Формоизменяющие операции ХЛШ

оборудование и оснастка при производстве летательных аппаратов
Дисциплина:

по толщине заготовки
Размеры заготовки
Деформирующее усилие при одноугловой гибке
Деформирующее усилие при

размеров заготовок, полученных из листа, полосы или пространственных тонкостенных полуфабрикатов

В отличие от разделительных операций заготовки деформируют пластически, но до разрушения не доводят.

18970—84

18970—84

18970—84

штамповки с целью установлений области их применения и определим основные

или изогнутой заготовки при помощи штампа получается изогнутая пространственная деталь.
Гибка

В машиностроении наиболее широко выполняют гибку в штампах, установленных на кривошипных прессах.

пуансона и матрицы, причем точки приложения сил Р и Q

Силы Р и Q образуют изгибающий момент, достаточный для выполнения формоизменения. В процессе гибки кривизна деформируемого участка заготовки увеличивается, при этом одновременно происходит растяжение внешних и сжатие внутренних слоев.

толщина заготовки. Протяженность зоны пластической деформации при α = 90°

первоначально прямоугольная форма поперечного сечения превращается в трапецеидальную (а), высота

Напряженное состояние зоны пластической деформации при гибке характеризуется нормальными напряжениями σΘ в окружном направлении и нормальными напряжениями σр в радиальном направлении, последние возникают вследствие нажатия продольных слоев заготовки друг на друга

возникают еще нормальные напряжения σа в аксиальном (осевом) направлении. Их

При гибке широкой заготовки (в отличие от гибки на ребро полосы) аксиальные деформации встречают сопротивление соседних, непосредственно примыкающих к элементарному участку слоев металла, вызывая возникновение аксиальных напряжений σа. В зоне растяжения аксиальные напряжения растягивающие, в зоне сжатия — сжимающие (б). Таким образом, при гибке широкой полосы напряженное состояние — объемное.

малы по сравнению с напряжением текучести, поэтому ими можно пренебречь

Значение и характер распределения напряжений, возникающих в зоне пластической деформации, зависят от радиуса кривизны изгибаемой заготовки. В начальной стадии ее радиус кривизны велик, заготовка деформируется только упруго, данная стадия гибки называется упругой. Она хорошо известна из курса «Сопротивление материалов».

заготовки начинают деформироваться пластически, поскольку значение возникающих в этих слоях

При дальнейшем уменьшении радиуса изгиба пластическая зона растет, а упругая, соответственно, уменьшается и при относительном внутреннем радиусе изгиба RB/s < 5 почти все поперечное сечение заготовки находится в пластическом состоянии, начинается пластическая стадия изгиба (б). Происходит заметное смещение нейтральной поверхности в сторону сжатых волокон заготовки, которое увеличивается с уменьшением радиуса изгиба.

упругие деформации заготовки, возникающие после снятия нагрузки, определяют применительно к

размерами, определяют из условия равенства ее длины длине нейтральной поверхности

Для определения длины заготовки контур детали разбивают на прямолинейные и криволинейные участки с постоянными радиусами кривизны. Длину заготовки определяют как сумму длин прямолинейных и криволинейных участков, причем длину криволинейных участков подсчитывают по нейтральной поверхности деформаций:

где li— длина прямолинейных участков;
ρд1 — радиус нейтральной поверхности деформаций криволинейных участков.

нейтральной поверхности, а затем к определению ее длины.
На стадиях упругопластического

Если поперечное сечение толщиной s прямоугольное, то
ρД = RB + s / 2
В рассмотренном случае длину заготовки определяют путем развертки криволинейных участков детали по поверхности, проходящей через центр тяжести ее поперечного сечения.

смещается относительно срединной в сторону сжатых волокон заготовки, причем это

Радиус кривизны нейтральной поверхности напряжений при гибке можно определить из условия равенства наибольших радиальных сжимающих напряжений на этой поверхности:


где 0 – радиус нейтральной поверхности напряжений;
Rн и Rв – наружный и внутренний радиусы изгибаемой заготовки соответственно.

нейтральной поверхности x, которые зависят от относительного радиуса изгиба. Коэффициент

Зная x, можно определить радиус кривизны нейтральной поверхности деформаций:
ρД = RB + x · s
Из приведенных данных следует, что с уменьшением радиуса заготовки Rв поверхности положение нейтральной деформаций смещается в сторону сжатых волокон, она совпадает со срединной поверхностью при Rв  5 · s, так как при этом х = 0,5.

Зная положение нейтральной поверхности деформаций, можно определить длину этой поверхности, а следовательно, и длину заготовки, необходимую для получения изогнутой детали.

трудности, вследствие чего данный вопрос может быть решен лишь приближенно.

