Напряженно-деформированное состояние элемента жесткости (рифта)

По исследованию описываемого процесса проведено большое количество работ. Вместе с тем, процесс штамповки-вытяжки эластичным пуансоном в жесткой матрице длительное время имел ограниченное производственное применение.

Рис. 1.5. Схема штамповки из плоской заготовки эластичным пуансоном по жесткой матрице

Основными причинами этого являются следующие два серьезных недостатка, присущие механизму протекания рассматриваемого процесса:

1. Неустойчивое течение фланца заготовки в различных участках периметра штампуемой детали. Это проявляется в виде односторонней утяжки фланца заготовки и вызывается неравномерностью сопротивления фланца деформированию, а также неравномерностью действия сил трения, возникающих между фланцем заготовки и инструментом.

2. Большие величины утонений и резко выраженная неравномерность толщины стенок деталей.

При всестороннем рассмотрении технологических возможностей процесса штамповки эластичным пуансоном из плоской заготовки следует различать два способа его применения:

1. Штамповка-вытяжка без перемещения фланца (только за счет растяжения заготовки, рис. 1.6, а).

2. Штамповка-вытяжка с перемещением фланца (рис. 1.6, б).

Рис. 1.6. Два способа осуществления процесса вытяжки эластичным пуансоном по жесткой матрице: а – без перемещения и б – с перемещением фланца; 1 – прижим; 2 - матрица; 3 – фланец заготовки

В процессе штамповки-вытяжки эластичным пуансоном на заготовку в общем случае действуют следующие внешние силы (рис.1.7, а) [3]:

- сила со стороны пуансона, определяемая произведением гидростатического давления на площадь горизонтальной (по х-х) проекции свободной поверхности заготовки, т.е.

. (1.1)

Рис. 1.7. Схема сил, действующих на заготовку при штамповке-вытяжке из плоской заготовки по жесткой матрице

Таким образом, является силой формоизменения заготовки в процессе штамповки. Со стороны заготовки действуют силы, противодействующие ;

- сила сопротивления фланца заготовки объемно-пластическому деформированию;

- сила трения от прижима фланцевой части заготовки;

- сила трения на вытяжном ребре матрицы;

- сила трения от дополнительно прижатия заготовки к закруглению вытяжного ребра матрицы и к внутренней ее полости давлением среды, развиваемым в процессе вытяжки;

- усилие, вызванное изгибом заготовки вокруг вытяжного ребра матрицы.

В процессе вытяжки под действием этих сил заготовка находится в сложном напряженно-деформированном состоянии; фланец заготовки – под действием радиальных растягивающих и тангенциальных сжимающих напряжений, действующих в его плоскости; свободная часть заготовки, выпучиваемая давлением резинового пуансона, пластически деформируется при двухосном плоском растяжении. Вытяжка заготовки становится возможной в том случае, если сила со стороны пуансона , определяемое формулой (1.1), не приводит к разрушению свободной, незажатой части заготовки и в тоже время, если становится больше суммы всех остальных сил, противодействующих перемещению фланца в процессе вытяжки, т.е.

>

В случае, когда усилие, развиваемое резиновым пуансоном , меньше суммы всех остальных сил, т.е.

<Σ( , , и т.д.),

пластического деформирования фланца заготовки практически не происходит, и деформации будет подвергаться свободная, незажатая часть заготовки под действием двухосного растяжения.