Głębokie tłoczenie blachy

Głębokie tłoczenie blachy

Głębokie rysowanie to proces tłoczenia, podczas którego płaski arkusz przechodzi przez wklęsłą matrycę pod naciskiem stempla w celu utworzenia otwartej, pustej części.Wśród różnych rodzajów elementów blaszanych, głębokie tłoczenie jest często stosowane do obróbki różnych prostych części okrągłych, główek półkulistych i parabolicznych złożonych z większych lub grubszych materiałów.

Proces i wymagania głębokiego tłoczenia

Ogólnie rzecz biorąc, obróbkę głębokiego tłoczenia należy zakończyć przy użyciu matrycy ciągnącej pod ciśnieniem prasy.W normalnych okolicznościach stosuje się obróbkę na zimno, a obróbkę na gorąco stosuje się tylko do głębokiego tłoczenia, formowania grubszych blach o większych wymiarach zewnętrznych lub większych odkształceniach.

1. Proces rysowania

Rysunek przedstawia proces ciągnienia polegający na umieszczeniu okrągłego półwyrobu płaskiego o średnicy D i grubości t w otworze pozycjonującym matrycy i rozciągnięciu go w część cylindryczną.

Podczas procesu głębokiego tłoczenia, ze względu na moment zginający utworzony przez siłę ciągnącą F i szczelinę Z pomiędzy matrycą wypukłą i wklęsłą, wypukła forma przesuwa się w dół, aby zetknąć się z arkuszem, a następnie wywiera nacisk w dół, powodując wygięcie i wklęsłość arkusza i jest prowadzony po zaokrąglonych rogach matryc wypukłych i wklęsłych.Kiedy stempel jest wciągany do otworu matrycy, materiał arkuszowy powoli dzieli się na trzy części: spód, ściankę i kołnierz;gdy stempel w dalszym ciągu opada, dno w zasadzie się nie porusza, a pierścieniowy kołnierz w dalszym ciągu kurczy się w kierunku otworu i jest wciągany do wnęki.

Otwór formy przekształca się w ściankę cylindra, w wyniku czego ścianka cylindra stopniowo się zwiększa, a kołnierz stopniowo kurczy.Na koniec kołnierz jest całkowicie wciągany do otworu matrycy i przekształca się w ściankę cylindra, a proces ciągnienia się kończy.Okrągły arkusz staje się otwartym, pustym cylindrem o średnicy d1 i wysokości h.

2. Analiza deformacji głębokiego tłoczenia

Zgodnie z procesem deformacji ciągnienia można wiedzieć, że proces ciągnienia to proces, w którym pierścieniowy kołnierz stopniowo kurczy się i przepływa w kierunku otworu matrycy, stając się ścianką cylindra.Proces głębokiego tłoczenia jest stosunkowo złożonym procesem odkształcenia plastycznego, a każdą uszkodzoną część włosa można podzielić na kilka obszarów w zależności od warunków odkształcenia.

2.1 Dno cylindra: Okrągła część, w której spód stempla dociska się i styka ze środkową powierzchnią arkusza, jest dnem.Podczas procesu ciągnienia obszar ten zawsze zachowuje płaski kształt i wokół niego działa równomierne naprężenie promieniowe.Można uznać, że nie ma odkształcenia plastycznego lub istnieje niewielki obszar odkształcenia plastycznego, a materiał dna przenosi siłę stempla na ściankę cylindra, powodując wygenerowanie osiowego naprężenia rozciągającego.

2.2 Część kołnierzowa: Obszar pierścieniowy matrycy to kołnierz, który jest głównym obszarem odkształceń podczas głębokiego tłoczenia.Podczas głębokiego tłoczenia materiał kołnierza wytwarza promieniowe naprężenia rozciągające w wyniku siły ciągnącej., gdy materiały kurczą się i płyną w kierunku otworu matrycy, materiały ściskają się nawzajem, wytwarzając styczne naprężenie ściskające 3. Jego funkcja jest podobna do przeciągania sektorowej części półwyrobu F przez wyimaginowany rowek w kształcie klina, aby stać się odkształcenie F, jak pokazano na rysunku.

