3.6. Разработка тп лш (алгоритм расчета количества операций вытяжки и размеров заготовки по операциям)

Технологические расчеты при вытяжке цилиндрических деталей состоят в опре­делении расчетного значения коэффициента вытяжки ( - диметр детали по чертежу, - диаметр заготовки), нахождении требуемого количества после­довательных операций вытяжки и подсчете пооперационных размеров деталей (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Последовательность вытяжки детали без фланца

Сравнивают расчетное значение коэффициента вытяжки m c табличным (наименьшим) значением коэффициента на первой операции [m₁]. Если , то вытяжка за одну операцию невозможна.

В этом случае выбирается табличное значение коэффициента вытяжки на второй операции [m₂] и проверяется возможности вытяжки за две операции. Для этого принимают коэффициенты по операциям m₁ и m₂ (m₁* m₂= m; m₁> [m₁]; m₂> [m₂]).

Если вытяжка за две операции невозможна, то выбирается табличное значение [m₃] и проверяется возможности вытяжки за три операции по аналогии с описанным выше алгоритмом для двух операций (m₁* m₂* m₃= m; m₁> [m₁]; m₂> [m₂]; m₃> [m₃]). В случае необходимости проверка возможности вытяжки за 4 операции и т.д. Обычно количество операций не превышает 6.

Коэффициенты вытяжки по операциям связаны с диаметрами заготовок следующим образом: первая вытяжка m₁=d₁/D; вторая вытяжка m₂=d₂/d₁; по­следующие вытяжки m_n=d_n/d_n-1.

Установив правильную величину коэффициентов вытяжки по операциям, нахо­дят размеры заготовок при последующих вытяжках:

d₁=m₁D; d₂=m₂d₁; … d_n=m_nd_n-1 ,

а также количество операций вытяжки.

Значения минимально допустимых коэффициентов [m₁], [m₂],…, [m_n] выбирают таблиц в зависимости от марки стали и относительной толщины заготовки (S/D)∙100. В справочниках по ЛШ приведены значения [m₁], [m₂], [m₃], [m₄] при вытяжке с прижимом в зависимости от (S/D)∙100 для стали глубокой вытяжки (типа 08Ю), мягкой латуни и аналогичных им сплавов. В САПР ТП ЛШ такие таблицы размещают в БД.

Кроме диаметра необходимо также рассчитать по переходам вытяжки высоту (глубину) заготовки. Для этого поверхность каждого перехода разбивают на эле­менты, имеющие геометрически простую форму поверхности, и подсчитывают их площади (рис. 3.2). Площади f₁ и f₂ на каждом переходе известны, так как все размеры для их определения заданы. Приравнивая сумму площадей элементарных поверхностей к площади поверхности заготовки, определяют f₃ и затем высоту цилиндрической части заготовки h^’₁.

3.7. Разработка тп лш (алгоритм расчета усилий и размеров инструмента)

На практике получили применение инженерные формулы для опреде­ления усилия вытяжки, которые исходят из известного положения, что допустимые напряжения в опасном сечении должны быть меньше разрушающих. Следовательно, наибольшее усилие предельно возможной вытяжки должно быть несколько меньше усилия, необходимого для разрыва боковых стенок изделия около дна (в опасном сечении).

Формула для определения усилия первой вытяжки цилиндрических деталей без фланца:

,

где - диаметр цилиндрической части детали; σ_в – временное сопротивление разрыву (предел прочности), k₁ - коэффициент, выбираемый из таблицы в зависимости от относительной толщины заготовки (S/D)∙100 и коэффициента первой вытяжки m₁. Значения σ_в выбираются из БД в зависимости от марки стали.

Усилие прижима при вытяжке определяется по формуле:

(15)

где F_пр – площадь заготовки под прижимом, D – диаметр заготовки; - радиус закругления матрицы; q - давление прижима.

На практике необходимое давление прижима q устанавливается по отсутствию складкообразования и разрывов металла. Для мягких сталей q ≈ 2...3 МПа.

Полное усилие вытяжки определяется с учетом того, что усилие прижима создается пневмоподушкой и ползун пресса преодолевает это усилие:

.

Усилие вырубки круглой заготовки диаметром D из полосы рассчитывается по формуле

,

где - площадь среза; - длина линии среза; τ_cр– сопротивление срезу. Коэффициент 1,3 учитывает затупление режущих кромок инструмента. Значения τ_cр (обозначают также σ_ср) выбираются из БД в зависимости от марки стали.

Радиус закругления вытяжной кромки матрицы оказывают значительное влия­ние на процесс вытяжки. От него зависят: напряжения в вытягиваемом материале и усилие вытяжки; величина допустимого коэффициента вытяжки; образование обрывов или складок.

Оптимальные значения в зависимости от относительной толщины вытяжки (S/D)100 и величины коэффициента вытяжки m приведены в литературе. Например, значения при большой степени деформации (m = 0,45÷0,5): (S/D)100 = 3 - = 5; (S/D)100 = 0,25 - = 14.

Исполнительные размеры матрицы и пуансона для вытяжки детали с допуском по наружному размеру:

,

,

где d – номинальный наружный размер детали (рис. 3.1); - минусовой допуск (в «тело») на наружный размер детали (примерно соответствует 13 или 14 квалитету точности); z – номинальный диаметральный (или двухсторонний) зазор между пуансоном и матрицей (рис. 7); и - допуски соответственно на изготовление пуансона и матрицы (примерно соответствуют 7 или 8 квалитету точности).

Односторонний зазор между пуансоном и матрицей ( ) при первой вытяжке цилиндрических деталей размеру . Более точно значение коэффициента перед s определяется в зависимости от положительного (верхнего) отклонения допуска на толщину металла и прибавки, находимой в зависимости от s.

Рассчитываются также диаметры пуансонов и матриц на все операции ЛШ, присутствующие в технологическом процессе: вырубка заготовки их полосы, обрезка припуска на фланце, пробивка отверстия и т.п.