Полное руководство по рисованию глубоких цилиндрических деталей перфорацией

Приблизительное время прочтения: 13 минут

Глубокий рисунок относится к способу штамповки, при котором используется штамп для штамповки плоской заготовки в открытой полой части или для дальнейшего изменения формы и размера открытой полой части. Процесс глубокой вытяжки широко используется в производстве различных промышленных секторов, таких как автомобили, тракторы, инструменты, электроника, аэрокосмическая промышленность и предметы первой необходимости. Это один из основных процессов холодной штамповки. Он может обрабатывать не только вращающиеся детали, но и формы коробок. Детали и другие тонкостенные детали сложной формы показаны на Рисунках 1-1 и 1-2.

В процесс рисования делится по форме заготовки: способ формования из плоской заготовки в открытую полую часть с дном называется плоской (первой) вытяжкой; Формовка от полой детали большого диаметра к полой детали малого диаметра. Метод называется каждой последующей глубокой вытяжкой. Процесс вытяжки разделяется в зависимости от изменения толщины стенки: процесс вытяжки, в котором толщина стенки детали после вытяжки не сильно меняется по сравнению с толщиной заготовки, называется вытяжкой с постоянным утонением; толщина стенки детали после вытяжки такая же, как толщина заготовки. Процесс рисования, который значительно тоньше, называется рисованием прореживанием. В производстве широко используется метод волочения без тонкости. В этом проекте основное внимание уделяется анализу процесса и проектированию пресс-форм.

Этот проект использует конструкцию штампа для волочения цилиндрической части, как показано на рис. 1-3, в качестве носителя и всесторонне обучает читателей определять процесс рисования и предварительную способность к проектированию штампа для волочения.

Название детали: цилиндрическая деталь.

Производственная партия: средняя партия.

Материал: сталь 08Ф.

Толщина: 1,0 мм.

Чертеж деталей: как показано на Рисунке 1-3.

Рисунок процесс деформации и характеристики

На рис. 1-4 показан процесс рисования цилиндрических деталей. Круглая плоская заготовка диаметром D и толщиной t подвергается глубокой вытяжке с помощью волочильного штампа для получения открытой простой круглой детали с прямыми стенками с внутренним диаметром d и высотой h, причем h> (Dd) / 2.

Каким пластическим потоком плоская круглая заготовка под действием формы образует открытую полую деталь? Перенос материала плоской заготовки во время глубокой вытяжки показан на Рисунке 1-5. Если форма не используется, просто удалите часть, заштрихованную треугольником на Рисунке 1-5, затем согните оставшуюся часть узкой полосы по окружности диаметра d и сварите ее, чтобы получить диаметр d и высоту h = ( Dd) / 2. Открытая цилиндрическая деталь со сварным швом по периферии и волнистой горловиной. Это показывает, что необходимо удалить «лишний материал», когда круглая плоская заготовка станет цилиндрической деталью. Однако круглая плоская заготовка не удаляла излишки материала во время процесса глубокой вытяжки, а высота заготовки, полученной путем глубокой вытяжки, была больше h, а толщина стенки заготовки увеличивалась. Следовательно, материал в части, закрашенной треугольником, можно рассматривать только как избыточный материал. Под действием произошел переток и перенос.

Анализ переноса материала во время глубокий рисунок Испытание на сетке может дополнительно проиллюстрировать течение металла во время глубокой вытяжки, как показано на Рисунке 1-6.

Перед глубоким рисованием нарисуйте сетку концентрических окружностей с равным шагом и равными радиальными линиями на круглой плоской заготовке. После глубокий рисунок, вы можете видеть, что сетки в разных областях изменились в разной степени. Далее мы проанализируем течение металла в процессе рисования через изменения сетки.

