Сидельников С.Б. и др. Теория процессов кузнечно-штамповочного производства. Практикум

Подождите немного. Документ загружается.

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-21-

100 %

−

ε=

;

– коэффициентом укова

= =

где

– площадь поперечного сечения до и после протяжки;

– дли-

на до и после протяжки.

Расчет формоизменения при протяжке бруса можно проводить различ-

ными способами. Один из алгоритмов такого расчета приведен в работе [5

], на

основании которого разработана имитационная модель процесса протяжки [6

которая не учитывает бочкообразования боковой поверхности, то есть

предполагается, что деформация равномерная, и принимается осредненная

ширина сечения заготовки. Начальные подачи в проходе принимаются оди-

наковыми по абсолютной величине и равными



Формоизменение поперечного сечения за проход зависит только от

двух величин: относительной подачи φ и относительного обжатия ε:

àϕ=

( )/

àààε= −

где а

– исходный размер квадратного сечения заготовки; а

– конечная высо-

та поковки при прокатке.

Для получения качественной поковки по схеме квадрат – пластина –

квадрат необходимо выполнить ряд требований, часть из которых наклады-

вает ограничения на относительное обжатие ε: при ограниченной ширине

бойка

металл не должен вытекать за боек. Следовательно, максимально

допустимое обжатие зависит от отношения

/Âà

β=

;

êê

Âà

β=

, а также

относительной подачи φ. Максимальное обжатие определяем по следующим

формулам:

() 0

0,261 1,58( 0,65) 1,3( 0,8) 1,12( 0,65)

ìà

ε = − ϕ− + β − − ϕ− +

3,52( 0,65) ( 0,8) 1,76( 0,8) ;ϕ− ⋅β− − β−

()

0,164 0,91( 0,65) 0,764( 0,825) 0,08( 0,65)

ìà ê

ε = − ϕ− + β − − ϕ− +

0,960( 0,65) ( 0,825) 0,72( 0,825)

êê

+ ϕ− ⋅β− − β−

Полученные значения

сравнивают с расчетными ε. В случае, если

> ε, ковку можно осуществлять.

Ограничения для минимального шага подачи обусловлены неустойчи-

вым деформированием в процессе обжатия. В тех случаях, когда

35.0/2 ≤∆h



происходит формирование зажимов.

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-22-

При ковке по схеме квадрат – пластина – квадрат после первого про-

хода должно выполняться условие

2/ ≤

, где

– ширина и высота

полосы. Несоблюдение этого условия ведет к искривлению полосы на втором

проходе после кантовки на угол 90

Максимально допустимое обжатие

ìg

в первом проходе при

bh=

зависит только от относительной подачи ϕ:

0,432 0,075( 0,5) 0,072( 0,5)

ìg

ε = − ϕ− + ϕ−

В случае невозможности осуществить ковку в один переход с относи-

тельным обжатием

hhε=∆

, ковку производят в два или несколько пере-

ходов. При условии равенства обжатий в переходах относительное обжатие

ï åð

в каждом переходе можно найти по формуле

1 (1 )

ï åð

ε = − −ε

где n – число переходов.

В результате первого прохода ширина полосы увеличивается. Относи-

тельную ширину полосы

/ab

после прохода квадрат – пластина опре-

делим по формуле

1,023 0,047( 0.4) 0,245( 0,1) 0,026( 0,4)ν= + ϕ− + ε− − ϕ− +

0,518( 0,4) ( 0,1) 0,166( 0,1)+ ϕ− ⋅ ε− + ε−

Находим среднюю ширину полосы после прохода квадрат – пластина:

ba=ν⋅

Высоту полосы определим по формуле

(1 )

ha= −ε

Вычислим уков для первого перехода по выражению

1,094 0,048( 0,6) 0,893( 0.12)

0,22( 0,6) 0,488( 0,6)( 0,12) 0,899( 0,12) .

Ó = − ϕ− + ε− +

+ ϕ− − ϕ− ε− + ε−

Определим уков У

за весь переход квадрат – пластина – квадрат:

1,163 0,091( 0,5) 1,826( 0,1)

Ó = − ϕ− + ε− +

0,053( 0,5) 1,113( 0,5)( 0.1) 1,871( 0,1)+ ϕ− − ϕ− ε− + ε−

Находим сторону квадратного сечения после перехода пластина –

квадрат:

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-23-

aaÓ=

Таким образом, в первом проходе заготовку обжимаем на высоту по-

лосы h

, во втором проходе до высоты а

, при этом за два прохода получаем

квадратное сечение. В случае необходимости нескольких переходов расчет

повторяем, при этом сформированные в первом переходе размеры квадрата

принимаем за исходные.

