Разработка нового процесса штамповки обтяжкой деталей корытообразного сечения и методики расчета технологических параметров

• Автор: Голенков, Денис Вячеславович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 150 с. : ил

Содержание
Содержание
Введение

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Энергосберегающие процессы гибки-штамповки листовых заготовок

1.2 Формообразование листовых деталей обтяжкой

1.2.1 Поперечная обтяжка

1.2.2 Продольная обтяжка

1.3 Методы математического моделирования гибки и обтяжки

Выводы к гл.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБТЯЖКИ ЛИСТОМ
ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТА БОЛЬШОЙ КРИВИЗНЫ
2.1 Одновременное действие изгиба и растяжения
2.2 Последовательное действие изгиба и растяжения
2.3 Влияние эффекта Баушингера
Выводы к гл.
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ КОРЫТООБРАЗНОГО СЕЧЕНИЯ
3.1 Допустимые радиусы кромок инструмента обтяжки
3.2 Плоскостность наклонных стенок деталей .'
3.3 Опытная штамповка профилей
Выводы к гл. 3
ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ОБТЯЖКИ И РАСТЯЖЕНИЯ
4.1 Конечно-элементная модель
4.2 Применение вариационного метода
4.3 Пластические деформации разгрузки
Выводы к гл.
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИБКИ-ОБТЯЖКИ В
ШТАМПАХ
5.1 Схемы нагружения
5.2 Расчет утонения и развертки сечения детали
5.3 Расчет пружинения
Выводы к гл.
Основные результаты и выводы
Список использованных источников

Введение
Актуальность. Гибка листовых заготовок широко распространена в штамповочном производстве. Большинство гнутых деталей содержит плоские участки, ориентированные под различными углами. Число таких участков N в сечении детали обычно составляет от двух до пяти. При N = 2 требуется одноугловая гибка, при N = 3 - двухугловая и т.д. Каждый угол, образованный двумя соседними участками, изменяется при нагружении заготовки деформирующим инструментом и при последующей разгрузке, окончательный угловой размер должен соответствовать требованиям чертежа детали. Для компенсации пружинения увеличивают углы гибки, что нередко связано с усложнением конструкции штампов и их удорожанием.
Наряду с требуемой угловой ориентацией участков детали необходимо обеспечить их плоскостность. Они приобретают кривизну в процессе гибки заготовки, когда контакт с деформирующим инструментом отсутствует или носит локальный характер, т.е. имеет место свободный изгиб. Устранение данного вида неплоскостности на заключительной стадии гибки требует приложения значительных давлений инструмента (порядка 100 МПа), что создает пиковые нагрузки на пресс и штамп. Вынужденный выбор пресса по пиковому давлению чеканящего нажима на плоские участки значительной площади приводит к завышению тоннажа и мощности оборудования, стоимость операции возрастает по статьям энергозатрат и амортизационных отчислений.
В данной работе предлагается решение изложенных проблем на основе изменения традиционной схемы гибки в штампах. Вместо калибровки на заключительной стадии гибки используется обтяжка заготовки по штампо-вому инструменту. Для пластического растяжения листа требуется меньшая

сила и работа, чем для правки давлением, нормальным к поверхности, при этом не только устраняется искажение формы растягиваемых участков, но и сводятся к минимуму перемещения последующей разгрузки. Однако реализация предлагаемой схемы штамповки также связана с определенными трудностями.
Рассматриваемые в данной работе детали корытообразного сечения выбраны из существующей номенклатуры по ряду соображений. Они являются весьма распространенными и в то же время достаточно сложными для штамповки по традиционной схеме, поскольку содержат пять плоских участков и четыре радиусных и соответственно требуют применения четырехугловой гибки. Два радиусных участка образуются кромками пуансона и два - кромками матрицы, по которым происходит перемещение материала заготовки, сопровождающееся изгибом и спрямлением, если четырехугловая гибка осуществляется за один переход. При этом имеют место утонение и повреждение поверхности детали, а также другие негативные явления, которые можно частично или полностью исключить, используя обтяжку без существенного перемещения заготовки по пуансону и матрице.
Другая особенность рассматриваемой группы деталей заключается в том, что их края расположены в одной плоскости. Это позволяет применить простые устройства для зажима краев и приложения к ним растягивающей силы, отпадает необходимость в припусках при условии достаточной протяженности плоских краевых участков.
Современная теория операции обтяжки базируется на теории пластичности анизотропных материалов с использованием различных моделей упрочнения. Большое внимание данной операции, учету влияния анизотропии уделено в трудах Арышенского Ю.М., Гречникова Ф.В., Громовой А.Н., Давыдова В.И., Мошнина Е.Н., Одинга С.С. Наряду с аналитическими реше-

процессах формообразования многих гнутых деталей, включая детали корытообразного сечения. Кривизна последних, если исходить из требований чертежа, скачкообразно изменяется на границе радиусного и плоского участков. В действительности имеется небольшой переходный участок, на котором нулевая кривизна плоского участка становится равной обратной величине радиуса гибки. Определить поля деформаций и напряжений переходного участка, где неприменима гипотеза плоских сечений, можно лишь с помощью вариационных методов.
Использование вариационных принципов позволяет находить решения задач в сложной постановке, с неоднозначными граничными условиями [19]. Вербальное описание процесса деформирования содержит дифференциальные уравнения, интегрирование которых сводит задачу к решению системы алгебраических уравнений. Интегрирование дифференциальных уравнений может быть заменено отысканием функций, сообщающих функционалу (работе деформирования) минимальное значение [20]. Классическим примером использования данного метода в расчетах процессов обработки металлов давлением является определение формы образующей, которую приобретает цилиндрическая заготовка при осадке. Соответствующее вариационное уравнение имеет вид [21]:
где Г - интенсивность деформаций сдвига;
Гс - среднее значение Г; а, - варьируемые параметры.
Второй интеграл данной формулы представляет вариацию работы сил трения на торцах заготовки. Если принять эту площадь неизменной (эффект