Штамповка эластичными средами. Есть у кого опыт?
Нарисовался заказчик, которому нужно 2000 коробочек, размером 50 х 25 х 10. Радиусы скруглений, все, ~5 мм. Материал сталь 08 0,5 мм. Сварная конструкция не устраивает, да и с такими радиусами не годится. Штамп, ради 2000 штук делать, тоже нет смысла — дорого, а у заказчика денег нет. И тут я вспомнил про тему из заголовка.
Знаю, что в авиапроме любили этим заниматься, но увы, контакты с авиазаводом закончились. В нашем всём — Романовском, про резину мало что написано, на Чипмейкере еще книжку нашел, информация есть, но и воды много.
Привлекло еще то, что пуансон можно сделать, в простейшем случае, вообще, из дерева, а матрица, это просто резина в обойме.
Теперь вопрос. Корректно ли будет рассчитывать обойму, как сосуд, работающий под давлением, а давление брать исходя из усилия вытяжки (а может и из усилия развиваемого прессом) и площади детали?
Пресс, скорее всего, будет гаражный гидравлический 10-тонник.
__________________
Ты пойдешь со мной?
Просмотров: 14094
Штамповка эластичными средами. Штамповка резиной. Штамповка полиуретаном.
В настоящее время применяют специальные конструкции штампов, в которых металлические пуансоны или матрицы отсутствуют, и давление на материал осуществляется при помощи резины, жидкости или сжатого воздуха. При этом резина или жидкость легко удаляются из штампованной детали, а матрица должна быть разъемной.
При изготовлении небольших по глубине изделий пуансон заменяет резиновая подушка (рис., позиция а). С помощью резины можно осуществлять все операции: вырубку, гибку, вытяжку, формовку. Матрица 3 крепится к столу, а резиновая подушка, помещенная в стальную обойму 1, крепится к ходовой части пресса (толщина заготовки 2 – до 1,5 мм).
Схемы листовой штамповки эластичными средами
а — резиновой подушкой; б — резиновым пуансоном; в — жидкостью
Резиновые пуансоны цилиндрической формы применяются при вытяжке изделий сложной формы, при необходимости увеличения диаметральных размеров средней части цилиндрических полуфабрикатов (рис., позиция б).
При гидравлической вытяжке (рис., позиция в) полые детали цилиндрической, конической, сферической или другой формы получают надавливанием на заготовку жидкостью или жидкостью, заключенной в эластичную оболочку.
Штамповка эластичными средами имеет ряд преимуществ, так как в её структуре предусматривается использование универсальной технологической оснастки . Именно значительное конструктивное упрощение, снижение металлоёмкости и стоимости технологической оснастки является основным достоинством этого метода штамповки.
Штамповка эластичными средами характеризуется:
- исключительно высокой производительностью;
- сжатыми сроками подготовки производства ;
- рациональным использованием основных материалов;
- достижением наилучших механических свойств изготовляемых деталей;
- неограниченными возможностями в части механизации и автоматизации производства ;
- минимальными затратами на штамповый инструмент.
Листовая штамповка эластичными средами
Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.
Сейчас на странице 0 пользователей
Нет пользователей, просматривающих эту страницу.
Сообщения
Автор: SergeyF · Опубликовано: 13 минут назад
В каталогах производителей не указанна поверхностная закалка. Толкатели идут стандартной размерной линейкой, обычно 80/100/150/200/250, в дальнейшем они всегда обрезаются до необходимого размера. Если толкатель имел бы только поверхностную закалку, то он бы получал после обрезки «сырой» торец выходящий на фасонную поверхность формообразующей.
Автор: maxx2000 · Опубликовано: 23 минуты назад
В Creo11 можно будет считать теплопередачу между твердотельной геометрией и «жидким» телом
Автор: Jesse · Опубликовано: 32 минуты назад
Ну в статике вашей арматуре вряд ли че то будет. Раз речь идёт про акустику, то тут уже вибрации в звуковом диапазоне , а это тысячи Герц. Ну и усталость смотреть.
Автор: Misha hm · Опубликовано: 51 минута назад
Готов поспорить, что это не так. Вот картинка: Опорная температура 273К. Температура горячей стенки задал как 90К, холодной — минус 10К. Легенда показывает абсолютные значения (так ведь?). Тогда это неправильно. Либо, это может быть правильно только в одном случае, если легенда в относительных (опорной) градусах.
Автор: SHARit · Опубликовано: 1 час назад
Автор: maxx2000 · Опубликовано: 2 часа назад
@Барс между болтом и отверстием, между фланцем и прокладкой. Это называется жёсткий шарнир. Так называют потому что возможно только кручение или качание вокруг или вдоль оси но не происходит линейное перемещение. Если болтовое соединение заменить сваркой, то такое соединение станет жёстким. Между балкой и фланцем жёсткое соединение, между фланцем и прокладкой шарнир с 5 минуты приварено, приклеено — не шарнир.
Специальные виды штамповки. Ч. 1. Штамповка эластичными средами
Книга предназначена для обучения корейскому языку КНДР.
Hymenoptera Pompilidae [1/1, 1 ed.]
PDF version of the original edition: https://faunaitalia.it/comitato/docs/F104.docx https://www.faunaitalia.it/checklist
Primeiro, Cristo! [1/¹, 1/1 ed.]
Korean Fluency 1 [1]
Matematik 1. 1. Kitap
ชีวิตและความคิดของนักปรัชญา เล่ม 1 [1]
ชีวิตและความคิดของนักปรัชญา เล่ม 1 วิลล์ ดูแรนท์ (เขียน) วันเพ็ญ บงกชสถิตย์ (แปล) แปลจาก Will Durant, the Story of Phil
Matematik 1. 1. Kitap
Matematik 1. 1. Kitap
Eserciziario analisi 1 [1]
- Author / Uploaded
- Глущенков В. А.
