Результаты исследований
4.1 Результаты исследования напряженно – деформированного состояния после штамповке с помощью эластичного пуансона на гидравлическом прессе
Размеры сетки после деформации на гидравлическом прессе (рис.4.1) и результаты расчетов представлены в таблице 4.1 и на рисунках 4.2 – 4.3.
Рис. 4.1. Сетка после деформации на прессе
Рис. 4.2. График изменения интенсивности итоговой деформации
по сечению заготовки (данные таблицы 4.1)
Рис. 4.3. График изменения толщины заготовки по сечению
(данные таблицы 4.1)
Найдем величины
,
,
П аналитическим путем исходя из геометрии
рифта используя формулы 3.1, 3.2, 3.3, 3.9.
Исходные размеры заготовки 500 х 320 мм.
Результаты расчетов сведены в табл. 4.2.
Рис. 4.4. Геометрические параметры рифта
Таблица 4.2.
Результаты расчета
|
К |
|
|
П |
0,224 |
0,2 |
0,0448 |
0,129 |
0,1886 |
По результатам измерений и расчетов можно пронаблюдать картину распределения деформация по рифт. Полученная гофрированная панель имеет неравномерность толщины по сечению. Это свидетельствует тому, что формоизменение происходит за счет вытяжки. Более того с увеличением отдаленность от фланца утонение металла растет. Это можно объяснить тем, что первые рифты имеют небольшую подтяжку фланца, последующие же получаются за счет вытяжки.
По результатам измерений вычислен критерий жесткости (П≈2). Это свидетельствует тому, что материал в процессе деформации подвергается двухосному растяжению или близкому к нему.
4.2 Результаты исследования напряженно – деформированного состояния после деформации на листоштамповочном молоте
Размеры сетки после деформации на листоштамповочном молоте (рис. 4.5) и результаты расчетов представлены в таблицах 4.4, 4.5, 4.6 и на рисунках 4.6 – 4.11.
20 Точек по сечению детали
28 Точек вдоль вершины 1 рифта
28 Точек вдоль вершины 2 рифта
Рис. 4.5. Сетка после деформации на молоте
Для исследования интенсивности деформации было взято 20 точек по сечению детали (табл. 4.4). А так же дополнительно 28 точек вдоль вершины первого рифта (табл. 4.5) и 28 точек вдоль вершины 2 рифта (рис. 4.5, табл. 4.6).
Таблица 4.3
Расположение точек по сечению детали
Наклонная плоскость |
Впадина |
Вершина |
2,3,4 7,8,9 13,14,15 18,19,20 |
10,11,12 |
5,6 16,17 |
Рис. 4.6. График изменения интенсивности итоговой деформации
по сечению заготовки (данные таблицы 4.4)
Рис. 4.7. График изменения толщины заготовки по сечению
(данные таблицы 4.4)
Рис. 4.8. График изменения интенсивности итоговой деформации
по сечению 1 рифта (данные таблицы 4.5)
Рис. 4.9. График изменения толщины 1 рифта по сечению
(данные таблицы 4.5)
Рис. 4.10. График изменения интенсивности итоговой деформации
по сечению 2 рифта (данные таблицы 4.6)
Рис. 4.11. График изменения толщины 2 рифта по сечению
(данные таблицы 4.6)
По результатам измерений и расчетов можно пронаблюдать картину распределения деформация по рифт. После деформации на молоте гофрированная панель имеет неравномерность толщины по сечению. Особый интерес представляет наклонная плоскость и вершина рифта. Именно в этих частях рифта значение интенсивности деформации наибольшее.
По результатам измерений вычислен критерий жесткости (П≈2). Это свидетельствует тому, что материал в процессе деформации подвергается двухосному растяжению или близкому к нему.
С увеличением отдаленности от фланца утонение металла растет, причем у детали, отштампованной на молоте, утонение больше. Так как у детали, отштампованной на молоте, для эксперимента было взято больше точек, поэтому результаты напряженно – деформированного состояния являются более детальными.
Выводы
Экспериментально установлено, что листоштамповочный молот, развивает энергию удара, достаточную для формообразования детали, которая при изготовлении на гидропрессе требует усилия до 5 МН, а молот, эквивалентен гидропрессу с усилием 20—25 МН.
