- •Специальные виды штамповки Учебное пособие
- •Воронеж 2009
- •1.1 Строение металлов
- •1.2. Деформации поликристаллов в металле под действием внешних сил
- •1.3. Физические основы формоизменения металлов
- •1.4. Классификация методов холодной штамповки по скорости деформации
- •2. Штамповка резиной
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Давления, развиваемые резиновыми подушками
- •2.2.1. Влияние сорта резины
- •2.2.2. Влияние коэффициента трения между резиновой подушкой и внутренними поверхностями контейнера.
- •2.2.3. Влияние соотношения между толщиной резиновой подушки и высотой жесткого формообразующего элемента
- •2.2.4. Влияние соотношения между объемом резиновой подушки и объемом, заполняемым резиной при рабочем ходе.
- •2.2.5. Влияние внутреннего очертания контейнера.
- •2.3. Периоды работы резиновых подушек
- •2.4. Операции, выполняемые методом штамповки резиной
- •2.4.1. Вырезка по контуру
- •2.4.2 Просечка отверстий
- •2.4.3 Гибка бортов
- •2.4.4. Формовка
- •2.4.5 Вытяжка
- •2.5. Сорта резины для подушек
- •2.6. Оснастка, особенности её конструирования и изготовления
- •2.6.1. Контейнеры
- •2.6.2. Жесткие формоизменяющие элементы
- •2.7. Оборудование, применяемое при штамповке резиной
- •3. Разновидности метода штамповки резиной
- •3.1. Гидрорезиноштамповка
- •3.2. Оборудование при гидрорезиноштамповке
- •3.3. Ударная штамповка резиной
- •3.4. Технология изготовления деталей методом ударной штамповки резиной
- •3.4.1. Особенности штамповки деталей первого класса
- •3.4.2. Особенности штамповки деталей второго класса
- •3.4.3. Особенности штамповки деталей третьего класса
- •3.5. Оборудование и оснастка при ударной штамповке резиной
- •3.5.1. Листоштамповочные молоты
- •3.5.2. Контейнеры
- •3.5.3. Жёсткие формоизменяющие элементы
- •4.Штамповка на падающих молотах
- •4.1 Сущность метода
- •4.2. Технология изготовления деталей
- •4.2.1. Раскрой заготовок
- •4.2.2. Подготовка заготовок под штамповку
- •4.2.3. Штамповка
- •4.2.4. Калибровка
- •4.2.5. Доводка
- •5. Гидроштамповка
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Напряжения и деформации, возникающие в материале заготовки
- •5.3. Оборудование при гидроштамповке
- •5.3.1. Установка для изготовления полых деталей формы тел
- •5.3.2. Установка для подачи воды под высоким давлением в полость матрицы
- •5.3.3. Установка для изготовления полых деталей (с дном и без дна) формы тел вращения с воздействием жидкости на заготовку через диафрагму.
- •5.3.4. Установка для изготовления деталей типа днищ и сфер
- •5.3.5. Установка для изготовления деталей типа обшивок
- •5. 4. Оснастка, особенности её конструирования и изготовления
- •6.1. Общие сведения
- •6.2 Элементы теории гибки с растяжением
- •6.3. Формообразование деталей на станках типа пгр
- •6.4. Гибка деталей на роликовых станах
- •6.5. Формообразование деталей на копировально-гибочных станках типа кгл
- •6.6. Формообразование деталей на прессах типа оп и ро
- •6.7. Формообразование деталей на прессах типа пкд
- •7. Обкатка и раскатка
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Технологический процесс обкатки
- •7.3. Технологический процесс раскатки
- •7.4. Элементы теории процесса раскатки
- •7.5. Заготовки и их расчёт
- •7.6. Оборудование и оснастка при обкатке и раскатке
- •7.6.1. Оборудование
- •7.6.2. Оснастка
- •8. Штамповка взрывом
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Разновидности взрывчатых веществ и их особенности
- •8. 3. Способы штамповки взрывом и применяемое оборудование
- •8.3.1. Классификация штамповки по виду применяемой энергии
- •8.3.2. Классификация штамповки по способу передачи энергии взрыва
- •8.3.3. Классификация штамповки по типу применяемых конструкций установок
- •8.4. Расчёт процессов высокоскоростного деформирования
- •8.5. Изменение металла при импульсном нагружении
- •8.6. Применение электрогидравлического эффекта в качестве источника энергии
- •9. Применение легкообрабатываемых
- •9.1. Материалы, применяемые при изготовлении оснастки
- •9.1.1. Масса тлк-э
- •9.1.2. Масса дкм
- •9.1.3. Пескоклеевая масса
- •9.1.4. Эпоксипласт
- •9.2. Особенности конструирования и изготовления оснастки
- •9.2.1. Отливка пуансонов из тлк-э
- •9.2.2. Изготовление пуансонов с применением дкм
- •10. Принципы проектирования технологических процессов
- •10.1. Исходные данные и порядок разработки технологических процессов
- •10.2. Технико-экономическая оценка вариантов технологических процессов
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.2. Напряжения и деформации, возникающие в материале заготовки
Процесс формоизменения при гидроштамповке включает три стадии: начальную, промежуточную и конечную (рис. 70, а, б, в). Деформирование заготовки начинается в зоне, имеющей больший диаметр, и далее процесс распространяется на смежные зоны.