- Commentary
- decrypted from 5DC7B4B4469A574A203E9E9DAC20EE8F source file
Citation preview
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.КОРОЛЕВА»
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ШТАМПОВКИ Часть 1. Штамповка эластичными средами Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
САМАРА Издательство СГАУ 2008
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.98 ББК 34.54+34.62 Г 555 Рецензенты: С.С. Б о р о в о й Г. В. С м и р н о в Глущенков В.А. Г555 Специальные виды штамповки. Часть 1. Штамповка эластичными средами: учеб. пособие / В.А. Глущенков. — Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2008.- 72 с.: ил. ISBN 978-5-7883-0572-1 Дано определение специальным видам листовой штамповки, приведены конкретные примеры, предложен классификатор. Изложены основы штамповки эластичной средой. Рассмотрены разделительные, формообразующие процессы при получении деталей из листовых и полых заготовок, прессованных профилей, применяемое технологическое оснащение и оборудование. Даны примеры расчета и проектирования. Данные материалы являются частью лекционного курса по специальным видам листовой штамповки, читаемого автором студентам инженернотехнологического факультета. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Обработка металлов давлением».
УДК 621.98 ББК 34.54+34.62
ISBN 978-5-7883-0572-1 © Самарский государственный аэрокосмический университет,2008 2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ 2. ШТАМПОВКА ЭЛАСТИЧНЫМИ СРЕДАМИ 2.1. Технологические схемы штамповки эластичными средами 2.2. Свойства эластичных сред 2.3. Разделительные операции, осуществляемые с использованием эластичных сред 2.3.1. Основы проектирования технологического процесса резки с использованием эластичной среды 2.3.2. Детали, полученные резкой эластичными средами. Технологические возможности. 2.3.3. Эффективность процессов резки эластичными средами. Область рационального применения технологии. 2.3.4. Проектирование процесса вырубки-пробивки эластичной средой при изготовлении конкретной типовой детали. 2.3.5. Пример расчета 2.3.6. Задание для контрольной работы 2.4. Формообразующие операции, осуществляемые эластичными средами 2.4.1. Гибка, гибка-формовка 2.4.1.1. Проектирование процесса гибки эластичной средой при изготовлении типовой детали 2.4.1.2. Пример расчета 2.4.2. Рельефная формовка 2.4.3. Вытяжка эластичной средой 2.4.4. Формовка полых заготовок 2.4.5. Гибка-формовка прессованных профилей 2.5. Контейнеры для штамповки эластичными средами 2.6. Оборудование, применяемое при штамповке эластичными средами ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО ШТАМПОВКЕ ЭЛАСТИЧНЫМИ СРЕДАМИ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
4 13 13 17 20 23 25 26 27 34 37 43 43 49 52 55 57 60 62 65 66 69 70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ Понятие о специальных методах листовой штамповки. Причины разработки и развития специальных методов листовой штамповки. Примеры специальных методов листовой штамповки. Классификация специальных методов листовой штамповки.
Наибольшее распространение в машиностроении получили инструментальные методы листовой штамповки, то есть технологические процессы, реализуемые с помощью инструментальных штампов. Это, в основном, операции вырубки-пробивки, вытяжки, гибки и формовки [1,2]. Конструкции применяемых при этом штампов зависят от формы и размеров детали, вида заготовки (карточка, полоса, лента), степени механизации и автоматизации процессов (программы выпуска деталей). По конструктивному признаку инструментальные штампы подразделяются на специальные, специализированные и универсальные. Специальные штампы предназначены для изготовления конкретной детали (сколько деталей, столько и штампов); специализированные – для выполнения одной операции, при этом детали могут быть разными. Например, гибочные штампы (станки) с программным управлением. Операция одна – гибка, а детали разные. Универсальные штампы позволяют с помощью сменных рабочих блоков осуществлять различные операции и получать различные детали. Проектирование основных технологических процессов инструментальных методов листовой штамповки было предметом изучения в предыдущем семестре. Это так называемые «традиционные» инструментальные методы листовой штамповки. К сожалению, идеальных методов листовой штамповки, как и штампов для их реализации, не существует. Основные их недостатки: — не обеспечивают требуемого качества готовых деталей (точность геометрии, чистота поверхности, механические свойства. ); — сопровождаются повышенным расходом металла; — требуют сложных по конструкции и металлоемких штампов; — не удовлетворяют по производительности; — сопровождаются повышенными энергозатратами; — слишком велики сроки подготовки производства. Постоянно повышающиеся требования к качеству готовых деталей, минимизации энерго- и материальных затрат, сокращению сроков подготовки производства при освоении новой продукции являются причиной неудовлетворенности существующими методами листовой штамповки. 4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для специалистов в области листовой штамповки открывается необъятное поле творческой деятельности по совершенствованию существующих или разработке новых методов листовой штамповки. В подтверждение сказанного могут служить публикации в специальной технической литературе, например в журнале «Кузнечно-штамповочное производство» или в одноименном реферативном журнале, где ежемесячно представлена информация о новых (от 30 до 70) методах штамповки или конструкциях штампов, соответствующих уровню изобретения. Таким образом, каждый месяц разрабатывается до нескольких десятков новых методов листовой штамповки, штампов для их реализации. Это свидетельствует, во-первых, о значимости и распространенности процессов листовой штамповки в машиностроении, а во-вторых, как было сказано, о неудовлетворенности существующими методами и средствами штамповки, о необходимости их совершенствования. В качестве примера рассмотрим техническую задачу резки тонкостенной трубы на мерные длины (заготовки) (рис.1).
Рисунок 1 – Резка труб на мерные длины Для осуществления этой операции можно воспользоваться механической обработкой, листовой штамповкой, использовать лазерную и другие технологии. Наиболее перспективной с точки зрения, например, производительности является резка в инструментальных штампах, где пуансон в начальный момент «протыкает» отверстие, а затем осуществляет резку до полного разделения (рис.2). В качестве основных недостатков этого метода являются отход металла, возможное смятие трубы, сложность штампа [3]. `Для Южнокорейской фирмы “LG”, где при производстве СВЧ-печей используется в качестве излучателя короткая медная втулка, проблема уменьшения отхода при разрезке трубы на мерные длины является весьма актуальной. При существующей программе выпуска микроволновых печей в отход уходит несколько километров дорогостоящей медной трубы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2 – Штамп для резки труб на мерные длины: 1 – неподвижная державка матрицы; 2 – подвижная державка матрицы; 3 – съемные матрицы; 4 – пуансон; 5 – клин; 6 – тяга с пружинами; 7 – направляющие колонки; 8 – верхняя плита; 9 – нижняя плита Задача уменьшения отхода направила инженерную мысль на создание безотходных методов резки. В результате разработаны новые специальные методы резки труб сдвигом и кручением (рис.3) [4-6]. С помощью этих методов резки поставленная цель достигнута – отход ликвидирован. Но осталась нерешенной проблема, например, устойчивости (смятия) трубы, возрастающая с уменьшением ее относительной толщины.