В результате сопоставления двух экспериментов можно сделать вывод о том, что у детали, отштампованной на молоте, интенсивность итоговой деформации по сечению рифта больше, чем у детали, отштампованной на прессе. Наибольший интерес имеет вершина рифта. Если при деформации на прессе, точки, расположенные в вершинах рифта имеют малую степень деформации, то при деформации на молоте степень деформации принимает максимальное значение. Это свидетельствуют данные таблиц 4.5 и 4.6. Такие результаты объясняются тем, штамповка на молоте осуществляется за несколько переходов с применением технологических порогов, а деформация на прессе осуществляется за счет вытяжки. Поэтому у детали, отштампованной на прессе, наибольшую деформацию имеет наклонная плоскость рифта.
Важной особенностью штамповки эластичной средой является равномерность нагружения заготовки и, как следствие, равномерность деформации, в отличие от ударной штамповки на листоштамповочных молотах. Это позволяет получать детали с более высоким качеством поверхности и с лучшим прилеганием к оснастке.
Марки резин, рекомендуемых для деформирующего инструмента, и их характеристики
Таблица 4
Марка резины |
Тип каучука |
Твердость по Шору |
Относит. Удлинение, % не менее |
Сопро – тивление разрыву кг/см2, не менее |
Остаточное удлинение, % не более |
Модуль эла – стич – ности Е, кг/см2 |
Удель-ный вес, г/см3 |
Приме- чание |
4004 2462 3703 3826 |
СКН Нк - СКН |
75-90 65-80 65-80 65-75 |
200 300 350 300 |
100 100 160 80 |
30 30 35 20 |
- 35,6 - 41,62 |
1,25 1,40 1,2 1,35 |
Резина твердая |
2961 2651 5168 922 2651 56 1432 |
- - СКБ - СКБ Нк - |
50-65 50-65 50-65 50-65 45-60 45-60 40-50 |
450 300 200 300 300 450 350 |
80 45 35 45 50 100 40 |
25 15 - 35 - 28 30 |
- - - - - 17,1 - |
1,36 1,23 1,26 1,14 1,15 1,41 1,09 |
Резина средней твер-дости |
ВИАМ-2 2005 1847 3311 |
- - - - |
35-50 35-50 35-45 30-40 |
600 400 600 700 |
170 35 160 150 |
26 30 15 25 |
- - - 3,55 |
- 1,11 - - |
Резина мягкая |
Основные механические свойства резины, рекомендуемых для штамповки деталей из листа, приведены в табл. 11.
Для штамповки – вытяжки деталей по жесткой матрице применять резину марок 56, 1847, 3311.
Матрицы и формблоки для штамповки резиной изготавливать отливкой из сплава Ац 13 с последующей зачисткой рабочей поверхности.
Сравнительная таблица физико – механических свойств различных марок уретановых каучуков
Таблица 5
Марки
Свойства |
СКУ - ПФЛ |
СКУ - 6 |
СКУ – 7Л |
СКУ – 7П |
|
Нена- полн. |
Наполн. |
||||
Плотность г/см3 Модуль 300%,кгс/см2, Е Прочность на разрыв, кгс/см2 Относительное удлинение, % Остаточное удлинение, % Сопротивление раздиру, кгс/см Твердость, ТМ – 2 Эластичность по отскоку, % Сопротовл. истиранию, см3/ кнт.ч. |
1,20 300 400-500 400-450 6-10
90-100 90-95 35
- |
1,21 40 400 450 0-2
30 60 30
50 |
1,25 95-100 500-600 500-550 2
60 80-85 37
50 |
1,25 70 450 500 5
70 70 40
50 |
- 225 300 400 10
80 80 30
75 |
Фиг.11 Схемы формообразования выпуклого борта эластичной средой.
Таблица 6
Фиг.12 Рабочая поверхность прижимной опоры, образованная различными кривыми.
а – высота борта заготовки;
ОО' – ассимптота для всех кривых.
