Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Отбортовка отверстий

Отбортовка отверстий широко используется в штамповочном производстве, заменяя операции вытяжки, с последующей вырубкой дна. Особенно значительную эффективность дает применение этого процесса при изготовлении деталей с большим фланцем, когда вытягивание затруднительно и требует нескольких переходов.

Деформация металла при отбортовке характеризуется изменением радиально-кольцевой сетки, нанесенной на заготовку (рис. 8.57). При отбортовке отверстий происходит удлинение в тангенциальном направлении и уменьшение толщины. Расстояния между концентрическими окружностями остаются без значительных изменений.

Геометрические размеры при отбортовке определяют исходя из равенства объемов заготовки и детали. Обычно высота борта бывает задана чертежом детали. В этом случае диаметр отверстия под отбортовку примерно подсчитывают, как для простой гибки. Это допустимо благодаря небольшой величине деформаций в радиальном направлении и наличии значительного истончения материала.

Схема отбортовки
Рисунок. 8.57. Схема отбортовки

Диаметр отверстия определяют по формуле:

  • d = D-2 (Н-0, 43r - 0,72 S), (8.96)

Высота борта выражается зависимостью:

  • H = (Dd)/2 + 0,43r + 0,72S, (8.74)

где обозначения соответствуют (рис. 8.57).

Как видно из последней формулы, высота борта при прочих равных условиях зависит от радиуса закругления. При больших радиусах закругления высота борта значительно увеличивается.

Исследования Р. Вилкена показали, что при увеличении зазора между пуансоном и матрицей до z = (8 ÷ 10) S) происходит естественное увеличение высоты и радиуса закругления борта (рис. 8.58).

Степень деформации кромки борта при этом не увеличивается, так как диаметр заготовки не меняется. Но вследствие того, что в очаг деформации вовлекается большое количество металла, деформация борта рассредоточивается, а истончение кромки несколько уменьшается. Установлено, что при увеличении зазора до z = (8 ÷ 10) S усилия отбортовки уменьшается на 30 - 35%. Следовательно, соответствующим образом снижаются напряжения в стенках, так как от их величины зависит сопротивление металла деформированию и усилия отбортовки.

Таким образом, этот процесс лучше производить при большой величине зазора между пуансоном и матрицей или при значительно увеличенном радиусе закругления матрицы. Такая отбортовка, характеризуемая большим радиусом закругления, но малой цилиндрической частью борта, вполне приемлема в тех случаях, когда она производится для увеличения жесткости конструкции при малой ее массе.

Увеличение высоты борта при отбортовке с зазором
Рисунок. 8.58. Увеличение высоты борта при отбортовке с зазором.
а - схема процесса б - последовательность процесса с малым зазором; в - последовательность процесса с большим зазором.

Процесс с малым радиусом закруглений и большой цилиндрической частью борта может применяться лишь при отбортовке небольших отверстий под резьбу или запрессовке осей или когда конструктивно необходимо иметь цилиндрические отбортованные стенки. Большое влияние величину усилия оказывает форма пуансона.

На рис. 8.59 показаны рабочие диаграммы и последовательность отбортовки при разной форме очертания рабочей части пуансона (криволинейная - траектория, дуга окружности, цилиндр со значительными закруглениями, цилиндр с маленькими закруглениями). Усилие, необходимое для отбортовки цилиндрическим пуансоном, может быть определено по следующей формуле:

  • P = lnSσt (Dd), (8.75)

где D - диаметр отбортовки, мм; d - диаметр отверстия, мм.

Выполнение зависит от чистоты среза деформируемой кромки.

Диаграммы усилия и последовательность отбортовки при различных формах пуансона
Рисунок. 8.59. Диаграммы усилия и последовательность отбортовки при различных формах пуансона
а - криволинейная, б - сферическая; в - цилиндрическая со значительным закруглением, г - цилиндрическая с малым закруглением.

Степень деформации при отбортовке отверстий определяется соотношением между диаметром отверстия в заготовке и диаметром борта или так называемым коэффициентом отбортовки:

  • , (8.76)

где d - диаметр отверстия до отбортовка; D - диаметр отбортовки (по средней линии).

Допустимая величина поперечного сужения вследствии дефектов края отверстия, значительно ниже, чем при испытании на растяжение. Наименьшая толщина у края борта составляет S1 = S.

Величина коэффициента отбортовка зависит:

  • 1) от характера обработки и состояния кромок отверстий (сверления или пробивки, наличие или отсутствие заусенцев);
  • 2) относительной толщины заготовки, что выражается отношением (S/D) 100;
  • 3) рода материала и его механических свойств;
  • 4) формы рабочей части пуансона.

Экспериментально доказана обратная зависимость предельно допустимого коэффициента отбортовки от относительной толщины заготовки, то есть чем больше относительная толщина заготовки, тем меньше величина допустимого коэффициента отбортовки, тем больше возможная степень деформации. Кроме того, доказана зависимость предельных коэффициентов от способа получения и состояния кромки отверстия.

