ми») перетек в радиальном направлении, образовав заштрихо­ванные участки стенки детали с высотой (D_p—D₃)/2, которых на заготовке не было. Перетекание металла из фланца вытягивае­мой детали в ее стенки происходит в результате совместно дей­ствующих во фланце усилий растяжения в радиальном направ­лении и усилий сжатия в тангенциальном направлении. В про­цессе вытяжки отдельные участки вытягиваемой детали нагружены сложными, непрерывно изменяющимися в процессе формообразования детали напряжениями, и претерпевают со­ответствующие им деформации.

На рис. 6. 2 показана схема напряжений и деформаций на участках цилиндрической детали при вытяжке с прижимом. Наиболее опасным является сечение на участке перехода от бо­ковой стенки детали к ее дну, на которое пуансон непосредст­венно передает усилие от ползуна пресса. Здесь действуют зна­чительные двухосное растяжение и одноосное сжатие, приводя­щие к значительному растяжению и утонению стенки. Наиболь­шее утонение может здесь достигать до 18% от толщины заго­товки. При предельных значениях усилия вытяжки по этому се­чению происходит отрыв дна. В сечениях плоского дна действу­ют двухстороннее равномерное растяжение и осевое сжатие. Цилиндрическая часть стенки находится в линейно-напряжен­ном и плоско-деформированном состоянии.

На скруглениях рабочих кромок матрицы действуют про­странственный изгиб, радиальное растяжение и тангенциальное сжатие. Во фланце детали, находящемся под прижимом, дейст­вуют радиально-растягивающие σ1 и тангенциально-сжимающие 0₃ напряжения. Сжимающие напряжения σ3 имеют относительно небольшую величину. Под действием тангенциального сжатия 03 •фланец заготовки утолщается, может произойти потеря устой­чивости и складкообразование 7 (см. рис. 6.2). Наибольшее утолщение края детали, наблюдаемое при вытяжке деталей без фланца, может доходить до 30% от начальной толщины заго­товки. Для предупреждения складкообразования вытяжные штампы, за редким исключением, снабжаются прижимани­ем а складержателями 3. Вытяжка без складкодержателя воз­можна только при получении неглубоких деталей с большой •относительной толщиной стенки s/D (гдё s — толщина листа; D — диаметр заготовки).

6.3. Определение формы и размеров заготовки и числа переходов

Чтобы определить размеры заготовки при вытяжке деталей из листа, руководствуются основным законом обработки давлением — вес и объем материала заготовки (без припусков на об­резку) должны быть равны весу и объему материала готовой .детали. При обычной вытяжке (без утонения стенок) этот закон

165-

может быть с достаточным приближением сформулирован так: поверхность заготовки должна быть равна поверхности готовой детали. В производственных условиях площадь заготовки обыч- но рассчитывается для тонкого листового материала (s "С 1,5 мм) по внутреннему периметру и наружной высоте или наружному периметру и внутренней высоте готовой детали. При больших толщинах стенки расчет ведется по средней линии. При вытяж- ке деталей с формой тел вращения заготовка имеет форму диска.

Для стакана (см. рис. 6. 1) диаметр заготовки D рассчиты- вают из равенства

При вытяжке деталей, отличных от тел вращения, определе­ние формы заготовок значительно усложняется. Способы их рас­чета приводятся в различных справочниках. Обычно эти спосо­бы дают лишь приближенные размеры и полученные по ним данные можно класть в основу проектирования штампа для вы­рубки заготовки под вытяжку лишь в том случае, когда края детали после вытяжки обрезаются. В практике такие расчеты делаются для определения числа переходов, а размеры и фор­ма заготовки уточняются опытным путем после изготовления вытяжного штампа. Поэтому штампы для вырезки заготовки под вытяжку изготовляют после изготовления вытяжных штам­пов.

Размеры шаблона заготовки детали (ШЗ), по которому из­готовляют вырубной штамп, уточняются при испытании вытяж­ного штампа. Формообразование, возможное за одну операцию* ограничивается максимально-допустимыми деформациями и на­пряжениями в материале заготовки, которые в практике проек­тирования техпроцессов листовой вытяжки учитываются коэф­фициентами вытяжки пг, определяемыми для каждого материа­ла экспериментальным путем в технологических лабораториях и зафиксированными в Справочниках и нормативах. Эти коэффи­циенты выбираются таким образом, чтобы напряжения в мате­риале заготовки не превосходили временного сопротивления разрыву.

Для цилиндрических деталей коэффициент вытяжки m=d\D_> где d — диаметр вытянутого цилиндра; D—диаметр плоской; заготовки. Если при расчете окажется, что требуемый коэффи­циент меньше допустимого предельного коэффициента, то это означает, что для получения детали требуется два или больше переходов. В этом случае коэффициент вытяжки для последую­щих переходов определяют по формуле m_a=d_n/d_TI—1, где

166-

d_п—1—диаметр полуфабриката предыдущего перехода, мм; d_n — диаметр вытягиваемого полуфабриката, мм.

Коэффициент вытяжки m₂ на второй операции имеет боль­шую величину, чем коэффициент вытяжки m1 на первой опера­ции. С достаточным приближением при применении промежуточ­ных отжигов для всех последующих операций значение т можно брать таким же, как и для второй операции.