• Нижняя сетка цилиндрической части в основном сохраняет свою первоначальную форму, что указывает на то, что металл в нижней части пуансона не имеет явной текучести.
• Концентрические окружности с неравными тангенциальными диаметрами преобразуются в параллельные окружности с одинаковой окружностью на стенке цилиндра. Расстояние увеличивается, и чем ближе увеличивается верхняя часть цилиндра, a1> a2> a3>…> a, что указывает на то, что радиальная деформация металла представляет собой деформацию растяжения, а радиальный поток металла ближе к внешнему кругу тем больше.
• Концентрические радиальные линии равного деления в радиальном направлении преобразуются в параллельные вертикальные линии на стенке цилиндра, а вертикальные линии находятся на равном расстоянии от точки b. Это показывает, что тангенциальная деформация - это деформация сжатия, и чем ближе металл к внешней окружности, тем больше тангенциальный поток.
• Как показано на рис. 1-6 (b), если вы возьмете единицу из сетки, она будет веерообразной сеткой до глубокого рисования с площадью A1. После глубокой вытяжки он станет прямоугольной сеткой с площадью A2, что эквивалентно клиновидной прорези, которая протягивает сетку секторов таким же образом. Под действием касательного напряжения сжатия и радиального напряжения растяжения металл вызывает деформацию радиального удлинения и деформацию касательного сжатия, образуя прямоугольную сетку.
• Согласно измерениям, толщина дна немного меньше (обычно игнорируется), а толщина стенки цилиндра постепенно увеличивается от дна к горловине, как показано на Рисунке 1-7, что указывает на то, что горловина цилиндра имеет большая степень деформации и большое количество перенесенного металла. Но поскольку средняя толщина нарисованной части почти равна толщине заготовки, игнорирование небольшого изменения толщины может быть аппроксимировано, поскольку площадь небольшого элемента остается неизменной до и после рисования, то есть A₁= А₂, что свидетельствует о том, что площадь поверхности заготовки и заготовки до и после вытяжки равна.

Кроме того, из-за разной степени деформации и наклепа заготовок твердость каждой части стенки цилиндра по высоте также различается, а твердость горловины детали выше, как показано на рисунке 1- 7.

Таким образом, характеристики деформации во время глубокой вытяжки можно резюмировать следующим образом.

• Материал под пуансоном практически не деформируется и после глубокой вытяжки становится дном цилиндра. Деформация в основном сосредоточена в области плоского фланца на поверхности штампа (кольцевая часть Dd), которая является основной областью деформации при волочении.
• Деформация очага деформации неравномерная. Он сжимается и укорачивается в тангенциальном направлении и растягивается в радиальном направлении. Чем больше он попадает в рот, тем сильнее сжимается и растягивается. Толщина полотна у устья увеличена.

Напряжение и деформация при глубокой вытяжке

Анализируя напряжение и деформацию листа во время процесс рисования, это поможет решить технологические проблемы в чертежной работе и обеспечить качество продукции. В процессе глубокой вытяжки материал имеет разное напряженное и деформированное состояние в разных частях. Цилиндрические детали - это самые простые и типичные детали глубокой вытяжки. На рис. 1-8 показаны напряжения и деформации цилиндрической детали на определенном этапе первого чертежа с держателем заготовки. Значение каждого символа на рисунке следующее.

σ₁, ε₁- радиальные напряжения и деформации;

σ₂, ε₂- напряжения и деформации в направлении толщины;

σ₃, ε₃- напряжения и деформации в тангенциальном направлении.

В зависимости от различных напряженно-деформированных состояний вытянутую заготовку можно разделить на 5 областей: Зона I - фланцевая часть, которая является основной зоной деформации процесс рисования; Зона II - это угол штампа, который является переходной зоной; Ⅲ Зона - пристенная часть цилиндра, играющая роль передающей силы; Зона IV - закругленная часть пуансона, которая также является переходной зоной; Зона V - это дно цилиндра, которое можно рассматривать как не имеющее пластической деформации.

В месте чуть выше угла стенки и дна цилиндра растягивающее напряжение σ₁ генерируется относительно большой, потому что площадь поперечного сечения для передачи тянущего усилия мала. В то же время в этом месте меньше материала, который необходимо перенести, поэтому степень деформации материала очень мала, деформационное упрочнение и прочность материала также ниже. По сравнению с закругленными углами пуансона нет большего сопротивления трению, чем скругленные углы пуансона. Таким образом, во время процесса глубокой вытяжки наиболее серьезным является утонение углов стенки цилиндра и дна, которые становятся самой слабой частью всей детали. Этот раздел обычно называют «опасным». Если напряжение σ₁ на опасном участке превышает предел прочности материала, вытянутый участок там будет треснут. Даже если трещины нет, материал становится слишком тонким в этом месте из-за чрезмерного напряжения, так что заготовка выбрасывается из-за превышения допуска.

Из приведенного выше анализа видно, что основными проблемами качества при глубокой вытяжке являются складки в плоской области фланца и трещины в «опасном участке».