Рисунок 3 – Схемы резки труб сдвигом и кручением: 1, 2 – матрица; 3 – заготовка В обоих этих методах труба 3 зажимается в полуматрицах 1 и 2. Далее, в первом случае осуществляют сдвиг полуматриц с закрепленной в них трубой относительно друг друга. Во-втором, одна полуматрица 2 закреплена неподвижно, а другой сообщается вращательное движение. В атомной промышленности применяются трубы из нержавеющей стали с толщиной стенки 0,05 мм при диаметре 30 мм (s/d ≈ 0,002). Такую трубу даже закрепить в оснастке проблема, а все существующие методы резки приводят к искажению ее геометрии, смятию. Сочетание требований и по безотходности резки, и по обеспечению высокого качества отрезанной трубы (без потери устойчивости) привело к разра6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ботке еще одного нового метода резки – резки кручением с активным противодавлением, например, эластичной средой (рис.4) [7,8].
Рисунок 4 – Схема резки труб кручением с активным противодавлением: 1,2 – матрица; 3 – заготовка; 4 – толкатель; 5 – эластичная среда В этом методе сжатием эластичной среды 5 внутри трубы ее стенка прижимается к полуматрицам 1 и 2, что предотвращает потерю устойчивости трубы при дальнейшей резке ее кручением. Еще пример. В конструкциях современных изделий, в том числе в ракетной технике, используются гофрированные тоннельные трубопроводы (рис.5).
Рисунок 5 – Тоннельный трубопровод Наиболее распространенная технология их изготовления: штамповка из листовых заготовок двух половин с последующей подгонкой и сваркой по криволинейной поверхности (рис.6) [9].
Рисунок 6 – Схема штамповки тоннельного трубопровода из листовой заготовки в инструментальном штампе: 1 – пуансон; 2 – заготовка; 3 – матрица 7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 7 – Схема штамповки тоннельного трубопровода из полой заготовки секционными пуансонами: 1- раздвижные секции пуансона; 2 – трубчатая заготовка; 3 – матрица
Рисунок 8 – Схема штамповки тоннельного трубопровода из полой заготовки с использованием эластичной среды: 1 – матрица; 2 – заготовка; 3 – эластичная среда
Рисунок 9 – Схема штамповки тоннельного трубопровода из полой заготовки импульсным магнитным полем: 1 – матрица; 2 – заготовка; 3 – индуктор 8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эта технология весьма трудоемка (раскрой на карточки, штамповка, обрезка припуска, подгонка, сварка, калибровка), сопровождается большим отходом металла. А наличие большой протяженности сварных швов – как потенциальный источник дефектов – приводит к дополнительным операциям контроля и испытания. Как результат повышения технико-экономической эффективности процессов изготовления гофрированных труб разработаны новые методы штамповки таких трубопроводов из цельнотянутых труб: раздача их секционными пуансонами (рис. 7), штамповка эластичными средами (рис.8), импульсным магнитным полем (рис. 9). На рисунке 10 приведены различные способы выполнения одной и той же операции – отбортовки отверстий, созданные в процессе творческой деятельности специалистов [10].
Рисунок 10 – Способы отбортовки отверстий: 1 – в инструментальных штампах; 2 – эластичной средой; 3 – протяжными устройствами; 4 – на листоштамповочных молотах; 5 – токарно-давильной операцией; 6 – взрывом; 7 – электрогидроимпульсной штамповкой; 8 – газовой детонационной штамповкой; 9 – магнитно-импульсной штамповкой В процессе решения задач по устранению тех или иных недостатков, обеспечению особых требований к готовой продукции или повышению экономической эффективности процессов специалистами создаются новые методы листовой штамповки. В рассмотренных примерах разработаны новые методы резки, формовки и отбортовки. Одни задачи решены, но технический прогресс ставит новые. Например, для последующей автоматической сварки отрезанных труб необходимо, чтобы 9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зона трубы, прилегающая к линии реза, была на длине не менее 10 мм откалибрована с высокой точностью, а высокое качество сварки предъявляет повышенные требования к геометрии поверхности разделения. А это, в свою очередь, влечет за собой разработку новых методов листовой штамповки и т.д. И процесс этот бесконечен. Каждый из рождающихся новых методов является результатом решения конкретной специальной задачи, поэтому их условно называют «специальными» [11]. Набор специальных технологий листовой штамповки, знание их возможностей и рациональных областей применения позволяют поднять «технологическую вооруженность» предприятия. Особенно это ценно там, где необходимо в сжатые сроки освоить и испытать новые изделия, организовать производство с минимальными энерго- и материальными затратами.
