м (радіусу заокруглення матриці ) використовують таблицю:

                    Радіуси заокруглення r_м витяжних матриць

        Більші значення радіусів обирають для першої витяжки та для тонкого металу.

         Для того , щоб запобігти руйнуванню металу заготовки , величину одностороннього зазору між матрицею та пуансоном , приймають:

Z =(1,1-1,3)s

        Можливість руйнування заготовки під час витяжки обумовлюється відношенням діаметру заготовки до діаметра витягнутого стакану. Чим більше це відношення , тим складніше втягнути фланець в отвір матриці. 

        При витяжці фланець заготовки деформується при розтягу в радіальному напрямку ,і при стисканні – в тангенціальному. При цьому товщина заготовки в процесі витяжки змінюється незначно – к донцю товщина менше , а по краю деталі більше товщини вихідної заготовки. З метою попередження виникнення складок ,фланець заготовки за допомогою притискного кільця ,притискують до робочого торця матриці.

Процеси витяжки суттєво розрізнюються в залежності від форми заготовки і деталей. Тому їх поділяють на декілька груп :

• Тіла оберту ( деталі вісесиметричної форми ) ;

• Коробчасті деталі , які мають вертикальні стінки та плоске дно ;

• Деталі складної форми (циліндричні , ступінчасті, конічні ).

Визначення розмірів і форм заготовок для витяжки циліндричних деталей.

Для визначення форми та розмірів заготовки для витяжки циліндричних деталей існують три методи розрахунку :

• Аналітичний ;

• Графічний;

• Графоаналітичний ;

Найбільш універсальним та доступним є аналітичний метод , так як він володіє найбільш високою точністю. Основне правило такого методу – рівність об’ємів заготовки та готової деталі, тому що в процесі деформування об’єм металу залишається постійним.

Методика розрахунку розміру заготовки для витяжки круглої деталі (яка є тілом оберту ) простої форми аналітичним методом.

Вихідною заготовкою для витяжки деталі типу порожнистого циліндру з фланцем є коло. Витяжка здійснюється без стоншення стінок . Тому зміненням товщини стінок зневажаємо і визначаємо розмір заготовки за рівністю площі поверхні заготовки  та готової деталі з припуском на обрізку.

D_заг=1,13 помножити на квадратний корінь із суми площин елементарних поверхонь;

Де  – D_заг заготовки без урахування стоншення стінок матеріалу ; мм

     f- площа поверхні готової деталі ; мм

     F- сума площ окремих елементів поверхні деталі , з урахуванням припуску на обрізку ;мм²

     В довіднику Романовського в табл.31 ,стор.92-93 приведені формули для визначення поверхонь простої геометричної форми.

     Замість розрахунку діаметра заготовки шляхом розбивки поверхні деталі на окремі елементи діаметри заготовок для найбільш вживаних форм витягнутих деталей визначається за формулами  в табл.32 ,стор.94-98.

Визначення кількості переходів при витяжці.

      В залежності від співвідношення висоти та діаметра деталі ,яка витягується, а також від відносної товщини заготовки витяжка може бути виконана за одну або декілька операцій . Необхідно , щоб витяжка була здійснена за найменшу кількість операцій, які виконані з можливо більшою ступінню деформації ( відносне зменшення діаметра і збільшення глибини витяжки ),без застосування проміжного відпалу.

     Ступінь деформації при витяжці циліндричних деталей може бути виражена такими показниками:

(D-d)\d;        (D-d)\D ;        ln(D\d) ;     K=D\d ;   m=d\D=1\K;

де  D – діаметр заготовки ;

d- діаметр деталі;

m- коефіцієнт витяжки ;

K- ступінь витяжки, величина якої  є зворотньою  коєфіцієнту витяжки.

       Найбільш розповсюдженим показником ступені деформації є коефіцієнт витяжки    m=d\D , однак його чисельне значення знаходиться в зворотній залежності від ступені деформації ( чим менше m, тим більше ступінь деформації ).

Граничні показники ступені деформації при витяжці за першу операцію.

Теоретична величина найбільшої ступені витяжки К значно перевищує практично здійснену ступінь витяжки пластичних металів. Це пояснюється тим, що не враховані реальні умови процесу, а також залежність від ступеню анізотропії та відносної товщини заготовки. Причини граничних деформацій наступні :

1)недостатня пластичність металу обумовлює підвищений опір деформуванню , що призводить до підвищення розтягуючих напруг в небезпечному перетині і розриві дна деталі;

2)утворення складок (гофрів) ;найбільш частіше гофри утворюють заготовки малої відносної товщини;

3) підвищенню розтягуючих напруг в небезпечному перетині сприяє малий радіус заокруглення кромок матриці.

      Тому найбільш правильним та точним способом визначення допустимої ступені деформації і кількості переходів витяжки є спосіб який засновано на визначенні дійсних напруг , виникаючих при витяжці з використанням основних законів теорії пластичності. Однак зважаючи на складність виконання таких розрахунків практичні розрахунки здійснюють по експериментально встановленим коефіцієнтам витяжки , які характеризують допустиму ступінь деформації.

        Такі коефіцієнтам витяжки є приблизними , так як вони не враховують залежність коєф.витяжки від відносної товщини заготовки ,показника анізотропії , зміцнення та радіусів заокруглення витяжних кромок матриці. Крім цього необхідно дотримуватися геометричної подібності деталі і заготовки.

         Коефіцієнтам витяжки деталей без фланцю забороняється застосовувати для розрахунку витяжки деталей з широким фланцем . Обов'язковою умовою є геометрична подібность деталі і заготовки, яка виражається відношенням S\D.

Технологічні розрахунки при витяжці циліндричної деталі без фланцю.

Такі розрахунки складаються з визначення допустимої ступені деформації , знаходження необхідної кількості послідовних операцій витяжки та підрахунків поопераційних розмірів деталей.

Коєфіцієнти витяжки циліндричних  деталей без фланцю :

  Для першої витяжки      m₁ = d₁\D

  Для другої                       m₂ = d₂\ d₁

Для наступних витяжок   m_n = d_n\ d_n-1.

Встановив правильну величину коефіцієнтів витяжки по операціям , знаходять розміри наступних витяжок 

           d₁ = m₁ D;                       d₂= m₂ d₁;                    d_n= m_n d_n-1.

А також кількість операцій витяжки

                               n     1 + ( ln d_n-  ln(m₁ D)) \ (ln m₂).

Значення коефіцієнтів витяжки обираються за довідником  Романовського  - стор. 118-120  табл.45,46,47.

Питання для самоперевірки.

1.Як зрозуміти що витяжка виконується не за один перехід ?

2.Що є показниками ступеня деформації ?

3.Яку величину прийнято вважати коефіцієнтом витяжки ?

4.Чи однакові теоретична та практична величини ступеню витяжки ?Чому?

5.Чи є обов’язкові умови для обрання коефіцієнта витяжки ?                

6.Назвіть послідовність технологічних  розрахунків при витяжці .