Пояснения к фиг.12
1 кривая – Циссоида (ОА = 2а – ось Х, φ откладывается от оси Х)
Полярное уравнение: ρ = 2а*sin2φ / cos φ
В декартовых координатах: y2 = x3
2 кривая – Строфоида (ОА = 2а – ось Х, φ откладывается от оси Х)
3 кривая – Каппа
АО = а (ось Х, φ от оси у - АА')
(x2 + y2) y2 = a2 x2
4 кривая – гиперболическая спираль
(φ от оси АА')
5кривая – трактриса
6 кривая – спираль Архимеда
(А' – полюс, 3/2П ≤ φ ≤ 2П), на фиг.12 нанесена спираль ρ = 0,8 * аφ
Кривые 4 и 2 на рабочем участке прижима хорошо аппроксимируются окружностью
(х - 0,9а)2 + (у - 1,35а)2 = а2, с началом в точке 0; АО – ось у, ОО' – ось х)
7 кривая – парабола
У = 0,031 х2 – почти полностью совпадает с трактрисой из фиг. 12 при а = 60 мм:
Х (ось ОО), мм |
У = 0,031 х2, мм |
Трактриса – кр. У, мм |
15 30 40 50 |
7,0 28,0 50,0 78,0 |
9,0 28,0 50,0 81,0 |
Если трактриса – оптимальная форма прижима, то из рассмотренных на фиг. 12 кривых парабола у = 0,031 х2 и окружность (х - 0,9а)2 + (у - 1,35а)2 = а2 (с центром в точке 0) достаточно хорошо ее аппроксимируют.
Глубина концевой подсечки, формуемой без доводки (при давлении 400 кг/см2)
Таблица 8
Марка материала |
Толщина t, мм |
Глубина серединной подсечки |
||||||||||
h = 10 мм |
h = 20 мм |
|||||||||||
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
|||
Д16-М В95-М |
0,5 1,0 1,5 2,5 |
4 3 3 3 |
5 5 5 5 |
6 5 5 5 |
6 6 6 6 |
7 7 7 7 |
4 1,5 4 2 |
5 2 4 3 |
5 2,5 5 4 |
5 3 6 5 |
6 4 8 6 |
|
АМц-М |
0,5 1,0 1,5 3,0 |
4 4 4 4 |
5 5 5 5 |
5 5 6 6 |
7 7 8 8 |
8 8 9 9 |
4 4 4 4 |
4 4 5 5 |
4 5 6 6 |
5 6 7 7 |
7 8 8 8 |
|
Ст20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,5 0,5 0,5 - |
1 1 1 - |
2 2 2 1 |
2 2 2 2 |
3 3 3 4 |
- - - - |
0,5 0,5 1,0 - |
1 1 2 1 |
2 2 4 2 |
2 2 4 4 |
|
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,5 2 - - |
1 3 - - |
2 3 2 1 |
3 3 3 2 |
4 4 3 3 |
0,5 0,5 - - |
1 1 0,5 1 |
1 2 1 1 |
2 2 2 3 |
3 3 2 4 |
|
Марка материала |
Толщина t, мм |
Глубина серединной подсечки |
||||||||||
h = 30 мм |
h = 40 мм |
|||||||||||
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
|||
Д16-М В95-М |
0,5 1,0 1,5 2,5 |
3 1,5 2,5 1,5 |
3 2 3 2 |
3 2,5 4 2 |
3 3 4 3 |
4 4 3 4 |
0,5 1,5 2 1,5 |
1 2 3 2 |
2 2 3 2 |
2 3 4 3 |
3 4 5 4 |
|
АМц-М |
0,5 1,0 1,5 3,0 |
3 4 4 1,5 |
3 4 5 2 |
3 5 5 3 |
3 6 7 3 |
4 7 8 4 |
8 4 4 0,5 |
4 4 5 1,5 |
4 4 5 2 |
4 4 7 3 |
4 6 8 4 |
|
Ст20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
- - - - |
0,5 0,5 0,5 - |
1 1 1 1 |
2 2 2 3 |
2 2 2 3 |
- - - - |
- - - - |
- - - 1 |
- - - 2 |
1 1 1 3 |
|
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
- - - - |
0,5 0,5 0,5 - |
1 1 1 1 |
1 2 1 2 |
2 2 2 4 |
- - - - |
- - - - |
- - - 1 |
- - - 2 |
1 1 1 4 |
|
Глубина серединной подсечки, формуемой без доводки (при давлении 400 кг/см2)
Таблица 9
Марка материала |
Толщина t, мм |
Глубина серединной подсечки |
||||||||||
h = 10 мм |
h = 20 мм |
|||||||||||