Gdy kołnierz jest duży, a materiał arkuszowy jest cienki, część kołnierza straci stabilność z powodu stycznych naprężeń ściskających podczas rozciągania, tworząc tak zwane „zjawisko marszczenia”.Dlatego do dociśnięcia kołnierza często używa się pustego uchwytu. Dociśnij krawędź.

2.3 Ściana prosta: Jest to odkształcony obszar, który powstaje w wyniku przenoszenia przepływu materiału części kołnierza w wyniku ściskania stycznego, rozciągania promieniowego i skurczu i zasadniczo nie ulega już większym odkształceniom.Gdy ciągnienie jest kontynuowane, odgrywa on rolę przenoszenia siły ciągnącej stempla na kołnierz.Sam prosty materiał ścienny przenosi jednokierunkowe naprężenia rozciągające podczas przenoszenia siły ciągnącej, jest nieco wydłużony wzdłużnie i nieco grubszy.Następuje przerzedzenie.

2.4 Zaokrąglona część narożna wklęsłej matrycy: część przejściowa, w miejscu styku kołnierza i ścianki cylindra.Odkształcenie materiału jest tutaj bardziej skomplikowane.Oprócz tego, że ma te same właściwości co część kołnierzowa, to znaczy jest poddawana promieniowym naprężeniom rozciągającym i stycznym naprężeniom ściskającym.Nosi również wklęsłe grube naprężenia ściskające powstałe w wyniku wytłaczania i zginania filetu matrycy.

2.5 Zaokrąglona część stempla: część przejściowa, w miejscu styku prostej ścianki i dna cylindra, poddawana jest naprężeniom rozciągającym w kierunku promieniowym i stycznym, a gruby kierunek jest poddawany wyciskaniu i zginaniu zaokrąglonego część stempla w celu wytworzenia naprężenia ściskającego.Podczas procesu ciągnienia kierunek promieniowy ulega wydłużeniu, a grubość zmniejsza się.Najpoważniejsze pocienienie występuje na połączeniu zaokrąglonego narożnika stempla ze ścianą lufy.

Kiedy rozpoczyna się ciągnienie, znajduje się ono pomiędzy matrycą wypukłą i wklęsłą, więc trzeba przenieść mniej materiału.Stopień odkształcenia jest niewielki, stopień hartowania na zimno jest niski, a na zaokrąglonych rogach stempla nie występuje korzystne tarcie.Obszar, który musi przenieść siłę ciągnącą, jest mały.Dlatego ta część stała się „niebezpieczną sekcją”, która najprawdopodobniej pęknie podczas głębokiego tłoczenia.

3. Zmiany grubości ścianek części głęboko tłoczonych

Na zdjęciu widać nierówną grubość ścianek głęboko tłoczonych części.Na zdjęciu widać zmianę grubości ścianki głowicy eliptycznej ze stali węglowej podczas ciągnienia, natomiast na zdjęciu widać zmianę grubości ścianki cylindra kołnierzowego przy zastosowaniu półfabrykatu.

4. Wymagania procesowe dotyczące głębokiego tłoczenia

Proces głębokiego tłoczenia można stosować do obróbki części o skomplikowanych kształtach i otrzymywania cienkościennych części o kształtach cylindrycznych, schodkowych, stożkowych, kwadratowych, kulistych i różnych nieregularnych.Jednak dokładność obróbki części głęboko tłoczonych jest powiązana z wieloma czynnikami, takimi jak właściwości mechaniczne i grubość materiału, struktura formy i dokładność formy, liczba i kolejność procesów itp. Dokładność części głęboko tłoczonych na ogół nie jest wysoka, a odpowiednia dokładność jest poniżej poziomu IT11.

Jednocześnie, ze względu na wpływ odkształcenia głębokiego tłoczenia, przetwarzalność części głęboko tłoczonych bezpośrednio wpływa na to, czy część może być wykorzystana w najbardziej ekonomiczny i prosty sposób.Jest przetwarzany metodą głębokiego tłoczenia, a nawet wpływa na to, czy część może być przetwarzana metodą głębokiego tłoczenia.Wymagania procesowe dla części głęboko tłoczonych są następujące.

