Штамповка эластичным инструментом

Термины и определения: Гибка – является одной из наиболее распространенных операций холодной штамповки   В процессе гибки пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном 1 (рис.5.1): наружные слои заготовки (прилегающие к матрице 2) растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону)- сжимаются. В силу этого изгибаемый лист по толщине можно разделить на две зоны (рис.5.2): зону, в пределах которой в стадии гибки волокна удлиняются и зону, в пределах которой волокна укорачиваются.   Рисунок 5.1. Схема процесса гибки Рисунок 5.2. Деформация участка заготовки в зоне контакта Гибка - формовка — способ формообразования выпуклого, вогнутого или выпукло-вогнутого борта в деталях с плоской стенкой. Линия изгиба борта (при виде сверху) есть кривая с некоторым радиусом R. Процесс гибки-формовки сопровождается деформациями сжатия или растяжения борта заготовки под действием изгибающего момента. Поэтому процесс формообразования гибкой-формовкой выпуклого борта называют вытяжкой, а вогнутого — отбортовкой. Формовка – это операция, с помощью которой получают местные углубления и выпуклости в листовых и пространственных заготовках за счет уменьшения толщины заготовки при неизменных ее наружных размерах. Рисунок – Формовка : жестким (а) и эластичным (б) инструментом для получения ребер жесткости различной конфигурации, рельефных деталей и мембран различного профиля.   Формовка может осуществляться как жестким инструментом, так и подвижными средами, например, эластичной средой. При формовке очаг деформации в основном охватывает часть заготовки, расположенную над отверстием матрицы. Схема напряженного состояния близка к схеме двухосного растяжения и формообразование происходит за счет утонения ма­териала заготовки. Высота получаемого углубления (рифта) h ограничивается возможностью разрушения заготовки в местах наибольшего утонения и существенно зависит от механических характеристик материала заготовки. Высота рифта h зависит от размерных характеристик рабочего инструмента, формы углубления в плане, толщины материала и коэффициента трения. Высота увеличивается с увеличением радиуса закругления кромки пуансона и максимальна, когда торец пуансона имеет сферическую форму (для осесимметричных рифтов). Некоторое влияние на высоту рифта оказывает радиус закругления рабочей кромки матрицы. С увеличением этого радиуса возрастает ширина зоны пластической деформации и облегчается перетекание материала из плоских участков заготовки. Большие значения высоты можно получать для овальной или прямолинейной (в плане) форм углублений.   Контактное трение оказывает влияние также на расположение зоны наибольшего утонения и распределение толщины материала вдоль обра­зующей. С уменьшением коэффициента трения участок с наибольшим утонением смещается к вершине углубления (например, при формовке гидростатическим давлением наименьшая толщина будет на вершине сферообразного углубления). Расчет технологического процесса необходимо начинать с оценки предельной штампуемости материала заготовки, что определяет возможность получения данного рифта за одну операцию. Штамповка — процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист до 6 мм). Примером листовой штамповки является процесс пробивания листового металла в результате которого получают перфорированный металл (перфолист). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия. Холодная штамповка – это один из видов обработки металлов давлением, при котором металл деформируется пластически в холодном состоянии. Гибка является одной из наиболее распространенных операций холодной штамповки. Листовая штамповка - процесс получения из листового проката (листа, полосы, ленты) изделий, имеющих плоскую или пространств. форму, без существ. изменения толщины материала. Лист толщ. до 15 мм штампуют без нагрева, а большей толщины - с нагревом. К Л. ш. относятся: резка (разрезка, вырубка, пробивка отверстий), гибка, вытяжка (в т. ч. глубокая) и ряд дополнит. операций (отбортовка, закатка, сборка и др.). Применяется в автомобилестроении (цельноштамповонные кузова и т. п.), радиотехнической, электронной и многих других отраслях промышленности. См. рис. Схема установки заготовки в вырубном штампе при листовой штамповке: 1 - вырубленная деталь; 2 - матрица; 3 - пуансон; 4 - пуансонодержатель; 5 - верхняя плита; 6 - заготовка; 7 - штамп   Штамп — инструмент для получения идентичных изделий (деталей, заготовок, поковок) методом пластической деформации.   Деформация— изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.   Пресс — механизм для производства давления с целью уплотнения вещества, выжимания жидкостей, изменения формы, подъёма и перемещения тяжестей, а также для кузнечно-штамповочных работ. ============-----------========

Штамповка эластичным инструментом

 

Одним из экономически эффективных методов штамповки в усло­виях мелкосерийного и опытного производства является штамповка эластичным инструментом, когда один из рабочих инструментов изготовлен из резины или полиуретана. При этом значительно упрощается конструкция инструмента и удешевляется его изготовление, отпадает необходимость изготовления и пригонки второго рабочего инструмента, сокращаются сроки подготовки производства.