При деформировании цилиндрических заготовок процесс формоизменения начинается с центральной части, распространяясь к торцам.
Рассмотрение напряжений и деформаций в материале заготовки объясняет эти явления и, кроме того, дает возможность определить необходимую величину давления жидкости. В результате воздействия давления Q на коническую заготовку в ней возникают напряжения: растягивающие в меридиональном и —в тангенциальном направлениях (рис. 71). деформация заготовки происходит по трем направлениям (главным осям деформации).
В тангенциальном направлении (ось X) действует деформация, характеризующая основное формоизменение заготовки. Обозначим относительную деформацию по оси X через и соответственно и — по осям Υ и Ζ.
Относительную деформацию гх можно выразить через отношение разности длин окружностей детали и заготовки, проходящих через одну и ту же точку на их поверхностях, к длине окружности заготовки, т. е.
(52)
где r3 — радиус заготовки в данной точке;
— радиус детали в той же точке.
Максимальное значение будет в том месте, где разность радиусов детали и заготовки будет наибольшей.
Чтобы не превысило значения относительного удлинения δ для данного материала, необходимо произвести проверочный расчет. Поскольку заготовки обычно имеют сварной шов по образующей, пластичность которого на 15-^-20% ниже, чем основной металл, допустимое максимальное значение гх должно удовлетворять соотношению:
.
Рис. 70. Стадии процесса формоизменения заготовки
Рис. 71. Схема напряжений и деформаций, действующих на заго- товку при гидроштамповке
Если это соотношение не выдерживается, заготовка должна иметь образующую в виде ломаной линии, что резко уменьшит разность радиусов, а следовательно, и максимальное значение (рис. 72). Точку на образующей, имеющую максимальную разность радиу- сов, находят графическим методом Для этого вычерчивают образу- ющую в масштабе 1 : 1 или 3 ;2 и разбивают ее на 5—10 участков. Затем измерениями находят максимальную разницу радиусов.
Рис. 72. Схема заготовки с ломаной образующей:
1— деталь; 2 — заготовка
Рис. 73. График зависимости утонения металла от относительной деформации по оси X
Относительная деформация в направлении z (радиальном) характе- ризующая утонение материала, может быть выражена, формулой:
(53)
где — толщина стенки детали;
— толщина стенки заготовки.
Максимальное утонение будет соответствовать участку с максимальной деформацией по оси X. Относительная деформация в направлении Y, характеризующая изменение длины образующей, выражается соотношением:
(54)
Удлинение образующей (+ ) будет при деформировании без перемещения фланца. В том случае, когда перемещение краев заготовки свободно, образующая будет укорачиваться (— ). При формоизменении конусных заготовок формообразование происхо- дит в основном за счет деформации по оси X, что определяет утоне- ние материала. Следует отметить, что между относительной дефор- мацией и величиной А, выражающей утонение металла в процен- тах, существует прямолинейная зависимость. На рис. 73 дан график этой зависимости. Такая зависимость является приближенной, но достаточной для практических целей.
При свободном перемещении края заготовки (схема с диафрагмой в виде резинового мешка) укорачивается образующая, которая также может быть выражена линейной зависимостью от . На рис. 74 приведен график зависимости утяжки % от относительной деформации .
Необходимую величину давления для формообразования деталей из конических и цилиндрических заготовок рассчитывают по формуле:
(55)
где Q— давление, необходимое для формообразования
детали;
— предел текучести при линейном растяжении;
— модуль упрочнения (табл. 12);
— толщина деформированной оболочки (в зависимости от степени деформации );
R и R — радиусы (рис. 75, а);
r и r — радиусы (рис, 75, а).
Рис. 74. График изменения длины образующей заготовки в зависимости от относительной деформации по оси X
Таблица 12
Эта формула получена из условий равновесия некоторого элементарного элемента, вырезанного из оболочки (рис. 75, б).
При проектировании всех действующих сил на нормаль получим:
(56)
Рис. 75. Схема напряжений и деформаций, действующих на заготовку:
а — общий вид формуемой оболочки; 6 — элементарный элемент, вырезанный из оболочки
Так как
то
(57)
Из условий равновесия элементарного элемента, вырезанного из оболочки, при проектировании сил на ось Y получим:
(58)
откуда
(59)
подставляем значение в первую формулу:
(60)
(61)
(62)
Для ориентировочных подсчетов можно использовать упрощенную формулу:
(63)
где — предел прочности на разрыв;
S — толщина заготовки;
R — радиус детали (по образующей) (см. рис. 75, а).