Dokładność konstrukcji i formy, liczba procesów i kolejność procesów itp. Dokładność produkcji części głęboko tłoczonych na ogół nie jest wysoka, a odpowiednia dokładność jest poniżej poziomu IT11.Jednocześnie, ze względu na wpływ odkształcenia głębokiego tłoczenia, przetwarzalność części głęboko tłoczonych bezpośrednio wpływa na to, czy część może być wykorzystana w najbardziej ekonomiczny i prosty sposób.Jest przetwarzany metodą głębokiego tłoczenia, a nawet wpływa na to, czy część może być przetwarzana metodą głębokiego tłoczenia.Wymagania procesowe dla części głęboko tłoczonych są następujące.

4.1 Kształt głęboko tłoczonych części powinien być tak prosty i symetryczny, jak to tylko możliwe.Projektując części głęboko tłoczone, należy wziąć pod uwagę technologię obróbki części głęboko tłoczonych i w miarę możliwości przyjąć formę łatwiejszą do formowania i spełniającą wymagania użytkowe.Zdjęcie przedstawia klasyfikację ze względu na stopień trudności głębokiego tłoczenia.Na rysunku trudność formowania różnych typów części głęboko tłoczonych wzrasta od góry do dołu.

Trudność podobnych głęboko tłoczonych części wzrasta od lewej do prawej.Wśród nich: e oznacza minimalną długość prostej krawędzi, f oznacza maksymalny rozmiar części głęboko tłoczonej, a oznacza długość krótkiej osi, a 6 oznacza długość długiej osi.

4.2 W przypadku cylindrycznych części ciągnionych z kołnierzami, podczas rysowania za pomocą półfabrykatu, najbardziej odpowiedni kołnierz mieści się w następującym zakresie:

4.3 Głębokość rysowania nie powinna być zbyt duża (tzn. H nie powinna być większa niż 2d).Jeśli można go narysować jednorazowo, jego wysokość powinna wynosić:

4.4 W przypadku części ciągnionych cylindrycznie promień zaokrąglenia r pomiędzy dnem a ścianą powinien odpowiadać ra>t, a promień zaokrąglenia pomiędzy kołnierzem a ścianą r>2t.Z punktu widzenia warunków sprzyjających odkształceniom najlepiej przyjąć r ≈(3~5)t, r≈(4~8)t.Jeśli r (lub r) > (0,1 ~ 0,3) t, można dodać kształtowanie.

Forma konstrukcyjna matrycy rysunkowej i jej wybór

Chociaż kształty części do głębokiego tłoczenia są zróżnicowane, konstrukcja matryc ciągnących jest stosunkowo ustandaryzowana.W zależności od warunków pracy ciągarki i użytego sprzętu, konstrukcje matryc ciągnących są również różne.Przyjęcie struktury matrycy ciągnącej wymaga z reguły niezbędnych obliczeń procesu, a następnie można odpowiednio wybrać plan procesu ciągnienia.

Obróbkę głębokiego tłoczenia można przeprowadzić na zwykłej prasie jednostronnego działania lub na prasie dwu- lub trzyakcyjnej.Wykrojniki pracujące na prasach jednostronnego działania można podzielić na dwa rodzaje: wykrojniki po raz pierwszy oraz wykrojniki po raz pierwszy i kolejne.W zależności od tego, czy stosuje się zaślepkę, można ją podzielić na dwa typy: z zaślepką i bez zaślepki.Ze względu na rodzaj prasy można ją podzielić na tłoczniki stosowane na prasach jednostronnego działania, tłoczniki stosowane na prasach dwustronnego działania itp.

1. Pierwsza kostka do rysowania

Zdjęcie przedstawia pierwszą matrycę do głębokiego tłoczenia bez uchwytu krawędziowego.Podczas rysowania najpierw umieść płaski półwyrób w płycie pozycjonującej na matrycy, a stempel przesuwa się w dół napędzany suwakiem prasy, wciskając zły materiał w matrycę, aż cały zły materiał zostanie wciągnięty do matrycy i wykonany.Górny koniec głęboko tłoczonego przedmiotu przekracza pierścień zgarniający.Kiedy suwak prasy przesuwa stempel w górę, pierścień zgarniający zdrapuje obrabiany przedmiot ze stempla, aby zakończyć proces głębokiego tłoczenia.

