Способ гибки с растяжением

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам гибки с растяжением, и может применятся в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества деталей за счет уменьшения пружинения и снижение трудоемкости за счет сокращения объема ручных доводочных работ. Заготовку предварительно растягивают, а затем изгибают на требуемый угол с циклическим приложением дополнительного растяжения. В каждом цикле, начиная со второго, вначале осуществляют упругое нагружение от величины предварительного растяжения до максимальной величины усилия предыдущего цикла, затем продолжают нагружение в пластической области, увеличивая дополнительное растяжение прямо пропорционально величине угла изгиба, а в конце каждого цикла осуществляют упругую разгрузку с уменьшением величины дополнительного растяжения до величины предварительного растяжения. Способ повышает точность изготовления деталей за счет уменьшения пружинения после снятия нагрузки. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к гибке с растяжением, и может применяться в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества деталей за счет уменьшения пружинения и снижение трудоемкости за счет сокращения объема ручных доводочных работ. На фиг. 1 дана схема, отражающая качественный характер зависимости дополнительного растяжения Р от угла гибки α_к согласно изобретению (сплошная линия) и известному способу (штриховая линия); на фиг. 2 профиль для гибки с растяжением, рассмотренный в примере. Заготовку предварительно растягивают, а затем изгибают на требуемый угол с циклическим приложением дополнительного растяжения, причем в пределах одного цикла дополнительного растяжения вначале производят нагружение от усилия предварительного растяжения до максимального усилия предыдущего цикла по закону упругой деформации, а затем продолжают нагружение с усилием, пропорциональным изменению угла гибки по закону пластической деформации, и в конце цикла сбрасывают нагрузку до усилия предварительного растяжения по закону упругой деформации, при этом циклическое дополнительное растяжение в конце гибки не должно превышать допустимого усилия. Участок профиля, не контактирующий с пуансоном (участок схода), является прямолинейным, и для него в любой текущий момент гибки с растяжением характерна по всему сечению однородная деформация и напряжение (в дальнейшем для краткости назовем просто деформация ε и напряжение σ). Следовательно, изменение усилия дополнительного растяжения на величину ΔР вызывает на участке схода однородное по всему сечению приращение деформации Δε и напряжения Δσ, через которое величину ΔР определят по формуле ΔР Δσ ˙ F, (1) где F площадь поперечного сечения профиля. Таким образом, закон изменения усилия подобен закону изменения напряжения Δσ участка схода профиля, и коэффициент пропорциональности равен по величине площади поперечного сечения профиля. Определим закон изменения напряжения в цикле. При нагружениях, которые имеют место в начале цикла при изменении дополнительного растяжения от усилия предварительного растяжения до максимального усилия предыдущего цикла и в конце цикла при сбрасывании нагрузки (разгрузка) от максимального усилия цикла до усилия предварительного растяжения, изменение дополнительного напряжения происходит по закону упругой деформации модуля Е: Δσ₁ Е ˙ Δε, (2) где Е модуль упругости. Изменение усилия дополнительного растяжения в данном случае согласно выражению (1) с учетом (2) равно ΔР₁ Е ˙ Δε F. (3) При нагружении от максимального усилия предыдущего цикла до максимального усилия последующего цикла (условие ограничения цикла дано ниже) изменение дополнительного напряжения происходит пропорционально изменению угла гибки по закону пластической деформации модуля η Δσ₂ η Δ ε, (4) где η касательный модуль, равный η ; σ K ˙ εⁿ закон пластической деформации; К, n константы степенной аппроксимации зависимости между напряжениями и упругопластическими деформациями. Изменение усилия дополнительного растяжения в данном случае записывается как ΔР₂ η Δ ε F. (5)
Пусть изменение деформации дополнительного растяжения происходит по зависимости
Δε= К₁ ˙ Δt, (6) где К₁ коэффициент пропорциональности;
Δt промежуток времени, за который произошло изменение деформации дополнительного растяжения на величину Δε. Зависимость (6) можно записать и в другом виде
Δε= К₂ ˙ Δα, (7) где К₂ коэффициент пропорциональности;
Δα изменение угла гибки при изменении деформации дополнительного растяжения на величину Δε. Сравнивая выражения (6) и (7), получаем
Δα t (8)
Приращения усилий при изменении дополнительного растяжения по закону упругой и пластической деформации за один и тот же промежуток времени Δt согласно формулам (3) и (5) с учетом (6) записываются как
ΔР1 К₁ ˙ Е ˙ F Δt; (9)
P₂ K₁ ηF Δt, (10) а скорости изменения дополнительных усилий соответственно равны
Δv₁ K₁EF; (11)