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
l=9 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
|||
Д16-М В95-М |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
6 6 5 4 |
8 7 7 6 |
9 8 8 6 |
10 10 8 7 |
11 11 10 9 |
5 5 4 1,5 |
6 6 6 2 |
7 7 6 3 |
10 10 8 5 |
11 11 10 6 |
|
АМц-М |
0,5 1,0 1,5 3,0 |
7 6 5 3 |
8 7 7 6 |
9 7 9 7 |
11 9 11 9 |
12 11 12 10 |
7 5 5 4 |
8 7 6 6 |
9 7 8 7 |
11 10 11 8 |
12 12 12 9 |
|
Ст20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
2 2 2 - |
2 2 2 - |
3 3 3 - |
4 4 3 1,0 |
4 5 4 2 |
1 0,5 - - |
1 1 0,5 0,5 |
2 2 1 1 |
2 3 2 2 |
4 4 4 3 |
|
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
3 4 2 - |
3 4 2 - |
4 4 3 - |
5 5 3 1 |
6 7 4 2 |
0,5 1 0,5 - |
1,5 1,5 0,5 - |
3 3 1 1 |
4 4 2 2 |
5 5 4 3 |
|
Марка материала |
Толщина t, мм |
Глубина серединной подсечки |
||||||||||
h = 30 мм |
h = 40 мм |
|||||||||||
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
l=8 |
l=10 |
l=13 |
l=20 |
l=40 |
|||
Д16-М В95-М |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
2 2 2 1,5 |
3 4 3 2 |
3 4 3 3 |
3 6 5 3 |
4 8 7 4 |
1,5 3 1,5 1,5 |
2 4 2 2 |
3 4 3 3 |
3 5 3 3 |
4 6 4 4 |
|
АМц-М |
0,5 1,0 1,5 3,0 |
3 4 4 1,5 |
4 6 6 2 |
4 6 6 4 |
6 8 7 6 |
8 9 8 7 |
2 3 3 1,0 |
3 6 6 1,5 |
3 6 6 4 |
5 7 6 4 |
6 8 7 5 |
|
Ст20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,5 0,5 - - |
1 1,0 - - |
1,5 1,5 - - |
2 2 1 1 |
3 3 2 2 |
0,5 - - - |
0,5 - - - |
1 1 - - |
1 2 1 1 |
2 3 2 2 |
|
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,5 0,5 - - |
1 0,5 0,5 - |
2 1 0,5 - |
2 1 1 1 |
3 2 2 2 |
0,5 - - - |
1 - - - |
2 1,0 0,5 - |
2 1 1 1 |
3 2 2 2 |
|
Допускаемые отношения h0 / b при оформлении глухих рифтов резиной и жидкостью.
Таблица 11
Марка материала |
Толщина заготовки, S0 |
Допускаемые отношения (h0 / b) |
Д16М |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,4 0,45 0,48 0,48 |
В95 Свежезакаленный |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,33 0,35 0,4 0,48 |
Ст.20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,47 0,46 0,48 0,5 |
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,5 0,5 0,5 0,5 |
Марка материала |
Толщина заготовки, S0 |
Ширина рифта в мм |
|
||||||
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
||||
Д16М |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
2,5 2,0 1,6 1,1 |
5,0 4,5 3,7 2,6 |
7,5 7,4 6,3 4,5 |
10 10 9,2 6,8 |
12,5 11,0 10,0 9,6 |
15 15 15 14 |
300 |
|
В95 Свежезакаленный |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
2,5 2,0 1,7 1,2 |
5,0 4,7 3,7 2,9 |
7,5 7,5 6,0 4,6 |
10 10 8,8 6,5 |
12,5 12,5 10 9 |
15 15 11 10 |
300 |
|
Ст.20 |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
1,2 1,7 0,4 0,3 |
5,0 2,5 1,6 1,2 |
7,2 5,3 3,2 2,9 |
9,7 9,5 5,5 4,9 |
12,111,9 8,3 7,0 |
14 14 14 9,5 |
400 |
|
Х18Н9Т |
0,5 1,0 1,5 2,0 |
1,0 0,6 0,2 0,1 |
4,2 2,6 1,6 0,9 |
7,2 5,3 3,3 2,8 |
9,7 9,5 5,3 4,3 |
12,3 12,0 7,5 6,2 |
14 12 10 8 |
900
|
|