Зная величины укова по переходам, общий уков находим как их про-

изведение по формуле

123

...

Ó ÓÓÓ Ó

=⋅⋅

При многопроходной протяжке бруса квадратного сечения для полу-

чения качественной поковки с меньшим квадратным сечением наиболее при-

емлема ковка по схеме квадрат – пластина – квадрат и т. д. (рис. 5.2

Рис. 5.2. Схема протяжки бруса

После первого прохода получается пластина с сечением, близким к

прямоугольному с шириной

и высотой

. Второй проход на квадратное

сечение осуществляется после кантовки пластины (поворот вокруг продоль-

ной оси на 90°) и тогда высотой пластины станет её ширина, т. е.

, а шири-

ной –

. Два прохода составляют переход.

Формоизменение поперечного сечения за проход зависит от относи-

тельной подачи

lBψ=

и относительного обжатия:

−

ε=

где

– величина подачи;

– ширина заготовки;

– высота заготовки

до и после прохода.

Величина подачи

ограничивается шириной бойка

или принятым

коэффициентом уширения

, который рассчитывается по формуле

1,1 0, 74f = ψ−

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-24-

для отношения

1=BH

и по формуле

0,37 0,042f = ψ−

для отношения

2HB=

Относительное обжатие

при многопроходной протяжке ограничи-

вается коэффициентом перехода

BHϕ=

, который не должен превышать

значение, равное двум, т. е.

2ϕ≤

Здесь

– ширина и высота пластины после прохода или высо-

та и ширина пластины после кантовки.

При протяжке бруса по указанной схеме относительное обжатие ε

должно быть меньше 50 %.

Процесс протяжки характеризуется величиной укова

, которую

можно определить по выражению

Ó FF=

где

– площади сечения бруса до и после прохода.

Кроме того, величину укова можно вычислить по формулам

)1(1

−−

или

ϕε

)1(

−

=У

При многопроходной протяжке общий уков У

об

равен произведению

коэффициентов укова по проходам, т. е.

...

îá ê

Ó ÓÓ Ó= ⋅ ⋅⋅

При ковке бруса по схеме квадрат – пластина – квадрат уковы в каж-

дом проходе принимаются равными, т. е.

об

УУУ ==

, и величину обжа-

тия

также принимают примерно равными в каждом проходе.

При протяжке бруса уменьшается высота (

HH <

), увеличивается

длина (

LL >

) и ширина (

BB >

). Длину бруса после прохода можно опре-

делить по формуле

10i

L LÓ= ⋅

а ширину пластины после прохода по формуле

BB B



⋅ε

= +



−ε



5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-25-

Здесь

– коэффициент интенсивности уширения и величина об-

жатия в данном проходе.

Длину бруса после нескольких проходов определяют по выражению

обк

УLL ⋅=

Далее можно найти параметры протяжки

, ε, φ, т. е.

(1 )

Óf

−

ε=

−

= −

⋅ε

ε= −

⋅ϕ

(1 )Ó

ϕ=

−ε

−

= −



−⋅



⋅ϕ



При проектировании процесса ковки бруса по схеме квадрат – пла-

стина – квадрат необходимо исходить из следующего.

Если размеры исходного и конечного сечения бруса таковы, что об-

щий уков будет составлять более 1,6, то в этом случае принимают следую-

щие ограничения:

0,5ε<

2ϕ=

1 îá

ÓÓ=

При общем укове меньше чем 1,6 принимают

об

УУ =

и во избежа-

ние значительной неоднородности деформации по ширине относительную

величину подачи

берут равной 1 и определяют

, а затем и все парамет-

ры ковки, причем относительную подачу

во втором проходе определяют

по графику

)( BHff =

(рис. 5.3).

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-26-

Рис. 5.3. Графическая зависимость коэффициента интенсивности уширения

от параметров протяжки

Расчет параметров ковки ведут в следующей последовательности.