Pierwsza matryca ciągniona bez uchwytu krawędziowego jest zwykle używana do płytkich części ciągnących o małej głębokości tłoczenia, które można prasować za jednym razem.Gdy stempel jest mały, ogólną konstrukcję można przyjąć i zamocować za pomocą płyty mocującej stempel.Aby przedmiot nie przylegał ściśle do stempla, należy na stemplu zaprojektować otwory wentylacyjne.

Rysunek a przedstawia zwykłą matrycę wklęsłą z płaskim końcem i łukami, która nadaje się głównie do obróbki dużych części.Zdjęcie b przedstawia zwężający się otwór matrycy, a zdjęcie c przedstawia wklęsły otwór matrycy o ewolwentowym kształcie.Nadają się do obróbki małych części.Ponieważ struktura matrycy na rysunku bc pokazuje podczas rysowania zakrzywiony kształt przejściowy półfabrykatu, rozmiar wzrasta.

Zdolność przeciwdziałania niestabilności, siła wylotu matrycy na strefę odkształcenia półfabrykatu pomaga również w wytwarzaniu stycznego odkształcenia ściskającego, zmniejszając opór tarcia i odporność na odkształcenie zginające, co jest korzystne w przypadku odkształceń głębokiego tłoczenia i może poprawić jakość części , ale przetwarzanie jest dłuższe.

Zdjęcie b przedstawia pierwszy głęboki rysunek z elastycznym pierścieniem brzegowym.Elastyczny pierścień krawędziowy jest montowany na górnej formie.Kiedy stempel przesuwa się w dół, zły materiał jest mocno dociskany pod działaniem siły sprężyny, tak że podczas procesu ciągnienia zły materiał znajduje się blisko części wklęsłej.

Ze względu na ograniczoną przestrzeń górnej formy nie można instalować grubych sprężyn, dlatego ten typ formy nadaje się tylko do ciągnienia części pod niskim ciśnieniem.Zwykle stosuje się go do rysowania przedmiotów z cienkich materiałów, o małej głębokości i łatwo marszczących się.

Podczas rysowania przedmiotu o dużej głębokości wymagana jest większa sprężyna (lub guma), a jej montaż jest trudny, jeśli sprężyna jest nadal umieszczona w górnej części formy.Można zatem zastosować konstrukcję zamontowaną w dolnej części, która ułatwi regulację siły docisku blanku.

2. Forma do głębokiego tłoczenia za każdym razem po pierwszym razie

Rysunek a przedstawia pierwszy i kolejne głębokie rysunki bez pustego uchwytu.Może wyciągać półprodukty, które zostały głęboko tłoczone do określonego rozmiaru, a następnie ponownie je głęboko tłoczyć.Ogólnie rzecz biorąc, można go stosować w zastosowaniach, w których stopień odkształcenia nie jest duży, a grubość ścianek ciągnionych części musi być jednakowa.

I zapewnij dokładność średnicy i wymiarów detali przy niewielkim przerzedzeniu.W przypadku tego rodzaju formy, zwykle w celu uniknięcia strat tarcia, długość części roboczej o prostej ściance wklęsłej formy musi zostać maksymalnie zmniejszona.

Rysunek b przedstawia konstrukcję matrycy ciągnącej po raz pierwszy i kolejne dla części cylindrycznych z pierścieniami krawędziowymi.Pozycjoner 11 ma konstrukcję typu tulejowego i pełni jednocześnie funkcję dociskania krawędzi i pozycjonowania.Siła docisku jest wytwarzana przez siłę cylindra przenoszoną przez kołek wypychający 13.

Aby zapobiec zmarszczkom podczas głębokiego tłoczenia materiału, można regulować położenie sworznia wypychacza granicznego 3 w celu regulacji ciśnienia.Wielkość siły krawędziowej może utrzymać równowagę siły uchwytu krawędziowego, zapobiegając jednocześnie zbyt mocnemu zaciśnięciu złego materiału.