Проблемы в процессе глубокой вытяжки

Морщинка

Во время глубокой вытяжки из-за касательного напряжения сжатия σ₃ материала фланца, когда это сжимающее напряжение достигает определенного уровня, тангенциальное направление листового материала будет изогнутым из-за нестабильности, которая создает волны в тангенциальном направлении вокруг фланца. Непрерывное изгибание формы называется складыванием, как показано на Рисунке 1-9 (а). Когда вытянутый элемент сморщен, материал в зоне деформации фланца более легкого все еще может быть затянут в матрицу, но это вызовет рябь на выходе из заготовки, как показано на Рисунке 1-9 (b), что повлияет на качество заготовки. При сильном сморщивании вытянутая часть будет сломана, потому что материал фланца после смятия не может пройти через зазор между выпуклой и вогнутой матрицами, как показано на Рисунке 1-9 (c). Морщины - одна из основных причин потерь при глубоком рисовании.

Связаны ли складки во время рисования с размером σ₃, а также относительной толщины заготовки t / D и σ₃ связано со степенью деформации чертежа. Когда степень деформации каждого чертежа велика, а относительная толщина t / D заготовки мала, она будет сморщиваться. Самая эффективная мера предотвращения образования складок (и наиболее часто применяемая в производстве) - это использование обжимного кольца. Уменьшение степени деформации при вытяжке и увеличение толщины заготовки также может снизить склонность к образованию складок.

рвзлет

Сморщивание не означает, что деформация листового материала достигла предела, поскольку степень деформации все еще может быть улучшена после таких мер, как давление на краевое кольцо. По мере увеличения степени деформации соответственно увеличивается сила деформации. Когда сила деформации превышает несущую способность опасного участка, нарисованная часть будет сломана, как показано на Рисунке 1-10. Следовательно, несущая способность опасного участка является ключом к определению того, может ли глубокая вытяжка проходить гладко.

Не сломан ли опасный участок во время глубокий рисунок зависит от свойств материала, степени деформации, радиуса галтели формы и условий смазки. В производственной практике для глубокой вытяжки обычно используются материалы с большим индексом упрочнения и малым коэффициентом текучести, а также для таких мер, как соответствующее увеличение радиуса волочения выпуклой и вогнутой формы, увеличение времени вытяжки и улучшение смазки, чтобы избежать возникновение трещин.

Закалка

Процесс волочения - это процесс, при котором заготовка подвергается пластической деформации, которая должна сопровождаться наклепом. Следовательно, по сравнению с заготовкой твердость и прочность заготовки, полученной после волочения, увеличились, а пластичность и ударная вязкость снизились. Посредством теста на сетке можно увидеть, что деформация заготовки в каждой области во время процесса вытяжки является неравномерной, от небольшой области деформации внизу до основной области деформации фланца горловины цилиндра, поэтому свойства Деформированный материал после вытяжки также оказывается неровным. Распределение твердости вытянутой детали постепенно увеличивается от дна к устью, как показано на Рисунке 1-7, и вблизи скругленного угла пуансона появляется опасный участок с наиболее недостаточным наклепом. Это полная противоположность технологическим требованиям. С точки зрения процесса, чтобы предотвратить растрескивание во время процесса штамповки, затвердение нижней части вытяжной части должно быть большим, а затвердение рта должно быть небольшим.

Благодаря деформационному упрочнению глубокой вытяжки ее прочность и жесткость выше, чем у материала заготовки, что способствует увеличению срока службы глубокой вытяжки. Однако при многократном проектировании чертежа пластичность вытянутой детали снижается, и заготовку-полуфабрикат трудно деформировать при ее дальнейшем вытягивании. Поэтому степень деформации каждый раз нужно подбирать правильно, и нужно ли отжигать полуфабрикат для восстановления пластичности. Особо следует уделять больше внимания некоторым металлам с высокой способностью к закалке (нержавеющая сталь, жаропрочная сталь и т. Д.). Например, нержавеющая сталь 1Х18Н9Ти очень чувствительна к деформационному упрочнению при пластической деформации. Небольшая степень деформации обуславливает его твердость и прочность. Увеличение очевидно, поэтому часто бывает невозможно выбрать этот тип заготовки для нескольких глубоких рисунков.

Проушины

Когда рисуется цилиндрическая часть, регулярная неровность на мундштуке нарисованной части называется выступом. Причина ушка - анизотропия листа. В направлении, где коэффициент направленности толщины пластины низкий, пластина становится толще, а высота стенки ствола меньше; в направлении, где коэффициент направленности толщины пластины высокий, толщина пластины меняется мало, а высота стенки ствола больше. Во время глубокой вытяжки, чем больше коэффициент направленности плоскости пластины Δr, тем серьезнее явление выступа.