1. По начальным и конечным размерам бруса определяют величину

общей уковки

об

У =

2. Если

об

больше, чем 1,6, то принимают коэффициент перехода

2ϕ=

, а величину уковки в первом и втором проходах

об

УУУ ==

3. Определяют площадь поперечного сечения пластины после первого

прохода:

F ==

4. Так как по условию ковки

2BHϕ= =

, то

2HB =

, тогда

1 11 1

2F BH H=⋅=

Из этого следует, что

H =

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-27-

5. Определяют величину обжатия

в первом проходе:

−

ε=

6. Находят

и рассчитывают относительную подачу ψ

в первом про-

ходе:

0,74

1,1

f +



ψ=





7. Определяют величину подачи:

1 01 01

lB A= ψ= ψ

8. Определяют ширину пластины

после прохода и сравнивают с

полученной по п. 4.

9. Определяют длину пластины:

1 01

L LÓ= ⋅

10. Определяют величину обжатия

во втором проходе:

−

ε=

11. Вычисляют коэффициент интенсивности уширения

во втором

проходе.

12. Находят величину относительной подачи ψ

0,042

0,37

f +



ψ=





и подачу

во втором проходе:

2 21

lH=ψ⋅

13. Находят ширину бруса после второго прохода













−

= 1

HВ

и сравнивают с размером

14. Находят длину бруса

после второго прохода

УLL

⋅=

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-28-

1. Рассчитать параметры ковки при протяжке бруса квадратного сече-

ния на квадрат меньшего сечения за один переход, т. е.

2. Для практического применения предлагается по заданному вариан-

ту исходных данных (табл. 5.1

) рассчитать по приведенной методике пара-

метры процесса протяжки; определить с помощью программы PROT такие

величины, как ширину бойков

, шаг подачи



и высотное обжатие ε, при

которых обеспечивается получение поковки заданных размеров.

Исходными данными для расчета по модели (программа PROT) явля-

ются: размер квадратной заготовки

и конечный размер поковки

. При

использовании имитационной модели такие величины, как ширина бойка

шаг подачи



и относительное обжатие ε выбираются пользователем и ог-

раничены параметрами модели. Так, например, максимальная ширина бойка

не должна превышать 100 мм. В зависимости от этого выбирают величину

подачи заготовки под бойки.

В ходе расчетов по модели в соответствии с приведенной методикой

последовательно определяют относительную ширину полосы, среднюю ши-

рину после прохода, высоту полосы после первого прохода, уков для первого

прохода и общий уков и, наконец, конечный размер а

. При невыполнении

ограничений, описанных выше, на экране дисплея появляются сообщения и

предлагается повторить расчеты при других варьируемых параметрах про-

цесса. Далее сравнивают рассчитанный размер квадрата с заданным конеч-

ным размером поковки и в случае их равенства заканчивают расчет. В про-

тивном случае изменяют один из варьируемых параметров, например

величину обжатия, и повторяют расчеты до тех пор пока, размер поковки не

совпадет с заданным с учетом допуска в пределах

2 мм.

Таблица 5.1

Вариант

, мм

300

350

400

450

400

350

300

400

450

350

300

100

400

110

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ БРУСА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Задание



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-29-

Окончание табл. 5.1.

450

120

500

125

450

130

450

135

100

400

140

100

350

145

102

350

150

106

400

155

110

450

160

115

500

170

120

550

180

125



Теория процессов ковки и штамповки. Практикум

-30-

Прошивку подразделяют на открытую и закрытую (рис. 6.1) [7]. При

открытой прошивке (рис. 6.1, а

) боковая поверхность заготовки является

свободной, при закрытой заготовка заключена в матрицу, определяющую ее

наружный диаметр после прошивки. Форма заготовки после открытой про-

шивки получает тем большее искажение, чем меньше отношение ее исходно-

го диаметра к диаметру прошивки (D/d). При отношениях D/d < 2 искажение

настолько значительно, что в практике открытую прошивку обычно приме-

няют при значениях, больше двух.

При открытой пошивке высота заготовки увеличивается тем больше,

чем меньше D/d (принимаем равными диаметры матрицы и исходной заго-

товки). Высоту заготовки после открытой прошивки легко определить по ус-

ловию постоянства объема. Закрытую прошивку (рис. 6.1, б

) применяют на

практике обычно при отношениях D/d < 2.

а б

Рис. 6.1. Схема открытой (а) и закрытой (б) прошивки