Рисунок 11 – Набор технологий листовой штамповки Представьте себе стенку с множеством ячеек, в каждой из которых «лежит» определенная специальная технология (рис.11). В соответствии с поставленной задачей специалист должен проанализировать возможность использования для ее решения имеющиеся в ячейках технологии, выбрать наиболее рациональную. А при ее отсутствии приступить к разработке нового технического решения, которое, в случае удачи, займет в стенке новую ячейку. Данный курс лекций посвящен изучению существующих специальных видов листовой штамповки, их анализу и методологии разработки (создания) новых методов и средств их реализации: оборудования, оснастки. В основу классификации специальных видов листовой штамповки можно положить следующие наиболее значимые признаки: 1. Нетрадиционные источники нагружения: энергия взрыва, импульсное магнитное поле, высоковольтный разряд в жидкости, силопривод из материалов с «памятью формы», штамповка льдом и другие. 2. Вид среды, передающей усилие на деформируемую заготовку: эластичная среда, жидкость, газ, магнитное поле. Соответственно, специальные виды листовой штамповки: штамповка эластичными средами, гидроформовка, газодетанационная штамповка, магнитно-импульсная обработка материалов (МИОМ). 10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Температурно-скоростные режимы деформирования, параметры внешнего воздействия. К ним относятся: температура Т, при которой осуществляется деформирование, скорость деформирования V и деформации ε& , время деформирования τ и другие. Соответственно, специальные виды листовой штамповки: статические и динамические методы штамповки, штамповка в условиях сверхпластичности, изометрическая штамповка, методы штамповки, использующие эффект электропластичности и др. 4. Вид заготовки (полуфабриката) объединяет вокруг себя такие специальные виды листовой штамповки, как, например, штамповка деталей из труб, прессованных профилей, обшивок различной кривизны и другие. 5. Специальные виды, повышающие предельные возможности процессов и обеспечивающие требуемую (заданную) геометрию готовых изделий. Это, например, методы штамповки без утонения, с набором толщины, стесненный изгиб, вытяжка с пульсирующим прижимом, давильно-раскатные работы, методы, совмещающие статическое и динамическое нагружение и т.д. 6. Специальные виды листовой штамповки, учитывающие особенности штампуемого материала (физико-механические, технологические свойства): штамповка неметаллических материалов, штамповка композиционных материалов на металлической и неметаллической основе, штамповка жидкого металла.
Рисунок 12 – Классификация специальных видов листовой штамповки Приведенная классификация (рис.12) не претендует на полный охват всех специальных видов листовой штамповки, однако, позволяет провести некоторую их систематизацию и выбрать типовых представителей для дальнейшего изучения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основные выводы: 1. Идеальных методов листовой штамповки, пригодных «для всех случаев жизни», не существует; 2. Многообразие форм деталей, марок материала, требований по качеству, условий производства являются причиной совершенствования и разработки новых видов листовой штамповки. 3. Каждый из созданных новых видов является результатом решения конкретных специальных задач по устранению технических недостатков или повышению экономической эффективности производства. Поэтому этим новым нетрадиционным методам листовой штамповки условно дано название «специальных». 4. Систематизацию специальных видов листовой штамповки можно осуществить по следующим шести признакам: источник нагружения, передающая усилие среда, параметры внешнего воздействия, вид и физико-механические свойства материала заготовки, параметры интенсификации, особые требования по качеству.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. ШТАМПОВКА ЭЛАСТИЧНЫМИ СРЕДАМИ Технологические схемы штамповки эластичными средами. Свойства эластичных сред. Разделительные операции (вырубка-пробивка), осуществляемые с использованием эластичных сред
2.1. Технологические схемы штамповки эластичными средами Рассмотрим одну из технологических схем процесса штамповки эластичными средами – «штамповку в закрытом объеме» (рис.13) [9,12-15].
Рисунок 13 – Схема штамповки с закрытым объемом эластичной среды: 1 – верхняя плита; 2 – контейнер; 3 – эластичная среда; 4 – заготовка; 5 – инструмент; 6 – подштамповая плита; 7 – нижний стол пресса К верхней плите 1 гидравлического пресса крепится контейнер 2 с размещенной внутри него эластичной средой 3 (эластичный блок), например, резиной или полиуретаном. На нижнем столе пресса 7 размещается подштамповая плита 6, на которой располагаются соответствующие инструмент 5 и заготовка 4. Для осуществления операции вырубки-пробивки инструментом является «вырезной шаблон», повторяющий контур готовой детали, при гибке, рельефной формовке – «формблок». Внутренний диаметр контейнера равен наружному диаметру подштамповой плиты. При ходе ползуна пресса подштамповая плита 6 входит в рабочее пространство контейнера 2. Эластичный блок 3 (подушка) оказывается в замкнутом (закрытом) объеме. Резина, полиуретан, как и жидкость, практически несжимаемы. Поэтому, оказавшись в замкнутом объеме, эластичная среда передает силовое деформирующее воздействие на заготовку. 13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На рисунке 14 приведена схема штамповки эластичной средой в исходном, промежуточном и конечном положениях.
Рисунок 14 – Схема штамповки в начальном (а), промежуточном (б) и конечном положениях (в) Заготовкой в приведенной схеме служит прямоугольная карточка, а получаемая деталь – кольцевая уплотнительная прокладка. Размеры карточки больше размеров детали, то есть по сравнению с деталью карточка имеет «припуск». Под действием начального давления эластичная среда (подушка) прижимает заготовку к вырезному шаблону, затем деформирует отход. При увеличении давления в контейнере происходит отделение металла отхода по острой кромке вырезного шаблона. После обратного хода пресса деталь снимается с инструмента, с подштамповой плиты удаляется отход. Отличительной особенностью штамповки эластичными средами является универсальность верхней половины штампа-контейнера. Меняя вырезные шаблоны (в пределах, конечно, размеров контейнера) можно в одном и том же контейнере получать различные детали (рис.15); сменив вырезной шаблон на формблок, можно получать различные детали и за счет смены операции (рис. 16): гибка, рельефная формовка.
Рисунок 15 – Примеры деталей, изготовленных с помощью операций вырубки-пробивки эластичной средой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 16 – Операции, осуществляемые с помощью эластичных сред в одном и том же контейнере а) вырубка-пробивка; б) гибка; в) рельефная формовка Возможна закрытая схема штамповки с установкой контейнера на нижней плите пресса, что определяется удобством работы, требуемой точностью взаимного позиционирования контейнера, инструмента, заготовки (рис.17).
Рисунок 17 – Расположение контейнера на нижней плите пресса: 1 – подштамповая плита (боек); 2 – вырезной шаблон; 3 – заготовка; 4 – эластичная подушка; 5 – контейнер Кроме рассмотренной технологической схемы штамповки в закрытом объеме используются также «открытая» и «полуоткрытая» технологические схемы. «Открытая» технологическая схема самая простая и дешевая, так как при ее использовании не требуется контейнер. Однако при силовом воздействии на эластичную среду, последняя имеет возможность (рис. 18,а) «растекаться» во все стороны, что не обеспечивает больших значений деформирующих усилий. Вот почему эта схема, хотя и редко, но используется при выполнении операций гибки, не требующих больших усилий. 15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 18 – Открытая (а), полуоткрытая (б) схемы штамповки эластичной средой Повысить деформирующее усилие можно, создав препятствие для растекания эластичным средам в одном из направлений. Такая схема носит название «полуоткрытой» (рисунок 18,б). При таких схемах можно кроме гибки осуществить и вырубку-пробивку или формовку, но, к сожалению, при получении деталей из очень тонколистовых заготовок. Существует также «бесконтейнерная – закрытая» (рис.19) технологическая схема, где в качестве контейнера используется заготовка, например, трубчатая. При сжатии эластичной среды внутри трубы развиваемые давления приводят к ее деформированию.
Рисунок 19 – Бесконтейнерная – закрытая технологическая схема штамповки эластичной средой Следует заметить, что для этой схемы пропадает такое положительное качество штамповки эластичными средами, как универсальность одной из половин штампа. Каждая труба будет требовать по размерам своего резинового блока. Однако схема находит применение благодаря простоте оснастки по сравнению с инструментальным штампом. Таким образом, в промышленности нашли применение следующие технологические схемы листовой штамповки эластичными средами, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки: — штамповка в контейнерах с закрытым объемом; — бесконтейнерная открытая и полуоткрытая технологические схемы; — бесконтейнерная закрытая схема штамповки. Приведенные технологические схемы осуществляются не только при возвратно-поступательном движении рабочих органов пресса. В последние годы предложен и ряд новых технологических схем, реализующих, например, вращательное движение оснастки. 16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а) б) Рисунок 20 – Технологическая схема вырубки-пробивки прокаткой: а) открытая; б) полуоткрытая Представьте два валка, один из которых облицован эластичной средой, а на другом закреплен инструмент. При прокатке ленты между валками, обеспечивающими заданное сжатие эластичной среды, осуществляется, например, вырубка-пробивка (рисунок 20,а). Эластичная среда в этой схеме имеет возможность «растекания» как в осевом, так и в окружном (тангенциальном) направлении, то есть реализуется «открытая» схема штамповки прокаткой. Валки могут быть спрофилированы, как это показано на рисунке 20,б, что препятствует осевому растеканию эластичной среды – полуоткрытая схема штамповки. При вхождении в зацепление выступов и впадин на вращающихся валках может быть реализована закрытая контейнерная технологическая схема. 2.2. Свойства эластичных сред В качестве эластичных сред применяются резины и полиуретаны различных марок, отличающиеся друг от друга по своим свойствам. Полиуретан – синтетический резиноподобный материал (синтетический каучук) – получают на основе сложных полимеров эфира, прочность которого в 6-8 раз выше прочности резины. Из всех свойств эластичных сред рассмотрим те, которые необходимы для обоснованного выбора эластичной среды применительно к той или иной операции листовой штамповки. Это – твердость по Шору, относительное удлинение δ, остаточная деформация εост и предельная нагрузка (давление) р. В таблице 1 в качестве примера приведены для сравнения механические свойства резин марок 56 и 3826 и полиуретанов СКУ-7Л и СКУ-ПФЛ. 17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1 – Физико-механические свойства эластичных сред Марка эластичной среды Резина марки 56 Резина марки 3826 Полиуретан СКУ-7Л Полиуретан СКУ-ПФЛ
Механические свойства эластичной среды Предельное Твердость по Относительное Остаточная деформация давление Шору удлинение δ, р, кг/см2 % εост ,% 55 450 28 500 70
Одной из главных характеристик эластичной среды является ее твердость. Твердость резины определяется по высоте отскока стандартного бойка от эластичного блока. Как видно из таблицы 1, твердость различных марок резин колеблется от 35 до 75 единиц, а твердость полиуретанов доходит до 92 единиц. Твердость эластичных сред определяет эффективность, а в некоторых случаях и возможность осуществления той или иной штамповочной операции. Рассмотрим для примера процесс гибки коротких жестких бортов в контейнере с закрытым объемом. Если использовать мягкую резину, то в процессе гибки она обтекает жесткий борт и в конечном счете создает противодавление, препятствующее осуществлению процесса гибки, какое бы возрастающее давление ни было бы приложено к заготовке (рис.21).
Рисунок 21 – Схема гибки коротких жестких бортов с использованием «мягких» резин При использовании же резины с высокой твердостью такого явления не наблюдается, так как сопротивление деформированию борта становится меньше сопротивления течения эластичной среды. Следовательно, для выполнения операции гибки коротких жестких бортов предпочтительнее использовать эластичную среду с высокой твердостью. 18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вторым важным свойством является такая характеристика эластичной среды, как относительное удлинение δ %. Она определяет возможность удлинения волокон эластичной среды без разрушения δ =( Lk – Lo )/ Lo (рис.22).
Рисунок 22 — Удлинение волокон эластичной среды в процессе штамповки Естественно, что чем выше значение δ, тем более предпочтителен выбор этой марки эластичной среды. Величина остаточной деформации – определяет размеры эластичного блока после снятия нагрузки. Если эластичный блок в виде цилиндра высотой h0, нагрузить до конечного размера hk,то после снятия нагрузки эластичный блок (цилиндр) не вернется в исходное состояние с высотой h0 (рис. 23), а примет значение h H Таким образом, для осуществления разделительной операции с помощью эластичных сред необходимо выполнение условия: величина припуска должна быть больше высоты вырезного шаблона, но при этом надо помнить, чем больше высота вырезного шаблона, тем больше величина припуска. Большая длина свободного участка обеспечивает большие растягивающие напряжения и меньшее потребное давление для отделения отхода (резки). И наоборот, чем меньше высота вырезного шаблона, тем меньше растягивающие напряжения и больше потребное для резки давление. Таким образом, с одной стороны, мы стремимся к уменьшению потребного давления резки, расширению технологической возможности процесса и таким образом должны увеличивать высоту вырезного шаблона, а с другой стороны, экономические требования (расход металла на припуск) диктуют необходимость уменьшения припуска, что достигается уменьшением высоты вырезного шаблона. Величина растягивающих напряжений (см.рис. 26) определяется величиной угла α — угла наклона припуска (отхода) к плоскости подштамповой плиты. 22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Опыт показывает, что отделение (резка) пластичных металлов происходит, как правило, при углах α, близких к 450, а малопластичных при 200. Желание жесткого защемления отхода между заготовкой и подштамповой плитой требует как можно большего значения коэффициента трения металла заготовки о подштамповую плиту. Чем больше силы трения металла отхода о подштамповую плиту, тем более прочно защемляется отход (нет возможности подтянуться металлу заготовки к вырезному шаблону), возрастают растягивающие напряжения, снижается потребное давление резки. Для увеличения коэффициента трения на подштамповой плите наносят насечки, что обеспечивает его значение, близкое, к 0,5.
Рисунок 27 – Подштамповая плита с нанесенными рельефом – насечками: 1 – заготовка; 2 – вырезной шаблон; 3 – подштамповая плита Таким образом, процесс резки эластичной среды определяется следующими параметрами H, L, f, α, ρ и, конечно, механическими свойствами материала заготовки (σв ,δ). 2.3.1. Основы проектирования технологического процесса резки с использованием эластичной среды Высота вырезного шаблона определяет величину припуска и необходимое давление резки. Величина припуска находится в прямой зависимости от высоты вырезного шаблона (чем больше высота вырезного шаблона, тем больше припуск), а потребное давление – в обратной (чем больше высота вырезного шаблона, тем меньше потребное давление). Вот почему при проектировании технологического процесса резки выбирают оптимальное значение высоты вырезного шаблона, которое определяется по следующей формуле: (1) Н = 3 (1 + δ S ), где δ – относительное удлинение материала заготовки; S – толщина заготовки 23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полученное значение Н в мм округляется в большую сторону до значения, кратного 0,5 мм. Некоторое увеличение толщины вырезного шаблона дает возможность в процессе эксплуатации осуществлять его перешлифовку, оставаясь в области значений, близких к оптимальным. Размер припуска на обрезку зависит в основном от высоты вырезного шаблона и коэффициента трения между заготовкой и подштамповой плитой (f). Так, для резки заготовки на прямолинейном участке величина припуска составляет H 1 L= + (H + S ) , (2) sin α f α- угол между припуском и подштамповой плитой. Для большинства пластичных материалов разделение происходит при α ≈ 450, и принимая, что H>>S, формулу (2) можно упростить:
f Если подштамповая плита гладкая, подвергнутая пескоструйной обработке, то коэффициент трения принимается равным f = 0,2, а при специальном рифлении – 0,5. Величина припуска в зависимости от значений f в этом случае будет в пределах L =(6,4 ÷ 3,4)H. С экономической точки зрения для уменьшения величины припуска нужно использовать подштамповые плиты, обеспечивающие максимальный коэффициент трения. Из сопоставления усилий, действующих на наклонную площадку припуска, и напряжений в очаге деформаций определяется потребное для разделения металла давление. На прямолинейном участке резки в конечном счете величина σ ⋅S этого давления сводится к значению p = в . Геометрическая форма детали H (выпуклая, вогнутая) вносит коррективы в приведенную формулу, так как изменяется схема напряженного состояния в очаге деформаций. Таким образом, проектирование технологического процесса вырубкипробивки эластичными средами сводится к определению трех технологических параметров: высоты вырезного шаблона, величины припуска и потребного давления. Более подробно вопросы проектирования технологического процесса и расчета исполнительных размеров контейнера приводятся на практическом занятии.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.2. Детали, полученные резкой эластичными средами. Технологические возможности При использовании операций резки эластичными средами получают детали практически любой сложной конфигурации, размером от нескольких мм до метра. Одновременно с вырезкой по контуру за один ход пресса производится пробивка отверстий и пазов различной формы. Материал вырезаемых деталей — алюминиевые и медные сплавы, обычно толщиной от 0,05 до 2 мм, сталь (углеродистая, легированная, нержавеющая), титановые сплавы, толщиной до 1,0 мм (рис. 28).
Рисунок 28 – Примеры деталей, полученных вырезкой эластичной средой Наименьшая толщина вырезаемых деталей практически неограничена. Именно для сверхтонких материалов (0,02-0,05 мм) инструментальные штампы особенно сложны и дороги в производстве из-за необходимости обеспечения беззазорной подгонки матрицы с пуансоном. Минимальные диаметры пробиваемых отверстий (3-5) S. Поверхность среза (рис.29) после вырубки-пробивки эластичной средой будет неровной: имеет утяжины и скол и характеризуется следующими показателями: для пластичных металлов α =(0,5-0,7)S, в =(0,75÷1,15)S, r ≈ S, Δ =(0,07. 0,12)S; для малопластичных α = (0,25-0,45)S; в = (0,35 ÷ 0,65)S, r = 0,5S Δ = (0,05-0,1)S. Точность размеров деталей, вырезанных эластичной средой, выше, чем у деталей, полученных в штампах при толщине заготовки до 0,2 мм. С увеличением толщины материала точность деталей, вырезаемых эластичной средой, снижается, и при толщине близкой к 1 мм, и габаритных размерах деталей более 50 мм, оба способа дают фактически одинаковую точность.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 29 – Геометрия поверхности разделения при резке эластичными средами Шероховатость поверхности среза на деталях толщиной до 1,5 мм, вырезаемых из пластичных материалов, Rz40 ÷ Rz20. 2.3.3. Эффективность процессов резки эластичными средами. Область рационального применения технологии. Экономическая эффективность внедрения в производство процессов резки эластичными средами по сравнению с инструментальными штампами достигается в первую очередь за счет значительного удешевления оснастки и снижения: — затрат на проектирование вырезного шаблона в 10-20 раз; — его металлоемкости в сотни раз (вес инструментального штампа килограммы, вырубного шаблона – граммы), — трудоемкости изготовления в 20-30 раз. Все это обеспечивает значительное сокращение сроков подготовки производства. Если на проектирование и изготовление штампа требуется несколько недель, а то и месяцев, то вырезной шаблон рассчитывается и изготавливается за несколько часов. Кроме того, значительно сокращаются расходы на складирование и хранение оснастки, потребность в площадях для хранения оснастки уменьшается в 30-50 раз. С другой стороны, использование технологии резки эластичными средами сопровождается повышенным расходом металла. Так, если при резке в инструментальном штампе припуск для обрезки составляет (2÷3)S, то при резке эластичными средами может достигать (9-18)S. Увеличиваются время изготовления деталей (трудоемкость), в т.ч. как следствие применения более тихоходных гидравлических прессов; необходимое усилие пресса (большая часть усилия расходуется на сжатие самой эластичной среды).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, технологический процесс вырубки-пробивки эластичными средами имеет как преимущества, так и недостатки. Выбор технологии определяется программой выпуска деталей N, их конечной технологической себестоимостью C (рис.30).
Рисунок 30 — Изменение себестоимости детали от программы выпуска Из приведенных графиков изменения себестоимости конкретной детали в зависимости от программы выпуска для двух вариантов технологий – с использованием инструментального штампа и эластичной среды – следует, что вырубка-пробивка эластичной средой экономически обоснована при программе выпуска до 9500 штук в год. Технологическая себестоимость включает все составляющие затрат: расходы, связанные с приобретением или содержанием оборудованием, изготовлением оснастки, расходом металла, трудоемкостью изготовления, содержанием площадей зданий и другими. Экономический анализ, проведенный рядом авторов для различных деталей, показал, что процесс вырезки деталей эластичными средами и полиуретаном в частности, целесообразно применять при годовой программе выпуска 5000-25000 штук, то есть в основном при мелкосерийном производстве. 2.3.4. Проектирование процесса вырубки-пробивки эластичной средой при изготовлении конкретной типовой детали (практическое занятие) Последовательность проектирования: 1. Выбор технологической схемы Наибольшее усилие развивается при выборе закрытой схемы штамповки. Удобство эксплуатации обеспечивает верхнее расположение контейнера. Выбранная схема приведена на рис. 31. 27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 31 – Технологическая схема резки эластичной средой в закрытом объеме с верхним расположением контейнера: 1 – вырезной шаблон; 2 – подштамповая плита; 3 – заготовка; 4 – полиуретан; 5 — контейнер 2. Определение высоты вырезного шаблона Усилие, необходимое для вырубки-пробивки с использованием эластичной среды, зависит от высоты вырезного шаблона. С увеличением высоты потребное усилие падает, но, как было рассмотрено ранее, растет величина припуска. Оптимальная высота вырезного шаблона определяется по формуле H = 3(1 + δ ) S , где S – толщина материала заготовки; δ – относительное удлинение (в относительных величинах) материала. Полученное значение Н следует округлить в большую сторону до величины, кратной 0,5 мм.
3. Расчет припуска на обрезку. Определение размеров исходной заготовки Размер припуска на обрезку зависит от высоты вырезного шаблона, конфигурации детали и коэффициента трения между заготовкой и подштамповой плитой. Все перечисленные факторы определяют напряженнодеформированное состояние материала в очаге деформации резки: высота шаблона и коэффициент трения определяют уровень растяжения материала в одной плоскости детали, конфигурация – напряжения растяжения или сжатия в другой. Размер припуска для обрезки следует определять по таблице 2.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2 – Определение размера припуска Определяемая величина Расчетная формула Размер припуска заго1 товки на прямолинейном L = 1,4 H + ( H + S ) f участке детали или криL = 6,4H + 5S волинейном при R≥5H L = 3,4H + 2S Размер припуска заго( Н + S )(2 R + H ) товки на криволинейном Lвып = 1,4 Н + 2 f (R + H ) выпуклом участке детали радиусом R Размер припуска заго( Н + S )(2 R − H ) товки на криволинейном Lвогн = 1,4 Н + 2 f (R − H ) вогнутом участке детали
При f ≈ 0,2 При f ≈ 0,5 При R ≤ 5H При 2Н≤R≤5H
Коэффициент трения проектант выбирает самостоятельно исходя из вида обработки, подштамповой плиты. С экономической точки зрения целесообразно обеспечить f=0,5, но для этого необходимо будет на подштамповой плите нанести (выполнить) неглубокие (до 0,5мм) насечки. Полученные значения припуска L на разных участках детали откладываются по ее периметру (рис. 32), что определяет размер исходной прямоугольной карточки-заготовки А х В, из которой будет получена деталь. Прямоугольная форма исходной карточки определяется предполагаемой технологией ее получения на гильотинных ножницах.
Рисунок 32 – Размеры исходной заготовки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Определение давления, необходимого для выполнения операции вырубки-пробивки Давление, необходимое для вырезки-пробивки зависит от механических свойств материала заготовки, ее толщины, высоты вырезного шаблона и конфигурации детали (напряженно-деформированное состояние при разделении) и может быть определено по таблице 3. Деталь разбивается на характерные внешние участки: прямолинейные, криволинейные (выпуклые, вогнутые) и соответствующие по конфигурации отверстия и пазы. Для каждого участка, для каждого отверстия или паза определяется потребное давление. Таблица 3 – Определение давления вырезки-пробивки Определяемая величина Расчетная формула Давление, необходимое для выσ bS = p резки прямолинейного участка H контура детали или криволинейного при R>5H Давление, необходимое для вы0,8Sσ b p= резки выпуклого участка контура H детали 2 RSσ b p= H (2 R + H ) Давление, необходимое для вы1,5Sσ b p= резки вогнутого участка контура R детали 2 RSσ b p= H (2 R − H ) Давление, необходимое для про3Sσ b p= бивки отверстий d 2 RSσ b p= H (2 R − H ) Давление, необходимое для про2S (a + b)σ b p= бивки прямоугольного отверстия a⋅b или паза Sσ b p= H 6Sσ Давление, необходимое для проb p= бивки отверстий треугольной c формы 30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Здесь: d – диаметр пробиваемого отверстия в мм; а и b– размеры пробиваемого паза, причем а – минимальный размер; с – минимальный размер пробиваемого треугольного паза. Если конфигурация паза имеет более сложную форму, то ее следует аппроксимировать – привести к более простому виду (рис. 33).
