Вытяжкой называется изготовление полой детали из плоской заготовки путем протягивания заготовки через отверстие матрицы. Протягивание полой заготовки через отверстие матрицы с целью получения изделия меньшего поперечного сечения и большей высоты называется повторной вытяжкой. Вытяжкой получают детали с формой тела вращения (цилиндрические, конические, ступенчатые и т. д.), коробчатой формы, с одной осью симметрии или асимметричные. Детали изготовляют без заданного изменения толщины материала. На рис. 1.63 показаны схемы вытяжки деталей типа стакана из плоской заготовки диаметром D на прессе простого и двойного действия. Под воздействием торца пуансона на заготовку в зоне заготовки, ограниченной диаметром, появляются растягивающие напряжения, что приводит к втягиванию заготовки в матрицу. При протягивании заготовки пуансоном в кольцевую вытяжную матрицу диаметр заготовки D непрерывно уменьшается и к концу операции принимает значение диаметра пуансона d. Схема этого формоизменения заготовки показана на рис. 1.64. В процессе вытяжки этой части материала заготовки, которая ограничена диаметрами D и d, происходит укорачивание элементов в тангенциальном и удлинение в радиальном направлениях. Кольцевая часть заготовки (рис. 1.64, а), заключенная между диаметрами D и d вытягивается в цилиндрическую поверхность стакана диаметром d и высотой Н (рис. 1.64, б). Высота стакана Н больше ширины кольцевой части заготовки h = (D — d)/2. Следовательно, часть объема материала, заштрихованного на рис. 1.64, а, смещается, благодаря чему увеличивается высота стакана. Рассмотрим один элемент (сектор) вытягиваемой заготовки, изображенной на рис. 1.64, в. Если R — радиус заготовки; г — радиус вытяжного отверстия матрицы, то дуга L должна после вытяжки уменьшиться до размеров дуги, а металл, находящийся в заштрихованном участке заготовки, должен переместиться в стенки стакана. При перемещении материала в зоне кольца D — d действуют радиальные растягивающие и тангенциальные сжимающие напряжения. Напряжения сжатия могут вызвать образование складок (гофр). Складкообразование затрудняет или полностью исключает приложенное к заготовке до начала вытяжки усилие прижима.
В период нахождения материала между матрицей и прижимом действующие на него тангенциальные напряжения сжатия н радиальные напряжения растяжения складываются. Это приводит к непрерывному утолщению материала в процессе его течения до входа в матрицу.
На прессах простого действия прижим заготовки осуществляется с помощью пневматической подушки, смонтированной в столе пресса, а на прессах двойного действия — складкодержателем, закрепленным на наружном ползуне пресса. Максимальные сжимающие тангенциальные напряжения испытывает периферийная часть заготовки. По мере приближения сектора к отверстию матрицы тангенциальное сжатие уменьшается, а радиальное растяжение увеличивается. При входе в матрицу материал утоняется под действием изгиба и растяжения при огибании радиусной кромки матрицы. Кольцевой элемент, изгибаемый на закругленной кромке матрицы, при дальнейшей вытяжке переходит в стенку детали, его поперечное сечение вновь становится прямоугольным. Этот изгиб при переходе материала в боковую поверхность стакана сопровождается осевым растяжением и утонением материала. Степень утонения возрастает при уменьшении радиуса вытяжной кромки матрицы и увеличении усилия прижима. Наиболее опасный участок вытягиваемой детали — зона, прилегающая к закругленной части пуансона, так как материал, огибая закругленную кромку пуансона, подвергается изгибу и растяжению. Возникающие в этой зоне напряжения зависят от радиуса закругления кромки пуансона и условий смазывания. Вторая часть местного утонения материала находится в кольцевой зоне заготовки, расположенной непосредственно над закругленной кромкой матрицы. Стенки стакана на участке между радиусами пуансона и матрицы испытывают растяжение, но утоняются значительно меньше, так как они не изгибаются. Если напряжение растяжения превысит величину временного сопротивления материала заготовки, она разрушится в месте наибольшей концентрации напряжений, т. е. в зоне радиусной кромки пуансона. Материал заготовки, находящийся в кольцевой зоне, ограниченной диаметрами , под действием тангенциального сжимающего напряжения утолщается, а при сгибании кромки матрицы утоняется. Размер утолщенной части детали можно определить по формуле S= s 0/575, где S — толщина края вытянутой детали (с фланцем или без фланца), мм; s0 — толщина заготовки, мм; D — диаметр заготовки, мм; d — диаметр вытянутой детали, измеренный по средней линии, или диаметр фланца детали, мм. Основные факторы, обеспечивающие оптимальное проведение процесса вытяжки, отсутствие брака и высокую стойкость инструмента, — правильно выбранный материал заготовки и рациональная конструкция детали. От материала во многом зависит получение качественной детали, так как допустимый коэффициент вытяжки и максимальная глубина вытягиваемого изделия ограничиваются временным сопротивлением материала. Изготовленные вытяжкой детали имеют простую форму. Наиболее простая форма — цилиндрическая. Более сложные формы по трудности изготовления: ступенчатые детали (типа тел вращения), конусные, прямоугольные (коробчатые). Глубину детали и конфигурацию ее отдельных участков следует устанавливать исходя из условий вытяжки. Следует избегать глубоких деталей с широким фланцем, изготовление которых возможно только за несколько операций вытяжки. Радиусы сопряжений дна со стенкой и фланца со стенкой цилиндрических изделий указаны в табл. 1.15. Величина этих радиусов, зависящая от толщины и качества штампуемого материала, влияет на процесс вытяжки. При малых радиусах сопряжений при вытяжке могут произойти разрывы металла. Если вытяжка детали проводится за одну операцию, большое значение имеет величина радиуса сопряжения стенок с фланцем.
