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Dessin profond fait référence à une méthode de traitement d'emboutissage qui utilise une matrice pour perforer un flan plat dans une pièce creuse ouverte ou pour modifier davantage la forme et la taille de la partie creuse ouverte. Le processus d'emboutissage profond est largement utilisé dans la production de divers secteurs industriels tels que les automobiles, les tracteurs, les instruments, l'électronique, l'aérospatiale et les nécessités quotidiennes. C'est l'un des processus de base de l'emboutissage à froid. Il peut non seulement traiter des pièces rotatives, mais également des formes de boîtes. Les pièces et autres pièces à paroi mince avec des formes complexes sont illustrées à la figure 1-1 et à la figure 1-2.

Les processus de dessin est divisé en fonction de la forme du flan : le procédé de formage d'un flan plat en une partie creuse ouverte avec un fond est appelé plat (premier) emboutissage; le formage d'une pièce creuse de grand diamètre à une pièce creuse de petit diamètre La méthode est appelée chaque emboutissage profond ultérieur. Le processus d'emboutissage est divisé en fonction du changement d'épaisseur de paroi : le processus d'emboutissage dans lequel l'épaisseur de paroi de la pièce après emboutissage ne change pas beaucoup par rapport à l'épaisseur de l'ébauche est appelé emboutissage à amincissement constant ; l'épaisseur de paroi de la pièce après emboutissage est la même que l'épaisseur de l'ébauche. Le processus de dessin qui est considérablement plus mince est appelé dessin d'amincissement. Le processus d'étirage non mince est largement utilisé dans la production. Ce projet se concentre sur son analyse de processus et la conception de moules.

Ce projet prend la conception de la matrice d'emboutissage de la pièce cylindrique comme illustré à la figure 1-3 comme support et forme les lecteurs de manière exhaustive à déterminer le processus d'emboutissage et la capacité préliminaire à concevoir la matrice d'emboutissage.

Nom de la pièce : pièce cylindrique.

Lot de production : lot moyen.

Matériau : acier 08F.

Épaisseur : 1,0 mm.

Dessin des pièces : comme illustré à la Figure 1-3.

Dessin processus de déformation et caractéristiques

La figure 1-4 montre le processus de dessin de pièces cylindriques. Un flan plat rond de diamètre D et d'épaisseur t est embouti par une matrice d'emboutissage pour obtenir une pièce simple circulaire à paroi droite ouverte de diamètre intérieur d et de hauteur h, et h> (Dd) /2.

Quel type d'écoulement plastique le flan plat rond sous l'action du moule produit-il une pièce creuse ouverte ? Le transfert de matière du flan plat pendant l'emboutissage profond est illustré à la figure 1-5. Si le moule n'est pas utilisé, il suffit de retirer la partie ombrée du triangle de la figure 1-5, puis de plier la partie restante de la bande étroite le long de la circonférence du diamètre d, et de la souder pour obtenir le diamètre d et la hauteur h=( Dd)/ 2. Une pièce cylindrique ouverte avec un joint soudé sur la périphérie et une bouche ondulée. Cela montre que le « excès de matière » doit être éliminé lorsque le flan plat rond devient une pièce cylindrique. Cependant, le flan plat rond n'a pas éliminé l'excès de matériau pendant le processus d'emboutissage profond, et la hauteur de la pièce obtenue par emboutissage profond était supérieure à h, et l'épaisseur de paroi de la pièce a augmenté. Par conséquent, le matériau dans la partie ombrée du triangle ne peut être considéré que comme un matériau redondant. Sous l'action, le flux et le transfert se sont produits.

Analyser le transfert de matière pendant dessin profond à travers le test de la grille peut illustrer davantage l'écoulement du métal pendant l'emboutissage profond, comme le montre la figure 1-6.

Avant l'emboutissage profond, tracez une grille de cercles concentriques avec un espacement égal et des lignes radiales à division égale sur le flan plat rond. Après dessin profond, vous pouvez voir que les grilles dans différentes zones ont changé à des degrés différents. Ce qui suit analysera le flux de métal pendant le processus de dessin à travers les changements de la grille.

• La grille inférieure de la partie cylindrique conserve essentiellement sa forme d'origine, indiquant que le métal au fond du poinçon n'a pas d'écoulement évident.
• Les cercles concentriques de diamètres tangentiels inégaux sont transformés en cercles parallèles de même circonférence sur la paroi du cylindre. La distance augmente et plus la partie supérieure du cylindre augmente, a1>a2>a3>…>a, indiquant que la déformation radiale du métal est une déformation de traction et que l'écoulement radial du métal plus proche du cercle extérieur est plus important.
• Les lignes radiales concentriques de division égale dans la direction radiale sont transformées en lignes verticales parallèles sur la paroi du cylindre, et les lignes verticales sont également espacées de b. Il montre que la déformation tangentielle est une déformation compressive, et plus le métal est proche du cercle extérieur, plus l'écoulement tangentiel est important.
• Comme le montre la figure 1-6 (b), si vous prenez une unité de la grille, ce sera une grille en forme d'éventail avant l'emboutissage profond avec une aire de A1. Après emboutissage profond, il deviendra une grille rectangulaire avec une aire de A2, ce qui équivaut à une fente en forme de coin qui tire la grille sectorielle de la même manière. Sous l'action d'une contrainte de compression tangentielle et d'une contrainte de traction radiale, le métal produit une déformation d'allongement radiale et une déformation de compression tangentielle pour former une grille rectangulaire.
• Selon la mesure, l'épaisseur du fond est légèrement plus petite (généralement ignorée), et l'épaisseur de la paroi du cylindre augmente progressivement du fond à l'embouchure, comme le montre la figure 1-7, qui indique que l'embouchure du cylindre a une grand degré de déformation et une grande quantité de métal transféré. Mais comme l'épaisseur moyenne de la pièce emboutie est presque égale à l'épaisseur de l'ébauche, ignorer le léger changement d'épaisseur peut être approximé car la surface de la petite unité reste inchangée avant et après emboutissage, c'est-à-dire A₁=A₂, indiquant que la surface de l'ébauche et de la pièce est égale avant et après emboutissage.

De plus, en raison des différents degrés de déformation et d'écrouissage des ébauches, la dureté de chaque partie de la paroi du cylindre le long de la direction de la hauteur est également différente, et la dureté de la bouche de la pièce est plus élevée, comme le montre la figure 1- sept.

En résumé, les caractéristiques de déformation lors de l'emboutissage profond peuvent être résumées comme suit.

• Le matériau sous le poinçon n'est fondamentalement pas déformé et devient le fond du cylindre après emboutissage profond. La déformation est principalement concentrée dans la zone de bride plate à la surface de la matrice (la partie annulaire de Dd), qui est la principale zone de déformation de la déformation d'étirage.
• La déformation de la zone de déformation est irrégulière. Il est comprimé et raccourci dans le sens tangentiel et étiré dans le sens radial. Plus il va à la bouche, plus il se comprime et s'étire. L'épaisseur de la feuille à l'embouchure est augmentée.

Stress et tension pendant l'emboutissage profond

En analysant la contrainte et la déformation de la tôle pendant la processus de dessin, cela aidera à résoudre les problèmes de processus dans le travail de dessin et à assurer la qualité du produit. Dans le processus d'emboutissage profond, le matériau a différents états de contrainte et de déformation dans différentes parties. Les pièces cylindriques sont les pièces embouties les plus simples et les plus typiques. La figure 1-8 montre la contrainte et la déformation d'une pièce cylindrique à un certain stade du premier dessin avec un serre-flan. La signification de chaque symbole dans la figure est la suivante.

??₁,₁—la contrainte et la déformation radiales ;

??₂,₂—la contrainte et la déformation dans le sens de l'épaisseur ;

??₃,₃—contrainte et déformation dans la direction tangentielle.

Selon les différents états de contrainte et de déformation, le flan étiré peut être divisé en 5 zones : La zone I est la partie bride, qui est la principale zone de déformation du processus de dessin; La zone II est le coin de la matrice, qui est une zone de transition ; Zone est la partie de paroi du cylindre, qui joue le rôle de transmission de la force ; La zone IV est la partie arrondie du poinçon, qui est aussi une zone de transition ; La zone V est le fond du cylindre, qui peut être considéré comme n'ayant aucune déformation plastique.

A l'endroit légèrement au-dessus du coin de la paroi du cylindre et du bas, la contrainte de traction σ₁ générée est relativement grande car la section transversale pour transmettre la force d'étirage est petite. Dans le même temps, il y a moins de matériau à transférer à cet endroit, donc le degré de déformation du matériau est très faible, l'écrouissage est plus faible et la résistance du matériau est également plus faible. Par rapport aux coins arrondis du poinçon, il n'y a pas de plus grande résistance au frottement que les coins arrondis du poinçon. Par conséquent, lors du processus d'emboutissage profond, l'amincissement est le plus important aux coins de la paroi du cylindre et du fond, qui devient la partie la plus faible de toute la pièce. Cette section est généralement appelée la « section dangereuse ». Si le stress₁ sur la section dangereuse dépasse la limite de résistance du matériau, la partie étirée y sera fissurée. Même s'il n'y a pas de fissure, le matériau devient trop mince à l'endroit en raison de la contrainte excessive, de sorte que la pièce est mise au rebut en raison de la sur-tolérance.

D'après l'analyse ci-dessus, on peut voir que les principaux problèmes de qualité lors de l'emboutissage profond sont les plis dans la zone des ailes planes et les fissures dans la « section dangereuse ».

Problèmes dans le processus d'emboutissage profond

Ride

Lors de l'emboutissage profond, en raison de la contrainte de compression tangentielle σ₃ du matériau de la bride, lorsque cette contrainte de compression atteint un certain niveau, la direction tangentielle du matériau en feuille sera arquée en raison de l'instabilité, ce qui produit des vagues dans la direction tangentielle autour de la bride. Le pliage continu de la forme est appelé plissage, comme le montre la figure 1-9 (a). Lorsque la pièce étirée est plissée, le matériau dans la zone de déformation de la bride de la plus légère peut toujours être tiré dans la matrice, mais cela provoquera des ondulations à l'embouchure de la pièce, comme le montre la figure 1-9 (b), qui affectera la qualité de la pièce. Lorsque le plissement est important, la partie emboutie sera cassée car le matériau de la bride après le plissement ne peut pas passer à travers l'espace entre les matrices convexe et concave, comme le montre la figure 1-9 (c). Les rides sont l'une des principales causes de gaspillage dans l'emboutissage profond.

Si les rides pendant le dessin sont liées à la taille de₃, ainsi qu'à l'épaisseur relative de l'ébauche t/D, et σ₃ est lié au degré de déformation du dessin. Lorsque le degré de déformation de chaque emboutissage est important et que l'épaisseur relative t/D de l'ébauche est faible, elle se plisse. La mesure la plus efficace pour éviter le froissement (et la plus couramment utilisée en production) consiste à utiliser une bague à sertir. La réduction du degré de déformation par emboutissage et l'augmentation de l'épaisseur de l'ébauche peuvent également réduire la tendance au froissement.

Rmise en place

Le froissement ne signifie pas que la déformation du matériau en feuille a atteint la limite car le degré de déformation peut encore être amélioré après des mesures telles que la mise sous pression de l'anneau de bord. Au fur et à mesure que le degré de déformation augmente, la force de déformation augmente en conséquence. Lorsque la force de déformation est supérieure à la capacité de charge de la section dangereuse, la partie étirée sera rompue, comme le montre la figure 1-10. Par conséquent, la capacité de charge de la section dangereuse est la clé pour déterminer si l'emboutissage profond peut se dérouler en douceur.

Si la section dangereuse est rompue pendant dessin profond dépend des propriétés du matériau, du degré de déformation, du rayon de congé du moule et des conditions de lubrification. Dans la pratique de la production, des matériaux avec un indice de durcissement élevé et un faible rapport de rendement sont généralement utilisés pour l'emboutissage profond, et des mesures telles que l'augmentation appropriée du rayon de congé de la matrice convexe et concave, l'augmentation du nombre de fois d'emboutissage et l'amélioration de la lubrification pour éviter le apparition de fissures.

Durcissement

Le processus d'emboutissage est un processus au cours duquel le flan subit une déformation plastique, qui doit s'accompagner d'un écrouissage. Par conséquent, par rapport à l'ébauche, la dureté et la résistance de la pièce obtenue après emboutissage ont augmenté, et la plasticité et la ténacité ont diminué. Grâce au test de grille, on peut voir que la déformation de l'ébauche dans chaque zone pendant le processus d'emboutissage est inégale, de la petite zone de déformation en bas à la zone de déformation principale de la bride de la bouche du cylindre, de sorte que les propriétés de les matériaux déformés après emboutissage sont également irréguliers. La répartition de la dureté de la pièce emboutie augmente progressivement du bas vers la bouche, comme le montre la figure 1-7, et une section dangereuse avec l'écrouissage le plus insuffisant apparaît près du coin arrondi du poinçon. C'est tout le contraire des exigences du processus. Du point de vue du processus, afin d'éviter les fissures pendant le processus de poinçonnage, le durcissement du fond de la pièce d'emboutissage doit être important et le durcissement de la bouche doit être faible.

En raison de l'écrouissage des pièces embouties, sa résistance et sa rigidité sont supérieures à celles du matériau brut, ce qui est bénéfique pour améliorer la durée de vie des pièces embouties. Cependant, lorsque l'emboutissage est dessiné plusieurs fois, la plasticité de la pièce emboutie est réduite et l'ébauche semi-finie est difficile à déformer lorsqu'elle est encore emboutie. Par conséquent, le degré de déformation de chaque fois doit être sélectionné correctement et si la pièce semi-finie doit être recuite pour restaurer sa plasticité. Surtout pour certains métaux à forte capacité de durcissement (acier inoxydable, acier résistant à la chaleur, etc.), vous devez faire plus attention. Par exemple, l'inox 1Cr18Ni9Ti est très sensible à l'écrouissage à froid en déformation plastique. Un petit degré de déformation causera sa dureté et sa résistance. L'augmentation est évidente, il est donc souvent impossible de choisir ce type de flan pour de multiples emboutis profonds.

Cosses

Lorsque la pièce cylindrique est étirée, l'irrégularité régulière à l'extrémité de la bouche de la pièce étirée est appelée une patte. La raison des ergots est l'anisotropie de la tôle. Dans la direction où le coefficient de directivité de l'épaisseur de la plaque est faible, la plaque devient plus épaisse et la hauteur de la paroi du cylindre est plus faible ; dans la direction où le coefficient de directivité de l'épaisseur de la plaque est élevé, l'épaisseur de la plaque change peu et la hauteur de la paroi du cylindre est plus élevée. Lors de l'emboutissage profond, plus le coefficient de directivité plan de la plaque r est grand, plus le phénomène de protrusion est important.