Proces pracy formy polega na tym, że suwak stempla przesuwa się w górę, forma jest otwierana, a kołek wypychający 13 podnosi pozycjoner 11 do stempla 1 poprzez płytkę mocującą 12 pozycjonera pod działaniem cylindra prasy.

Powierzchnie czołowe są wyrównane.W tym momencie wyciągnięty półfabrykat jest wkładany w zewnętrzny pierścień pozycjonera 11. Suwak prasy zaczyna przesuwać się w dół.Wypychacz krańcowy 3 zaczyna stykać się z górną powierzchnią końcową płytki mocującej 12 pozycjonera. W tym samym czasie matryca 2 zaczyna również stykać się z górną powierzchnią końcową pozycjonera 11, a gdy prasa

Gdy suwak stopniowo przesuwa się w dół, kołek wypychacza granicznego 3 stopniowo dociska płytkę mocującą 12 pozycjonera, a matryca 2 i pozycjoner 11 współpracują, aby stopniowo wciągać półprodukt w gotowy produkt.Po zakończeniu rysowania, kołek wypychający 13 popycha element pozycjonujący 11 tak, aby zrównał się z górną powierzchnią końcową stempla 1 pod działaniem cylindra prasującego.Jednocześnie młotek 7 wyrzuca wyciągnięte części z wnęki formy żeńskiej 2.

W przypadku części głębokotłoczonych o średnicy d ≤ 100 oraz części głębokotłoczonych z kołnierzami lub o skomplikowanych kształtach, w celu ułatwienia głębokiego tłoczenia, należy zwrócić uwagę na prawidłową zależność kształtu i wielkości wykrojników w poprzednim i kolejnych procesach, tak aby kształty i rozmiary stempli wykonanych w poprzednich procesach były prawidłowe.Kształt półwyrobu sprzyja formowaniu w kolejnych procesach.Zależność między wymiarami każdego procesu ciągnienia a promieniem zaokrąglenia pokazano na rysunku a, gdzie t jest grubością materiału.

W przypadku dużych i średnich cylindrycznych części do głębokiego tłoczenia o średnicy d>100, w przypadku kilku pierwszych rysunków i głębokiego tłoczenia przed ostatecznym formowaniem, w narożach cylindrów często stosuje się konstrukcję połączenia pod kątem 45, aby uniknąć nadmiernego materiału na zaokrąglone rogi.Jest cieńszy i sprzyja głębokiemu rysowaniu.Taka struktura nie tylko ułatwia lokalizację włosa w kolejnym procesie, ale także ogranicza powtarzające się zaginanie i układanie włosa, poprawia warunki deformacji materiału podczas głębokiego tłoczenia oraz ogranicza przerzedzenie materiału.

Pomocne jest poprawienie jakości ścianek bocznych części tłoczonych.Należy jednak zwrócić uwagę, aby w następnym procesie ciągnienia średnica dna powinna być równa średnicy zewnętrznej stempla.Zależność pomiędzy promieniem zaokrąglenia stempla i wklęsłej matrycy a promieniem zaokrąglenia pierścienia krawędziowego w procesie przednim i tylnym pokazano na rysunku b.Pokazywać.

3. Matryca do prasy dwustronnego działania

Podczas korzystania z prasy o podwójnym działaniu do głębokiego rysowania, zewnętrzny suwak dociska krawędź, a wewnętrzny suwak rysuje głęboko.Części głęboko tłoczone pokazane na rysunku a są bezpośrednio wycinane i wyciągane z pasków i przetwarzane za pomocą prasy ciągnącej o podwójnym działaniu.

Rysunek b jest schematycznym diagramem struktury formy powyższych części.Po ustawieniu paska za pomocą kołka pozycjonującego 2, uchwyt półwyrobu 7 i dolna podstawa matrycy 1 współpracują ze sobą, aby wykonać wykrojenie.Wypukły rysunek 4 i wklęsły kształtownik 3 zostają wyrzucone.Bloki 6 współpracują ze sobą, aby wyciągnąć i ukształtować zły materiał po wykrojeniu.Na koniec kołek wypychający 5 napędza blok wypychacza 6, aby wypchnąć wyciągnięte części z wnęki wklęsłej matrycy ciągnącej 3.