Основы штамповки: расчеты уменьшения вытяжки

Примечание редактора: это шестая статья в серии статей, представляющих основы проектирования и изготовления штамповочных штампов.

Чтобы сделать геометрию детали высокой, вам нужно заставить металл течь внутрь. Единственный способ, при котором металл будет течь, — это ограничить количество материала по периметру пуансона. А минимизацию материала, окружающего каждый пуансон, необходимо выполнять поэтапно, при этом на каждом этапе получается пуансон меньшего диаметра и большей высоты, чем предыдущий.

По сути, концепция состоит в том, чтобы собрать площадь поверхности, необходимую для изготовления конечного продукта, на первой станции волочения и постепенно сместить ту же площадь поверхности в геометрию меньшего диаметра и большей высоты. Это основная концепция уменьшения ничьей.

Чтобы определить размер заготовки, сначала необходимо определить высоту конечной детали, затем добавить еще материал, который позже будет обрезан. Этот дополнительный материал называется инженерным ломом. Например, если вы пытаетесь сделать круглую чашку диаметром 1 дюйм. и высотой 4 дюйма, вам нужно будет обрезать ее ровно до 4 дюймов после формирования, поэтому окончательная высота формованной детали должна быть немного больше 4 дюймов. Добавление двойной толщины металла в качестве дополнительной обрезки материал является хорошей практикой. Другими словами, если чашка высотой 4 дюйма изготавливается из стали толщиной 0,010 дюйма, конечная высота готовой вытянутой оболочки должна составлять 4,100 дюйма.

Рассчитав площадь поверхности банки диаметром 1 дюйм. и высотой 4100 дюймов, вы можете математически определить размер заготовки. Уравнение вРисунок 1даст вам приблизительный диаметр заготовки, но учтите, что он не учитывает радиус в верхней части чашки.

Итак, в этом примере конструкция высотой 4,1 дюйма и диаметром 1 дюйм. для чашки потребуется заготовка диаметром примерно 4,171 дюйма.

Чтобы определить количество станций вытяжки, необходимых для операции, вам понадобится таблица уменьшения вытяжки (см. Рисунок 2). Эта таблица содержит математические значения, основанные на теории коэффициента вытяжки — взаимосвязи между размером заготовки и размером пуансона. Многие компании разработали свои собственные, часто запатентованные, значения снижения выбросов, основанные на их опыте и своей нише.

Численные значения в этой таблице существенно изменяются в зависимости от типа и толщины металла. Как правило, более тонкие материалы требуют большего количества операций (обжатий), чем более толстые материалы.

Первая станция волочения, известная как станция формования, превращает круглую заготовку в круглую чашку. Фундаментальная концепция первой операции рисования заключается в получении количества материала, необходимого для создания окончательной геометрии. Таким образом, каждая станция вытяжки взаимосвязана и должна соответствовать теории коэффициента вытяжки.

Для оригинальной конструкции чашки диаметром 1 дюйм. и высотой 4,1 дюйма. После расчета площади поверхности вы математически определили, что требуемый размер заготовки составляет 4,171 дюйма в диаметре.

РИСУНОК 1. Это уравнение дает приблизительный диаметр заготовки, но обратите внимание, что оно не учитывает радиус в верхней части чашки.

Ссылаясь на таблицу уменьшения вытяжки, вы можете определить, что заготовка может быть уменьшена только на 40% при первой операции вытяжки или формования. По сути, это означает, что диаметр пуансона должен составлять не менее 60% от диаметра заготовки — этот расчет обычно называют обратным значением. Обратное значение, отмеченное красным на диаграмме приведения, показанной на рисунке 2, помогает упростить математические расчеты. Например, если вы решите использовать процент уменьшения 40% вместо обратного значения, расчет диаметра первого пуансона будет следующим:

40% x 4,171 дюйма = 1,669 дюйма.

4,171–1,669 дюйма = 2,502 дюйма.

60% x 4,171 дюйма = 2,502 дюйма.

Таким образом, чтобы сохранить приемлемый коэффициент вытяжки, диаметр первого пуансона (чашки) должен быть больше или равен 2,502 дюйма в диаметре.

Поскольку диаметр первой чашки больше, чем диаметр готовой чашки, потребуется больше обжатий. Используя обратные значения, показанные на диаграмме приведения на рисунке 2, можно рассчитать каждую из последующих станций рисования: