22134

Выдавливание. Расчет силы деформирования и построение графика технологических нагрузок

Лекция

Производство и промышленные технологии

Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М. Прямое выдавливание – технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла 2 заключенного в замкнутой полости контейнер 3 в направлении движения рабочего инструмента 1 через отверстие поперечное сечение которого определяет поперечное сечение выдавливаемой части деформируемой заготовки. Обратное выдавливание – технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости в направлении обратном встречном движению рабочего...

Русский

2013-08-04

617.5 KB

45 чел.

Тема №7 «Выдавливание»

  1.  Определение и классификация операций выдавливания.
  2.  Механическая схема деформации при выдавливании и распределение деформации в заготовке.
  3.  Расчет силы деформирования и построение графика технологических нагрузок.

Литература:

1.Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. «Теория прессования металлов», М.: Металлургия, 1975,-448с.

2.Овчинников А. Г. «Основы теории штамповки выдавливанием на прессах», М.,:Машиностроение ,1983.-200с.

Прямое выдавливание – технологическая операция, в процессе которой происходит истечение металла 2, заключенного в замкнутой полости (контейнер 3) в направлении движения рабочего инструмента 1 через отверстие, поперечное сечение которого определяет поперечное сечение выдавливаемой части деформируемой заготовки. (Рис. 1).В процессе прямого выдавливания только часть заготовки, расположенная в воронке матрицы и вблизи нее, деформируется пластически.

Обратное выдавливание – технологическая операция, в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости в направлении, обратном (встречном) движению рабочего инструмента (пуансона), в зазор между пуансоном и матрицей со скоростью VT или через отверстие в движущемся рабочем инструменте (Рис. 2).

В процессе обратного выдавливания на установившейся стадии только часть заготовки, расположенная вблизи торца пуансона, деформируется пластически.

Боковое выдавливание - технологическая операция, в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости через боковые отверстия в матрице (Рис. 3).

В процессе бокового выдавливания на установившейся стадии только части заготовки, расположенные вблизи бокового отверстия, деформируются пластически.

Радиальное выдавливание – операция, в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости через щель, расположенную по периметру матрицы, в кольцевую полость (Рис. 4).

Процесс выдавливания в технической литературе называют различными терминами: прессование, истечение, прессование истечением, экструдинг-процесс.

Современная классификация всего многообразия процессов выдавливания базируется на тринадцати независимых признаках:

  •  характер течения металла (см. выше).
  •  физическое состояние металла (холодное, полугорячее, горячее).
  •  схема деформации (растяжение, сдвиг).
  •  форма очага пластической деформации.
  •  скорость деформирования (статическое, импульсное).

Расчет средней  величины интенсивности деформации выполняют по формуле:

(прямое и обратное выдавливание)

F1 - площадь поперечного сечения контейнера, при условии, что диаметры заготовки и контейнера равны.

F0 – площадь поперечного сечения калибрующего участка матрицы (площадь кольцевого зазора при обратном выдавливании).

Для холодного выдавливания предельные значения δ приведены в таблице 6.1 (Овчинников).

Механические схемы деформации Рис. 5:          Рис. 5

Распределение накопленной деформации в заготовке, деформированной выдавливанием неравномерно по объему. Наибольшую деформацию получают частицы, находящиеся на выходе из очага пластической деформации. При радиальном выдавливании: частицы, расположенные на периферии выдавливаемого фланца.

Схемы к расчету силы деформирования методом баланса работ при прямом выдавливании на установившейся стадии (Рис. 6):

Рис. 6.

Расчет методом баланса работ без учета работ среза на границах ОПД.

Калибрующий участок Рис. 5а.

Пусть, часть заготовки находящаяся в калибрующем участке, переместилась по направлению скорости деформирования  на  . Тогда

АВ=, где Uz – перемещение пуансона;

АПл.Д.=0; т.к. эта часть заготовки пластически не деформируется.

Подставляя АВ и АПл.Д. в (1), получим:

=0 и  .

Приняв:   окончательно получим:

,                                                                        (2)

где l- длина калибрующего участка, - напряжение течения металла в калибрующем участке.

Конический участок.

Тот же метод, но с использованием сферической системы координат и следующих допущений:

  •  за верхнюю границу ОПД принимается поверхность части сферы радиуса b (см. рис.5, б) с углом при вершине конуса 2γ;
  •  за нижнюю границу ОПД принимается поверхность части сферы радиуса a (см. рис. 5, б) с углом при вершине конуса 2γ;
  •  перемещения частиц в ОПД происходят по радиусам ρ, функция Uρ зависит только от ρ и не зависит от φ и θ.

Функцию Uρ получим из равенства мгновенных расходов через соответствующие поперечные сечения матрицы. Пусть частицы вблизи верхней границы ОПД переместились на Uz, как и пуансон, тогда расходы через поверхности,   определяемые радиусами b и ρ, запишутся как:

,                                                    (3)

но                          .                                             (4)

Подставляя (4) в (3) для Uρ, получим:

.                                                                                 (5)

Для расчета работы пластической деформации потребуются компоненты:

ξρ, ξθ, и ξφ причем ξθ,=ξφ.

.                                                                     (6)

Условие несжимаемости ξρθ,+ξφ=0 выполняется.

Находим ξi=, пренебрегая γρz .

АПл.Д.=, где σs,2 – среднее по ОПД значение напряжения течения металла, выбранное по средним значениям: , , и θ.

dV=2

Окончательно:

.

Можно показать, что  .

, где  ,

f– площадь поверхности трения; .

.

Подставляя в (1), получим

и для р2:

,

- среднее значение напряжения течения металла в ОПД.

Контейнер:

.

АПл.Д.=0;

Получаем: , где р3 – удельная сила деформирования, L- длина контейнера, - напряжение течения металла в калибрующем участке.

Сила деформирования:

.                                                                            (7)

Для построения графика технологических нагрузок используют типовой (если нет других методов, позволяющих моделировать выдавливание на неустановившейся стадии) график. См. рис.7, рис.8.

Банкетов и др. КШО 1970г. Стр 343.

Горячее выдавливание:

, где -рабочий ход.

Холодное выдавливание:

Величину рабочего хода можно приближенно оценить по выражению:

=lст+S1,  где l – длина стержневой части заготовки после выдавливания, S1 – ход пуансона, соответствующий заполнению воронки матрицы (Рис. 9).

1 – исходная цилиндрическая заготовка;

2 – заготовка (отмечено пунктиром), соответствующая заполнению воронки матрицы металлом;

3 – заготовка после выдавливания.

Силу деформирования для установившейся стадии процесса рассчитывают по формуле (7).

Продольное выдавливание с перемещением материала заготовки от центра к периферии и ограничением ОПД инструментом (обратное выдавливание).

Книга: Сопротивление материалов пластическому деформированию в приложениях к процессам обработки металлов давлением. Под. Ред. А.В. Лясникова. Санкт-Петербург 1995 г. 527с. с ил.

по (ξi)  

h – глубина полостти.

r – радиус пуансона.

.

f – коэффициент трения по Куллону.

Продольное выдавливание с перемещением материала заготовки от периферии к центру и ограничением ОПД инструментом.

Холодное выдавливание

;

=(ξi);

hм – высота калибрующего участка.

.  (8)

м – угол матрицы.

Поперечное выдавливание с перемещением материала сплошной заготовки от центра к периферии.

=(ξi).

.

.

е=2,71 – основание натурального логарифма.

b=1,08.

f – коэффициент трения по закону Куллона.

σТ – начальное напряжение течения при ξi=0.002.

hк – по формуле (8).

Поперечное выдавливание с перемещением материала полой заготовки от периферии к центру, стр.337 – 338.

EMBED KompasFRWFile  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62379. Государственная власть. Государственная власть в Республике Беларусь 92.3 KB
  Цели занятия: Учебная: формирование знаний о структуре органов государственной власти в Республики Беларусь их функциях и полномочиях роли в управлении обществом и государством Воспитательные формирование высокой гражданской позиции стремления активно участвовать в делах...
62383. Повторение изученного материала. Игра «Информация и мы». «Обо всём понемногу» 49.92 KB
  Цели и задачи урока: закрепление представления учащихся о понятии «информация, развитие логического мышления учащихся, памяти, внимания; развитие познавательного интереса учеников; формирование активности и самостоятельности учащихся...
62384. I AM A STUDENT 97.63 KB
  To ask repeatedly; to ease suffering; to gain firsthand experience; to be a volunteer; to deliver to the emergency room; to intend to become a doctor; obliging and grateful patients; a glamorous job; infirm patients; the cause of his death...