5.3. Прошивка

Прошивка представляет собой кузнечную операцию, при которой получают отверстия или полые заготовки. Прошивку разделяют на открытую (рис. 5.6,а) и закрытую (рис. 5.6,б). При открытой прошивке боковая по­верхность заготовки является свободной. При закрытой – заготовка заключена в матрицу, определяющую ее наружный диаметр D после прошивки.

В процессе открытой прошивки исходная форма заготовки искажается: высота h уменьшается, наружный диаметр D неравномерно увеличивается. При закрытой прошивке увеличивается высота заготовки h.

Форма заготовки при открытой прошивке получает тем большее искажение, чем меньше отношение ее исходного диаметра к диаметру прошивня (D/d). При отношениях D/d < 2 искажение настолько значительно, что в практике открытую прошивку применяют только при больших отношениях D/d.

При закрытой прошивке высота заготовки h увеличивается тем больше, чем меньше отношение D/d. Высоту заготовки после закрытой прошивки легко можно определить по условию постоянства объема. На практике закрытую прошивку применяют при отношениях D/d < 2.

5.4. Закручивание

Закручиванием называется кузнечная операция, посредством которой одну часть заготовки поворачивают по отношению к другой на определенный угол вокруг общей оси.

В процессе закручивания очаг деформации не находится под непосредственным воздействием давящего инструмента, а пластическое состояние по мере увеличения угла закручивания постепенно распространяется от периферии заготовки к ее оси, пока все сечение не будет охвачено пластической деформацией.

На рис. 5.7,а представлено известное распределение касательных напряжений при кручении в поперечном сечении круглого стержня при упругой деформации. Напряжение максимально на периферии и по линейному закону падает, обращаясь в нуль в центре сечения. При увеличении угла закручивания касательное напряжение на поверхности достигает предельного значения К, при котором начинается пластическая деформация.

В случае отсутствия упрочнения и дальнейшего увеличения угла закручивания напряжение К охватит и более глубокие слои заготовки. Периферийная ее часть будет находиться в пластическом состоянии, а центральная в упругом (рис. 5.7,б). Наконец, при дальнейшем увеличении угла закручивания пластическая деформация охватит все сечение (рис. 5.7,в).

Рис. 5.7. Поле линий скольжения (а)

и эпюра напряжений при вытяжке с малыми подачами (б)

5.5. Листовая штамповка

Операции листовой штамповки делят на две группы: разделительные и формоизменяющие.

Разделительные операции (вырубка, пробивка, отрезка и т. п.) характе­ризуются отделением одной части заготовки от другой путем разрушения материала по заданной границе.

Формоизменяющие операции (гибка, вытяжка, обжим, отбортовка и т. п.) характеризуются тем, что заготовка получает пластические деформации, а деформирование протекает без разрушения металла. При формоизменяющих операциях пластической деформации подвергается только часть заготовки. Очаг деформации может быть заключен между частями заго­товки, деформирующимися упруго.

При рассмотрении формоизменяющих операций используют понятие серединной поверхности, делящей толщину заготовки пополам.

На рис. 5.8 схематично показаны: характер формоизменения заготовки при выполнении основных операций листовой штамповки, расположение очага деформации в заготовке и действующие внешние силы.

При гибке изменяется кривизна серединной части заготовки, причем линейные деформации на серединной поверхности близки к нулю.

При вытяжке заготовка протягивается через отверстие матрицы, в результате плоская заготовка превращается в полое изделие.

Рис. 5.8. Формование листовой заготовки при гибке (а), вытяжке (б),

отбортовке (в), обжиме (г)

и раздаче (д)

При обжиме поперечные размеры краевой части полой тонкостенной заготовки уменьшаются путем заталкивания заготовки в отверстие матрицы.

При раздаче пуансон внедряется в полую тонкостенную заготовку, что приводит к увеличению поперечных размеров заготовки в очаге деформации.

При отбортовке вдавливается в матрицу участок заготовки, граничащий с предварительно пробитым отверстием. Размеры отверстия при этом увеличиваются с образованием борта.

Заготовка в очаге деформации обычно контактирует с поверхностью лишь одного рабочего инструмента. Как правило, при деформировании поверхность заготовки в зоне очага деформации перемещается относительно поверхности инструмента.

На контактную поверхность заготовки со стороны инструмента действуют нормальные и касательные напряжения. Последние возникают вследствие трения.

При одной контактной поверхности напряжения, перпендикулярные к серединной поверхности, убывают от максимального значения на контактной поверхности до нуля на противоположной свободной поверхности.