Рисунок 33 – Пример аппроксимации элементов детали: а) реальная конфигурация паза; б) расчетная конфигурация паза Полученные значений давлений рпрям , рвып, ротв, рпаза сравниваются между собой и, естественно, далее в расчеты берется то рmax, которое требуется создать в контейнере для полного разделения металла при вырубке и пробивке.
5. Расчет усилия пресса Усилие пресса, необходимое для вырубки-пробивки определяется по формуле Р = Крmах F, где К – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3; рmax – максимальное давление, которое необходимо развить в эластичной среде и прикладываемое ко всей рабочей поверхности эластичного блока; F – площадь рабочей поверхности эластичного блока. Контейнеры для штамповки эластичной средой имеют, как правило, цилиндрическую конструкцию как более прочную (рис.34).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 34 – Типовой контейнер для штамповки эластичной средой Диаметр эластичного блока – внутренний диаметр контейнера определяется из условия свободного размещения заготовки (исходной карточки размерами А х Б. Для свободного размещения заготовки расстояние между внутренней стенкой контейнера и заготовкой принимается равным половине определенного ранее максимального припуска на обрезку Lmax.. Предполагается, что заготовка располагается по центру контейнера. Из рис. 34 видно, что внутренний диаметр контейнера будет равен Dвн = С + L, где 2 2 С – диагональ исходной прямоугольной карточки C = A + B . 2
Рабочая площадь эластичного блока F будет равна F =
6. Расчет исполнительных размеров контейнеров При проектировании контейнера необходимо определить: а) толщину эластичной подушки h = (4 ÷ 5)H. Из условий эксплуатации минимальная толщина эластичной подушки должна быть 25 мм. Поэтому если расчетное значение hn будет меньше 25 мм, конструктор должен заложить в чертеж ее значение, равное 25 мм. б) глубину заходной части контейнера Ск (рис.35), то есть ту глубину, на которую в начальный момент штамповки должна войти в контейнер подштамповая плита с расположенным на ней вырезным шаблоном и заготовкой до соприкосновения с эластичным блоком, то есть образовать в дальнейшем при рабочем ходе для эластичной среды замкнутый объем. 32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 35 – Определение заходной части контейнера Ск = H + S + Cф Сф – размер заходной фаски. в) глубину внутренней полости контейнера hk (рис.36):
Рисунок 36 – Определение глубины контейнера hk = hn + Ck + hпр, где hпр – толщина прокладки, расположенной в донной части контейнера и служащей для выпрессовки изношенной эластичной среды из контейнера. Величина hпр назначается из конструктивных соображений и обычно принимается равной 10 мм.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) толщину стенки контейнера t (рис.37): Свободную часть цилиндрического контейнера как наиболее слабую можно представить как толстостенную трубу под внутренним давлением pmax.
Рисунок 37 – Определение толщины стенки контейнера Толщину стенки такой трубы можно определить по формуле Ляме из условия ее прочности при переходе в пластичное состояние 2tσ 0,2 , p= Dвн p ⋅D t = max вн ⋅ n, 2σ 0,2 где σ0,2 – предел текучести материала контейнера; n – коэффициент запаса прочности 3 ÷ 4. По результатам расчета делается сводный чертеж контейнера, с проставлением расчетных размеров. На практике (в заводских условиях) конечно на каждую деталь не изготавливают контейнер. Имеется набор (3-5) стандартных контейнеров диаметром от 150 до 500 и более мм. А выполненные выше расчеты в таком случае носят проверочный (оценочный) характер. 2.3.5. Пример расчета
Требуется рассчитать параметры технологического процесса вырубкипробивки эластичной средой детали, показанной на рис.38. 34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 38 – Деталь для расчета Толщина материала заготовки S = 0,5мм. Механические свойства материала заготовки: σb=10 кг/мм2 ; δ = 0,15. 1. Определяем высоту вырезного шаблона: H = 3 ⋅ (1 + δ ) ⋅ S = 3 ⋅ (1 + 0.15) ⋅ 0.5 = 2.44 ≈ 2.5 мм .
Принимая f = 0,5, рассчитываем величину припуска на прямолинейном участке и криволинейном (R>5H) : L = 3.4 ⋅ H + 2 ⋅ S = 3.4 ⋅ 2.5 + 2 ⋅ 0.5 = 9.5 мм . Тогда размер заготовки равен: A × B = [15 + 20 + 9.5 ⋅ 2]× [30 + 9.5 ⋅ 2] = 54 × 49 мм 2 .
2. Определяем давления вырезки детали по наружному контуру и пробивки отверстия и паза. Вырезка наружного контура детали: прямолинейного участка и криволинейного участка при (R>5H) р1 = р 2 =
10 ⋅ 0.5 = 2кг / мм 2 . 2.5
пробивка отверстия: P3 =
3 ⋅ S ⋅ σ b 3 ⋅ 0.5 ⋅ 10 = = 5кг / мм 2 . d 3
пробивка паза: P4 =
2 ⋅ S ⋅ (a + b) ⋅ σ b 2 ⋅ 0.5 ⋅ (5 + 10) ⋅ 10 = 3кг / мм 2 . = a ⋅b 5 ⋅ 10
Для получения данной детали в контейнере нужно создать максимальное рассчитанное давление 5 кг/мм2 . 3. Определяем усилие пресса по формуле P = K пр ⋅ p ⋅ F , где F- площадь рабочей поверхности эластичной среды. 35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
C = A 2 + B 2 = 54 2 + 49 2 = 72.9 ≈ 73 мм, Dвн = С + L = 73 + 9.5 = 82.5 мм, P = 1.3 ⋅ 5 ⋅
4. Найдем основные размеры контейнера: C к = H + S + C ф = 2.5 + 0.5 + 3 = 6 мм,
hп = (4 ÷ 5) H = 25 мм,
р ⋅ Dвн 5 ⋅ 82.5 ⋅n = ⋅ 4 = 18.33 мм. 2 ⋅ σ 0.2 2 ⋅ 45
где σ0,2 — предел текучести материала контейнера
6. Чертеж контейнера
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.6. Задания для контрольной работы
1 Марка материала
Геометрические параметры, мм d