Рельефная формовка

Рельефная формовка представляет собой изменение формы заготовки, заключающееся в образовании местных углублений и выпуклостей за счет растяжения материала.

Рис. 179. Примеры рельефной формовки: а - штамповка ребер жесткости; б - штамповка выдавок

Следовательно, рельефная формовка является частным случаем неглубокой местной вытяжки, при которой материал подвергается главным образом растяжению.

Типовыми примерами рельефной формовки являются:

• штамповка ребер жесткости и выдавок (рис. 179);
• штамповка рельефных (выпукло-вогнутых) деталей и художественных украшений;
• штамповка-формовка детален несимметричной конфигурации открытой формы

Рис. 180. Последовательность процесса местной вытяжки а и б - первая стадия; в - вторая стадия

Исследование процесса местной вытяжки в заготовках большой ширины показало [115], что этот процесс состоит из двух последовательных стадии (рис. 180); деформации кольцевого участка шириной R₂ - R₁ с пластической деформацией дна выпуклости (рис. 180, б) и стадии пластической деформации смежного кольцевого участка шириной R₃ - R₂.

При дальнейшем опускании пуансона происходит растяжение металла в зазоре между пуансоном и матрицей и образование разрыва, без изменения границы между пластической и упругой областями.

Установлено, что при больших размерах заготовки (R₀ > 10R_м) граница между пластической и упругой областью составляет R₃ = 1,65R₂. При других отношениям R₀/R_Mграница между упругой и пластической областями составляет R₃ = х (R_M + r_м), где х = R₃/R₂ находится по диаграмме [107].

Установлено также, что возможная глубина вытяжки достигается в первой стадии; вторая стадия, осуществляемая за счет небольшого растяжения и утонения пластического участка, мало увеличивает глубину вытяжки.

Глубина местной вытяжки определяется уравнением:

h ≈ (r_M + r_П + z) tg α

,где z - зазор между пуансоном и матрицей; α - допустимый угол [117].

Таблица 110. Наибольшая глубина рифтов, формуемых резиной при давлении q = 400 кгс/см2. Материал Д16АM

Толщина материала S, мм	Наибольшая глубина рифтов при ширине рифта В, мм
	5	10	15	20	25	80
0,5	2,5	5,0	7,5	10	12,5	15
1,0	2,0	4,3	7,4	9	11,0	15
1,5	1,6	3,7	6,3	8	10,0	15
2,0	1,1	2,6	4,5	7	9,5	14

Для получения более глубокой местной вытяжки следует значительно увеличить зазор (до z = R_n) при малых радиусах закруглений.

Большую глубину местной вытяжки можно получить при сферической форме вытяжки, аналогично выдавливанию лунки по Эриксону за счет утонения сферического купола. Однако коническая форма выпуклости с угловыми переходами к плоскому дну обладает большей жесткостью формы.

Весьма распространенной операцией является штамповка ребер жесткости, широко применяемая в автостроении, самолетостроении, вагоностроении, приборостроении, радиотехнике и т.п. В большинстве случаев штамповка ребер жесткости производится металлическими штампами, лишь в самолетостроении она выполняется на гидравлических прессах давлением резины или жидкости.

В табл. 110 приведена глубина рифтов, получаемая при штамповке резиной под давлением 400 кгс/см² (материал Д16АМ).

В автомобильной промышленности применяют полукруглые, плоские и угловые ребра жесткости.

На рис. 181 приведена диаграмма удлинения материала при штамповке ребер жесткости.

Рис. 181. Удлинение материала при штамповке ребер жесткости

Кривая 1 соответствует расчетному удлинению, а заштрихованный участок 2 - действительному удлинению, имеющему несколько меньшее значение вследствие того, что растяжению подвергаются также зоны заготовки, прилегающие к ребру жесткости, Усилие для штамповки ребер жесткости ориентировочно может быть подсчитано по формуле:

P = LS_B k

, где L - длина ребер жесткости, мм; k - коэффициент, зависящий от ширины и глубины рифта (k = 0,7 / 1).

Приближенное усилие для рельефной штамповки на кривошипных прессах не больших деталей (F < 20 см²) из тонкого материала (до 1,5 мм) может быть определено по эмпирической формуле:

P = FS² k

, где F - площадь штампуемого рельефа, мм²; k - коэффициент, составляющий для стали 20-30 кгс/мм⁴, для латуни 15-20 кгс/мм⁴.