Штамповка эластичным инструментом применяется как для разделительных операций – вырубки-пробивки, так и для формоизменяющих операций – гибки, вытяжки и формовки.

В качестве эластичных сред для штамповки используются резины и полиуретаны. Резины менее износостойки и работают при сравнительно небольших давлениях, обычно не превышающих 20–30 МПа.

В последнее время вместо резины все шире применяется полиуретан, получаемый из синтетического каучука на основе сложных полимеров эфира. Полиуретаны более износостойки и выдерживают давления порядка 1000 МПа (в закрытых объемах). Прочность полиуретана в 6–8 раз выше, чем у резины, и достигает 600 МПа. Чаще всего используют полиуретаны марок СКУ-6Л, СКУ-7Л, СКУ-ПФЛ. Последняя марка обычно используется для разделительных операций. Не допускается нагрев полиуретана свыше 70–80 °С.

Формоизменяющие операции. Для формоизменяющих операций используют различные материалы. Успешно штампуются плоские и про­странственные заготовки из алюминиевых сплавов толщиной до 5 мм, низкоуглеродистые стали – до 1,8 мм, коррозионно-стойкие стали – до 1,5 мм и титановые сплавы – до 1,2 мм.

 

Основными формоизменяющими операциями, осуществляемыми с использованием эластичных сред, являются гибка, формовка и вытяжка, реже используется отбортовка.

 

Гибка листового материала может осуществляться двумя способами: в открытом и закрытом контейнерах

 

Первый способ используется для гибки простых профилей с невысокой точностью изготовления. В этом случае применяют жесткий пуансон и универсальную полиуретановую подушку (матрицу), помещенную в контейнер. При гибке полиуретаном на наружной поверхности деталей не остается никаких следов повреждений, что позволяет штамповать детали из полированных листов и материалов с различными защитно-декоративными покрытиями. Ширина полиуретановой подушки выбирается в 2–3 раза больше ширины изгибаемой заготовки и обычно принимается не менее 60 мм. Для гибки используются полиуретаны марок СКУ-6Л и СКУ-7Л.

 

На полиуретановых подушках можно гнуть детали толщиной s ≤ 2 мм при s_в ≤ 600 МПа и s ≤ 4 мм при s_в ≤ 300 МПа.

Рисунок 5.66 – Схемы гибки эластичным инструментом в открытом (а) и закрытом (б) контейнере

Глубина внедрения пуансона в подушку должна быть равна:

H = r + (5–7)s,

(5.12)

 

при этом радиус гибки r ≥ 2s, а степень деформации полиуретана не должна превышать 30 %.
Усилие гибки в открытом контейнере можно оценить по формуле

,

(5.13)

где b – длина линии гиба;
 – угол гибки, рад.a

 

Пружинение учитывается таким же образом, как и при гибке жестким инструментом.

 

Второй способ , гибка в закрытом контейнере, применяется для получения более сложных профилей с высокой точностью размеров. В процессе гибки эластичная среда действует на свободный участок заготовки и отжимает его по формблоку.

Высота формблока ^ Н должна быть на 1–5 мм больше высоты полученного борта детали h. Значительная разница высот формблока и борта может привести к заплыву материала эластичного инструмента под торец заготовки и искажению формы борта детали.

Для получения качественных изделий на поверхности формблока не допускается наличие дефектов (вмятин, царапин), так как при давлении свыше 100 МПа они отпечатываются на поверхности детали.

Минимальная высота бортов, получаемых гибкой в закрытом объеме, оценивается по формуле

,

(5.14)

при этом s ≤ 3…4 мм.

Давление, необходимое для гибки в закрытом объеме, определяется формулой

,

(5.15)

а усилие гибки в замкнутом объеме:

Рг = 1,3Fq.

(5.16)

 

 

==========---------============

УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ

 

Гибка, являющаяся процессом пластической деформации, сопровождается упругой деформацией, определяемой законом Гука. По окончании гибки упругая деформация устраняется, вследствие чего происходит изменение размеров изделия по сравнению с размерами, заданными инструментом, называемое упругим пружинением (рис. 61)

 

Рис. 61. Изменение угла в результате пружинения

 

Упругое пружинение обычно выражается в угловом измерении и является той величиной, на которую следует уменьшить угол гибки, чтобы получить требуемый угол изогнутой детали Угол пружинения α₀—α может быть определен двумя способами аналитическим расчетом упругой деформации или при помощи испытаний и замеров.