Наименьшие коэффициенты получены при отбортовке рассверленных отверстий, наибольшие - при отбортовке пробитых. Коэффициент рассверленных отверстий мало отличается от коэффициента пробитой и отожженной заготовки, так как отжиг устраняет наклеп и повышает пластичность металла. Иногда для устранения наклепанного слоя зачищают отверстие на зачистных штампах.

В табл. 8.42 приведены расчетные значения коэффициентов для малоуглеродистой стали в зависимости от условий отбортовки и отношение d/S.

Пробивку отверстий под отбортовку стоит делать со стороны, противоположной направлению отбортовки, или заключать заготовку решеткой вверх, чтобы грань с решеткой оказалась менее растянутой чем закругленная грань.

Если требуется большая высота борта, не может быть получена в одну операцию, то при отбортовке небольших отверстий в искусственных заготовках следует применить процесс с истончением стенок (см. ниже), а в случае отбортовки больших отверстий или при последовательной вытяжке в ленте - предварительную вытяжку, (рис. 8.60).

Расчет размеров h и d проводится по следующим формулам:

  • h = (Dd)/2 = 0,57r; (8.77)
  • d = D + 1,14r - 2h, (8.78)

Отбортовка отверстий широко применяется при последовательной штамповке в ленте.

Таблица 8.42. Расчетное значение коэффициентов для малоуглеродистых сталей

Способ отбортовкиСпособ получения отверстияЗначение коэффициента в зависимости от отношения d/S
100503520151086,5531
Сферическим пуансономСверление с зачисткой заусенцев0,700,600,520,450,400,360,330,310,300,250,20
Пробивка в штампе0,750,650,570,520,480,450,440,430,420,42-
Цилиндрическим пуансономСверление с зачисткой заусенцев0,800,700,600,500,450,420,400,370,350,300,25
Пробивка в штампе0,850,750,650,600,550,520,500,500,480,47-

Аналогичный характер с операцией отбортовки отверстий, особенно с отбортовкой края полостных деталей, имеет операция закатывания бортов полостных деталей, осуществляемая для увеличения прочности борта и закругления кромки.

Отбортовка с предыдущим вытягиванием
Рисунок. 8.60. Отбортовка с предыдущей вытяжкой

В различных конструкциях встречаются отверстия и вырезы не круглой (овальной или прямоугольной) формы с бортами по контуру. Зачастую такие вырезы делают для облегчения массы (лонжероны и т.д..), А борта - для увеличения прочности конструкции.

В этом случае высота борта берется небольшой (4 ÷ 6%) S при невысоких требованиях к его точности.

Зенковки под головку винта (а), отбортовка под резьбу без предварительной пробивкой отверстия (б)
Рисунок. 8.61. Зенковки под головку винта (а), отбортовка под резьбу без предварительной пробивкой отверстия (б)

При построении развертки следует учитывать различный характер деформации по контуру: изгиб на прямолинейных участках и отбортовка с растяжением и небольшим уменьшением высоты в углах. Однако вследствие целостности металла деформация распространяется на прямолинейные участки борта, металл которых частично компенсирует деформацию угловых бортов. Поэтому большой разницы в высоте борта не получается.

Чтобы устранить возможные погрешности, ширину отбортованного поля на угловых закруглениях следует несколько увеличивать по сравнению с шириной поля на прямолинейных участках.

Последовательность отбортовка прямоугольной детали за три операции
Рисунок. 8.62. Последовательность отбортовки прямоугольной детали за три операции.

Примерно:

  • bкр = (1,05 ÷ 1,1) bпр, (8.79)

где bкр и bпр - ширина поля на закруглении и на прямолинейных участках.

При отбортовке НЕ круглых отверстий расчет допустимой деформации проводится для участков с наименьшим радиусом закругления. Экспериментально установлено, что при отбортовке НЕ круглых отверстий предельные коэффициенты несколько меньше, чем при отбортовке круглых отверстий (благодаря разгрузочному влиянию соседних участков), но величина этого уменьшения практически незначительна. Поэтому в этом случае можно пользоваться коэффициентами, установленными для круглых отверстий.

Большое влияние на величину коэффициента имеет относительная толщина материала S/r или S/d и еще большее влияние - состояние и характер кромки проема.

Предельный коэффициент отбортовки отверстий, полученных пробивкой, вследствие наклепа кромки в 1,5 - 1,7 раза больше чем в фрезерованных. Однако фрезерование является непродуктивным и нецелесообразным процессом.

На рис. 8.62 приведена последовательность изготовления детали путем вытяжки из отбортовки прямоугольной формы. За первую операцию (1) осуществляется прямоугольная вытяжка внутренней полости, за вторую операцию (II) - вырезка технологического отверстия, за третью (III) - вытяжка внешнего контура и отбортовка внутреннего контура.

Вырезание технологических отверстий или применение надрезов для разгрузки, часто применяются при вытягивании деталей сложной формы. Они позволяют значительно уменьшить перемещение внешнего фланца и использовать деформацию донной части заготовки.

Страница 2 из 4. Читать далее >>
Вернуться на предыдущую страницу статьи.

Источник [1] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Обработка металла давлением (ОМД)
Вернуться на главную: Черная металлургия