При очень точных расчетах значение т на каждой последую­щей операции берется несколько большим, чем на предыдущей. В табл. 6. 1 приведены значения коэффициентов вытяжки для цилиндрических деталей из различных материалов.

Таблица 6.1

Значения коэффициентов Ш\ и т₂ при простой вытяжке цилиндрических деталей из различных материалов

Материал и условия вытяжки

Цилиндрические детали

m_t

Стали 08 и 10 отожженные Алюминий AM и АМц Сталь 1Х18Н9Т

Магниевый сплав МА1 в холодном состоянии Магниевый сплав МА8 Магниевый сплав МА1 с нагревом Магниевый сплав МА8 до 330—350° С Дуралюмин Д16М и Д1М Сплав ВТЛ-1 в холодном состоянии Сплав ВТЛ-1 с нагревом до 300—400° С Сплав ВТ 1-2 с нагревом до 300—400° С •Сплав ВТ5 в холодном состоянии

0,50—0,55 0,52—0,55 0,52-0,58 0,87-0,92 0,80-0,85 0,45-0,50 0,38-0,45 0,52-0,58

0,70-0,75 0,70-0,75 0,75-0,80

0,57-0,67 0,54-0,64 .0,74-0,80

0,57-0,60 0,40-0,45 0,40-0,45 0,62-0,65

При подогреве до 550—600° С сплав ВТ1 позволяет вести вы­тяжку с коэффициентом т=0,28, а сплав ВТ5 при подогреве до 700° С — с коэффициентом 0,46. Однако практически процесс ве­дется с режимами, указанными в таблице. В процессе вытяжки материал наклёпывается и его пластичность ухудшается. По­этому между отдельными переходами вытянутые полуфабрика­ты отжигаются. Необходимость отжигов и между какими пере­ходами следует их производить определяется при отладке тех­нологического процесса.

На величину предельного (наименьшего) коэффициента вы­тяжки т влияют следующие факторы:

1. Качество материала, состояние его поверхности, толщина и т. д. Как правило, отожженный материал (мягкий) лучше

167-

штампуется, чем неотожженный (наклепанный). Поверхность материала должна быть гладкой и чистой. Рабочие поверхности штампа (пуансона, матрицы, прижимного кольца) с загрязне- ниями быстро изнашиваются, на них образуются задиры и цара- пины, что увеличивает сопротивление при перемещении мате- риала и ухудшает его штампуемость. По этой же причине рабо- чие поверхности штампа следует тщательно обрабатывать и полировать и при вытяжке применять смазку. Чем материал

толще, тем он лучше штампуется, ибо доля напряжений от трения, приходя- щаяся на поперечное сечение материа- ла вытягиваемой детали (полуфабри- ката), меньше.

2. Геометрия инструмента (радиусы скруглений матрицы и пуансона, зазор между матрицей и пуансоном).

3. Способ вытяжки (с прижимом или без прижима, при комнатной тем- пературе или с подогревом.

Наиболее просто определяется чис- ло переходов для деталей типа стака- на. Сначала из условия равенства площади заготовки и площади детали находят размер заготовки (диаметр D диска). Затем по диаметру D и коэффициенту т\ вытяжки для пер- вого перехода (см. табл. 6. 1) опреде- ляют диаметр детали d\ после первого перехода. По полученному значению

диаметра d\ последовательно определяют диаметры следующих переходов по формуле d_T[=d_n-_lm_Tl. Расчет продолжается до тех пор, пока очередной диаметр d_u будет равен (или несколько- меньше) диаметру готовой детали. Количество выполненных вы- числений соответствует числу переходов.

При вытяжке деталей со сложной конфигурацией (рис. 6. 3) за первый переход (а) вытягивают поверхность, необходимую для образования внутренней части детали (т. е. набирают необ- ходимое количество материала). При последующих операциях (б, в, г, д) набранный материал переформовывается до оконча- тельных заданных размеров. Если такая последовательность не- будет соблюдена, то из-за сопротивления выступов на перифе- рии детали и образования складок перетекание металла будет затруднено и может произойти разрыв металла.

При вытяжке коробок с прямоугольной или квадратной фор- мой дна за несколько операций на первых операциях обычно- вытягивают, соответственно, овальные или цилиндрические по- луфабрикаты, которые на последующих операциях перетягивают до заданной формы.

Рис. 6.3. Последователь­ность вытяжки детали со сложной конфигурацией

168-

При вытяжке прямоугольных деталей наибольшей деформа­ции подвергается материал заготовки, образующий углы дета­ли (закругления), где по существу и происходит вытяжка. На прямых же участках стенок материал подвергается почти ис­ключительно гибке. Выше указывалось, что для предотвращения образования складок применяется прижим. Однако относитель­но толстый материал можно вытягивать и без прижима, так как он оказывается достаточно устойчивым против складкообразо­вания. При больших значениях коэффициентов вытяжки m, ког­да сжимающие усилия в окружном направлении во фланце за­готовки относительно невелики, складки при вытяжке также не образуются. В табл. 6. 2 указано, в каких случаях следует производить вытяжку с прижимом и без прижима. Таблица 6. 2 Приближенные пределы применения вытяжки с прижимом и без прижима заготовки	Для первой вытяжки		Для последующих вытяжек
Способы вытяжки	s/D	т	s/D	т
С прижимом	0,015	0,60	0,01	0,80
Без прижима	0,017	0,55	0,015	0,78