Исследование штамповки шаров из цилиндрических заготовок

Исследование штамповки шаров из цилиндрических заготовок.

 Шары в современных промышленных условиях изготавливаются литьем, штамповкой, прокаткой. Литые заготовки имеют ограниченное применение в качестве мелющих шаров. Горячая прокатка шаров из-за относительно жесткой схемы напряженного состояния возможна лишь при использовании предварительно деформированного и тем самым пластифицированного металла. Более благоприятные условия деформации возникают при штамповке, анализ  закономерностей которой будет приведен ниже. В известных литературных источниках, например в работе [1], процесс штамповки шара анализируется лишь в конечной стадии, при этом определяются необходимые напряжения и усилия, но не приводятся данные об изменениях нагрузок в ходе процесса, что является важным для проектирования привода кузнечной машины, например, при использовании в качестве последней автоматизированного ковочного центра [2]. Отсутствуют также данные оценки показателя напряженного состояния по ходу штамповки, что не позволяет прогнозировать возможное разрушение.

Схема штамповки представлена на рис. 1.

[pic 1]Рис.1. Схема штамповки шара

Здесь показана заготовка до штамповки, имеющая конические торцовые поверхности. При исследовании торцовые конусы имитируют реально используемые торцовые пирамиды, получаемые при многоножевой разрезке прутковой заготовки ножами шириной LH.

Высота конуса Lк связана с шириной ножа Lн соотношением LK = 3LH/2. Если торцовая поверхность сформирована при разрезке четырехножевыми ножницами и имеет форму пирамиды, то эта связь выглядит иначе, а именно:Lk, =3πLH/4.

Форма торцового конуса, задаваемая углом ß, определяет поведение заготовки во время штамповки. В расчетах выявлено, что если ß =π/2, т.е. заготовка имеет плоские торцы, заполнение полюсной области штампа становится невозможным при любых соотношениях размеров заготовки L3|| D3. Даже если объем заготовки равен объему штампуемого шара, вероятность образования заусенца в разъеме штампа остается высокой.

Вводится понятие критического угла [pic 2] [pic 3]Если  ß ≥ ßкр., то  полное заполнение  гравюры штампа осуществить в условиях безоблойной штамповки либо затруднительно, либо невозможно. При ß < ßкр деформация осадки заготовки в штампе развивается с вершин торцовых конусов к цилиндрической части заготовки. Неустойчивость такой заготовки в штампе может быть легко устранена удачной конструкцией устройства передачи заготовки в штамп из зоны отрезки.

В практике штампового производства шаров известно применение заготовок с коническими торцами [1] даже при открытой штамповке. Однако в традиционных случаях коническая форма концам заготовки придается токарной обработкой. В описываемой технологии высота конуса обеспечивается подбором ширины ножа ножниц. Шаг подачи заготовки в ножницы равен длине цилиндрической части

                                                         [pic 4]

При штамповке шара из цилиндрической заготовки соотношение размеров L3/D3 допускает вариацию в диапазоне [0,66; 2,50]. Нижняя граница интервала соответствует равенству диаметров заготовки и шара, верхняя - ограничению по устойчивости цилиндрической заготовки при осадке [1]. Малая длина заготовки упрощает конструкцию штамповочного механизма благодаря уменьшению исполнительного хода штампов. Однако, если ставится задача сообщения заготовке максимального укова, например, в условиях изготовления шаров из непрерывно литой заготовки, попутно приходится решать проблему преобразования литой структуры 4 металла в деформированную для обеспечения нормальных условий термообработки и регламентированных эксплуатационных свойств. Поэтому с целью повышения суммарной степени деформации приходится использовать заготовку максимально допустимой длины в диапазоне значений L3/D3 от 2,0 до 2,5. При максимальном отношении L3/D3 диаметр заготовки определится как D3 = 0,6436Ds, а L3 = 1,6 Ds (в пересчете на заготовку с плоскими торцами). Следовательно, суммарная логарифмическая степень деформации при изготовлении шара составит