Δv₂ K₁ηF. (12)
Разделив Δv₁ на Δv₂, получим
(13)
Отношение Δv₁/Δv₂ определяет, во сколько раз быстрее происходит изменение дополнительного растяжения по закону упругой деформации по сравнению с изменением дополнительного растяжения по закону пластической деформации за один и тот же промежуток времени. Например, для сплава АМг5М среднее значение отношения E/η 85, а для стали 10 Е/η 100. Если теперь допустить, что при нагружении по закону пластической деформации произошло изменение усилия дополнительного растяжения на ΔР₂и соответствующее изменение угла гибки на Δα₂, то используя выражение (8), (9) и (10) с учетом равенства ΔР₁ ΔР₂, получим
Δα1 ⁼ (14) или согласно формуле (8)
Δ^t1 ⁼ (15)
Формулы (14) и (15) показывают изменение угла гибки и соответствующее этому изменению время при нагружении по закону упругой деформации при изменении усилия дополнительного растяжения на ΔР₁ ΔР₂через аналогичные изменения при нагружении по закону пластической деформации. Профиль, например Z-образный, нормальный прессованный (см. таблицу) из материала АМг5М (уравнение кривой течения σ= 550 ˙ ε^0,2МПа, σ_т 176 МПа, ε_т 0,0034, σ_в 398 МПа, ε_в= 0,2), необходимо изогнуть по пуансону радиуса R 4 м на угол α_к 220^о. Усилие предварительного растяжения: P₀ ε_тF 176 ˙ 10⁶ ˙ 218 ˙ 10^-6 38368 H. Геометрические параметры сечения профиля приведены в таблице. Окончательное усилие после гибки на полный угол определяется по зависимости
P_к=(P_o+D·S_o/P)exp, (16) где μ коэффициент трения;
α угол гибки в радианах;
D модуль линейного упрочнения материала, равный
D 1129 МПа
S₀ статический момент сечения профиля относительно его нижнего слоя. Тогда
P_к=(38368+1129·10⁶·4360·10^-9)×exp0,2=58135 H. Величина допустимого усилия с учетом деформации от изгиба профиля записывается
P_д=σ_д·F=K(ε_в-ε_и)ⁿ·F=K·[ε_в-(h-h_ц.т)/R]ⁿ=K-h /RF=
000^-3 /4218·10^-6=_к
Для устранения ползучести материала практически определено, что цикл по времени не должен превышать 5 с, что соответствует примерно 10^оугла гибки. Таким образом, гибку с растяжением на угол 220^о необходимо разбить на 22 цикла. Изменение дополнительного растяжения в цикле от максимального усилия предыдущего цикла происходит пропорционально изменению угла гибки Δα₂ по закону пластической деформации и в конце цикла при Δα₂ 10^оравно
ΔP₂ 10=898 H,
Первоначально профиль растягивают усилием Р_o 35752 Н. Затем начинают гибку с одновременным увеличением растягивающего усилия пропорционально углу изгиба по закону пластической деформации. В первом цикле первый этап отсутствует, так как максимальное усилие предыдущего цикла равно усилию предварительного растяжения. При достижении угла гибки 10^о усилие растяжения заготовки составляет Р P_o+ ΔР₂ 38368 + 398 + 39266 Н. Затем автоматически быстро сбрасывают усилие растяжения до Р₀ и гнут заготовку на заданный угол без остановки. При автоматическом сбрасывании усилия по закону упругой деформации происходит малое изменение угла гибки (гибка происходит без остановки), которое согласно формуле (14) равно
Δα₁ 10=0,11°. То же приращение угла гибки происходит в начале второго цикла при нагружении по закону упругой деформации от усилия предварительного растяжения до максимального усилия первого цикла, равного 39266 Н. Затем гнут заготовку с одновременным увеличением растягивающего усилия пропорционально углу изгиба по закону пластической деформации. При достижении угла гибки 20^о усилие растяжения заготовки составляет Р Р_o+ 2ΔP 38368 + 2 ˙ 898 40164 Н. Затем автоматически быстро сбрасывают усилие растяжения до Р₀, по закону упругой деформации соответствующее изменению угла гибки, в данном случае
Δα₁ 2Δα₁ 2·10=0,22°. Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого способа определяется следующими показателями: повышением точности изготовления деталей за счет уменьшения пружинения заготовки после снятия внешней нагрузки и сокращением объема ручных доводочных работ.

Формула изобретения

СПОСОБ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ, при котором заготовку предварительно растягивают, а затем изгибают на требуемый угол с циклическим приложением дополнительного растяжения в области пластических деформаций и разгружением в конце каждого цикла с уменьшением величины дополнительного растяжения до величины предварительного растяжения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества деталей за счет уменьшения пружинения и снижения трудоемкости за счет сокращения объема ручных доводочных работ, в каждом последующем цикле нагружение в области упругих деформаций осуществляют от величины предварительного растяжения до максимальной величины усилия предварительного растяжения предыдущего цикла, а нагружение в области пластических деформаций осуществляют прямо пропорционально величине угла изгиба.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.05.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---