Величина упругого пружинения различна для свободной гибки без калибровки материала и для гибки в упор с калибровкой материала и чеканкой угла.

При свободной гибке величина упругого пружинения зависит от упругих свойств материала, степени деформации при гибке (соотношения r / S ), угла гибки и способа гибки (V – или П – образная).

Ниже приводятся упрощенные формулы для приближенного определения упругого пружинения при свободной гибке.

Для V – образной гибки

для П-образной

где β — угол пружинения (односторонний); k — коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя в зависимости от r / S , равный l — х; l — расстояние между опорами — губками матрицы, мм; х — плечо гибки, равное r_M + r_H+ 1,25S, мм.

Коэффициент х находится по табл. 16.

При гибке с большими радиусами закруглений или при U-образной гибке необходимо определить не угловое пружинение, а упругое изменение радиуса после гибки. В данном случае по заданному чертежом отношению определяют остаточную деформацию крайних волокон по приближенной формуле

Затем по диаграмме растяжения данного материала находят значение полной деформации и определяют искомый (уменьшенный) радиус пуансона по формуле

r = 0,5 S ( l / εn - l ).

При гибке в упор с калибровкой материала и чеканкой угла упругое пружинение зависит не только от отношения r / S , но также от настройки пресса и степени наклепа металла. Из практики известны примеры, когда уnpyгoe пружинение при гибке в упор с малым радиусом закругления пуансона ( r / S < 0,2 ÷0,3) и чеканкой угла дает не увеличение, а уменьшение угла детали.

Объяснение этому дает схема процесса гибки, приведенная на рис. 62, в частности, последние две стадии — выпрямление боковых полок и чеканка угла.

При гибке в упор с чеканкой угла имеет место взаимопротивоположное упругое пружинение: пружинение закругления угла изгиба (положительное пружинение) и пружинение выпрямляемых пуансоном боковых полок (отрицательное пружинение).

В результате взаимокомпенсирующего действия положительного и отрицательного пружинений в зависимости от r / S , I ' S и а возможны три случая, общий угол пружинения положителен, равен нулю или отрицателен (рис. 62).

 

 

Рис. 62. Различные случаи пружинения при гибке в упор с малым радиусом

(при +е₁ > —е₁ угол пружинения положительный, при +е₂ = —е₂ — равен нулю,

при +е₃ < — е₃ — отрицательный)

 

Необходимо указать, что при гибке в упор с чеканкой угла даже в одном и том же штампе может быть получена различная величина упругого пружинения в зависимости ог настройки пресса и положения нижней мертвой точки. Вследствие этого в данном случае наиболее простым способом является определение угла пружинения опытным путем.

На рис. 63 приведен график для определения углов пружинения при гибке стальных деталей (сталь 10) в зависимости от относительной деформации изгиба.

В основу графика положены следующие зависимости (по радиусу нейтрального слоя)

где р — радиус нейтрального слоя до пружинения, р₀ — то же — после пружинения.

Здесь рассмотрен свободный изгиб без чеканки.

Сопротивление изгибу

σ _изг = M изг/1,5 W кгс/мм³.

Относительная деформация изгиба

ε = 0,5 S / p .

Деформация пружинения

ε_пр = σ_из/Е = 0,5 S / p — 0,5 S / p ₀ .

Величина пружинения в данном случае β = γ—γ₀.

По заданному значению ε = 0,5S/p находят γ / γ ₀ или р_о/р и корректируют угол штампа. Кривая σ_т^* дает текущие значения истинного сопротивления деформации.

Экспериментально установлено, что в случае одноугловой гибки на 90° наименьшее пружинение получается при соотношении r = (1 ÷ 1,5) S. Поэтому для уменьшения угла пружинения при угловой гибке следует уменьшить радиус закругления пуансона и усилить чеканку ребра изгиба.

При гибке деталей большого радиуса пружинение достигает значительной величины. В этом случае пружинение может быть подсчитано по формулам С. К.Абрамова.

Радиус закругления гибочного штампа, при гибке заготовок прямоугольного сечения

Угол пружинения

γ = (180-α₀)( R ₀ / R — 1).

Отсюда видно, что при R ₀ / R = 2

α_о+γ=18О°,

т е. происходит полное выпрямление изогнутой заготовки. Cледовательно, отношение R_o / R = 2 является предельным, выше которого изгиба не происходит.

Рис. 63. Диаграмма для определения угла пружинений

---

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 556; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!