Это объясняется тем, что усилие гибки зависит от большого числа факторов, к которым относятся: форма и размеры поперечного сечения заготовки, характеристики ее механических свойств, расстояние между опорами, радиусы скругления пуансона и рабочих кромок матрицы, условий контактного трения и др.

Более того, усилие, необходимое для гибки заготовок в одноугловом штампе, зависит от полноты контакта изгибаемой заготовки, пуансона и матрицы, в связи с чем различают отдельные стадии гибки.

когда заготовка соприкасается – с инструментом только в трех точках

Затем из-за уменьшения радиуса изгиба центральной части заготовки, ее полки отходят от паза матрицы и поворачиваются до упора в боковые грани пуансона (в). Это происходит только при радиусе скругления пуансона меньше радиуса свободного изгиба заготовки, который зависит от материала и расстояния между опорами угла гибки. Например, при α = 90° и L = 10 · s радиус свободного изгиба заготовки из низкоуглеродистой стали RB = 1,6 · s.

с одновременным уменьшением радиуса изгиба центрального участка. Эта стадия заканчивается

В связи с тем, что трудно уловить момент полного соприкосновения заготовки с инструментом, гибка в штампах заканчивается, как правило, приложением дополнительного усилия, в результате чего происходит правка и калибровка изогнутого участка заготовки.
Для практических целей представляет интерес определение усилия гибки на первой и заключительной ее стадиях.

помощью уравнений статики. На этой стадии расстояние между опорами заготовки

где /2 — угол между касательной в точке опоры и направлением силы Рг.

Реакции опор определяют из условия равенства моментов, создаваемых реакций Q и плечом l, и предельного момента пластического изгиба без учета упрочнения:

опоры Q и нормалью, проведенной из центра скругления пуансона к

где L — расстояние между центрами скруглений рабочих кромок матрицы.

Если обозначить r1 = rп + s / 2 и r2 = rм + s / 2, то после преобразований вышеприведенная формула примет вид:

на первой стадии гибки (свободная гибка):
Исследование этой формулы показывает, что

Расчеты по этой формуле показывают, что чем больше расстояние L, тем при большем угле изгиба  усилие гибки достигает своего максимума, после чего остается приблизительно неизменным. Так, например, при L / r = 10 /2 ≈ 78°, а при L / r = 100 /2 = 89°.

значительно большее усилие, чем на предыдущих ее стадиях. В литературе

Экспериментальными исследованиями установлено, что усилие правки следует определять в зависимости от точности угловых размеров деталей, полученных гибкой с последующей правкой. Исходя из этого, усилие правки будет достаточным в том случае, когда дальнейшее его увеличение не приводит к повышению точности угловых размеров детали, т. е. к уменьшению упругих деформаций (пружинения).

изгиба, показали, что усилие правки на порядок больше, чем усилие

усилия q (полученного экспериментально) на площадь проекции контактной поверхности изогнутого

Удельное усилие правки q зависит от толщины заготовки, для сталей 25 и 35 оно составляет 30..100 МПа, чем толще заготовка, тем q больше.
В формуле FK ‒ это проекция контактной поверхности изогнутого участка детали на плоскость, нормальную направлению движения пуансона.

одноугловой гибки заключаются в том, что рабочую поверхность пуансона делают

При малом расстоянии между опорами при первой стадии на заготовке могут появиться отпечатки на контактной поверхности с матрицей. Это объясняется тем, что с уменьшением паза матрицы L увеличиваются реакции опор Q.
Указанное вытекает из анализа формулы:

где Е — модуль упругости.

изгибают одновременно в двух разных поперечных сечениях. Особенности двухугловой гибки

Кроме того, при двухугловой гибке внешние силы приложены к заготовке в двух точках контакта ее с пуансоном, при этом плечо гибки существенно меньше, чем при одноугловой гибке.

при гибке, а также в том, что участок заготовки, находящийся под горизонтальной гранью пуансона, отходит от нее и выпучивается.

гибки. Когда центры скругления рабочих кромок пуансона и матрицы находятся

После совместного решения уравнений (1), (2) и (4) получаем формулу определения усилия для выполнения двухугловой гибки полосы с прямоугольным поперечным сечением:

от угла /2. При /2 = /2, т. е. в

По мере уменьшения угла /2 усилие гибки возрастает и при /2 = 3° и  = 0,2 усилие гибки:

деталь, усилие пресса затрачивается только на преодоление сил трения, возникающих

При необходимости получения деталей повышенной точности по толщине горизонтального участка после гибки предусматривается правка. Усилие правки Рпр определяют как произведение соответствующего удельного усилия правки q на площадь контакта заготовки с опорной планкой штампа FK: