Глубокая вытяжка — процесс, при котором из плоской заготовки получают полую деталь любой формы. Формообразование представляет собой результат пластической деформации, сопровождаемой смещением значительной части обрабатываемого металла по высоте изделия. При большой степени деформации и малой толщине исходного материала возникает неблагоприятное напряженно-деформированное состояние, что приводит к образованию гофр, трещин, разрывов металла.
Детали, получаемые глубокой вытяжкой, в зависимости от их формы подразделяют на три группы: 1) осесимметричные (цилиндрические, конические, ступенчатые, криволинейные и т. д.);
2) коробчатые;
3) сложные несимметричные.
Такие детали получают двумя способами:
1) глубокой вятяжкой без утонения стенки.
2) глубокой вытяжкой с утонением стенки.
При глубокой вытяжке без утонения стенки процесс осуществляется посредством непрерывного перемещения пуансона с заготовкой в матрицу, в результате чего внешний диаметр заготовки непрерывно уменьшается. Степень деформации по высоте образующей части цилиндра непрерывно возрастает и максимальна на его торце. Неравномерность деформации обусловливает и неравномерность наклепа по высоте детали.
Толщины исходной заготовки и полученного изделия различны, причем толщина дна изделия близка к толщине заготовки, а в местах перехода донной части к боковой стенке образуется утонение (10—25 %), у торца изделия —утолщение (15—25 %). Толщина стенки у торца для I детали без фланца а для детали с фланцем где и si —толщина стенки у торца детали без фланца и с фланцем; г — коэффициент; I —толщина заготовки; D3 —диаметр заготовки; D — внешний диаметр детали; диаметр фланца. Величина утонения перехода от дна к стенке связана с радиусом закругления углов матрицы, степенью деформации, зазором между матрицей и пуансоном, усилием прижима заготовки и условиями контактного трения.
Глубокая вытяжка с утонением стенки характеризуется наряду с изменением толщины исходного материала уменьшением наружного и внутреннего диаметров заготовки.
При разработке технологии вытяжки с утонением вычисленный объем листовой заготовки должен быть на 15—20 % больше объема изделия (припуск на обрезку).
Число операций определяется в зависимости от степени деформации, где F и f2 — поперечное сечение до и после деформации, мм.; и I — толщина стенки до и после деформации, мм; т — коэффициент вытяжки.
Высота вытянутой детали где d — внутренний диаметр детали. При глубокой вытяжке цилиндрических деталей диаметр заготовки можно определить несколькими способами, используя равенство площадей заготовки и готовой детали (при вытяжке деталей без утонения стенки) или равенство объемов заготовки и готовой детали (при глубокой вытяжке деталей с утонением стенки).
При применении способа расчета по равенству площадей заготовки и готовой детали учитывается и припуск на обрезку. Вычисление площади детали осуществляется путем ее разделения на простые геометрические элементы в зависимости от ее формы.
Сумма вычисленных площадей отдельных элементов изделия определяет площадь заготовки.
Способ расчета D3 по равенству объемов исходной заготовки V3 и готовой детали Уд с учетом необходимого объема на обрезку используется при вытяжке с утонением стенки. Объем вытянутой детали определяется разницей между объемами внешнего и внутреннего цилиндров: где s — толщина заготовки, мм. Определение степени деформации и коэффициента вытяжки. В зависимости от соотношения между высотой и диаметром детали, а также толщины листовой заготовки вытяжка может быть осуществлена за один или несколько переходов. Определение числа переходов — одна из самых ответственных задач для технолога, который должен учитывать следующие основные показатели: коэффициент вытяжки где D —диаметр детали, мм.
Допустимая величина коэффициента вытяжки зависит от формы и размеров детали, ее механических свойств, состояния поверхности заготовки, толщины исходного материала, геометрической формы пуансона и матрицы, способа вытяжки (с прижимом или без прижима), смазочного материала и т. д.
В табл. 8.4 приведены оптимальные допустимые коэффициенты вытяжки для цилиндрических деталей без фланца (при вытяжке с прижимом) в зависимости от толщины заготовки для сталей 08, ЮГ и 18Г. При этом малые значения т необходимо использовать при малых радиусах кромок (г — 4-H8S), а большие значения — при больших радиусах кромок (г = 8 ч- 15s).
Таблица 8.4 Коэффициент глубокой вытяжки т для деталей без фланца При вытяжке низкоуглеродистых сталей, холоднокатаного алюминия коэффициент вытяжки должен быть увеличен на 1,5— 2,0 %, а при вытяжке сталей 05, 08, 10, алюминия и других материалов он должен, быть уменьшен на 1,5—2 % по сравнению со значениями, приведенными в табл. 8.4.
В случае использования промежуточного отжига коэффициент вытяжки для каждой следующей операции увеличивают на 2,5— 5 %.
На практике в некоторых случаях вытяжка может быть осуществлена без прижима. Прижим рекомендуют, когда соблюдается условие
При проведении технологических расчетов наряду с определением числа отдельных переходов необходимо вычислить высоту цилиндрической детали по переходам. Используемые для этой цели формулы приведены в табл. 8.5.
Определение усилия вытяжки и прижима. Инженерные расчеты при определении усилия прижима основываются на том, что допустимые напряжения в опасных сечениях должны быть меньше напряжения разрушения деформируемого материала.
