3.3. Зажим двойных листов

При многослойной обтяжке возникает необходимость создания разных по величине деформаций нижнего и верхнего листов. Это можно осуществить изменением условий трения между листами. В этом случае можно изменить величину местной деформации, оставляя постоянной общую деформацию обшивок.

Для обеспечения различных степеней деформации нижнего и верхнего листов была разработана специальная конструкция зажима.[4] На рис. 19 представлена схема устройства для зажима листовых заготовок.

Устройство состоит из корпуса I, в котором размещаются зажимные губки 2 с упорами, воспринимающие усилие от силового привода, подвижных вставок 3,4 с насечкой на рабочей поверхности установленных между губками регулировочных болтов 5, пружин 6. Взаимосвязаны с губками посредством регулировочных болтов.

Устройство работает следующим образом: усилие от силового привода передается на губки 2, перемещающиеся в корпусе I, подвижные вставки с насечкой 3,4 и на листовые заготовки. Смещение вставки 3 или 4 относительно переднего упора губки, осуществляемое регулировочными болтами 5, обеспечивает уменьшение деформаций в одном из листов, возникающих при обтяжке двух листов одновременно.

Рис. 19.Устройство для зажима двухслойных заготовок

При этом положение вставок 3,4 фиксируется пружинами 6. Предложенная конструкция позволяет создать разницу в степени деформации верхнего и нижнего листов до 7 % при их длине 300 мм, что вполне достаточно при обтяжке обшивок из различных материалов.

4. Результаты экспериментальных исследований [1,2,7]

В процессе исследований для контактирующих пар с гладкими и насеченными поверхностями на экспериментальной установке (при вращении одного из образцов пары) были получены данные о влиянии на величину статического трения следующих факторов: давления, материала контактирующих пар, шероховатости поверхности, шага насечки, угла профиля насечки.

При исследованиях на экспериментальной установке (при растяжении плоского образца) те же данные были получены при работе зажимных устройств в условиях, близких к реальным. Наряду с этим были получены данные о влиянии на удерживающую способность элементов губок следующих факторов: толщины материала, утонения его, размеров насеченной части губок, ширины площадки притупления профиля зуба, типа профиля насечки, вида насечки.

Кроме этого, эксперименты, проведенные на данной установке, позволили до некоторой степени вскрыть механизм работы губок, причины перекусывания материала в зажиме, выявить влияние установки губок относительно друг друга и т.п.

4.1 Результаты исследований усилий трения на экспериментальной установке ( с вращающимся образцом)

В результате исследований усилий статического трения для гладких образцов-пуансонов (металлических и деревянных) в паре с холоднокатаными листовыми материалами различных марок получены зависимости t—q и определены условные коэффициенты статического трения (табл. 5).

Проведенные эксперименты показали, что условное удельное тангенциальное усилие t подрастает с увеличением условного удельного давления q, причем в пределах исследованных давлений имеет место примерно прямолинейная зависимость и, следовательно, для каждой пары примерно постоянный условный коэффициент трения

µ=

Таблица 5

Условные коэффициенты статического трения исследовавшихся экспериментальных пар

№	Пуансон			Материал листа		Условный коэф.трения
	материал	Чистота обраб.пов-ти
1	У8А	8	ЭИ100		0,16
2			30ХГСА		0,17
3			Ст.20		0,2
4			1Х18Н9Т		0,26
5			В95Т		0,26-0,28
6	У8А Ст.20	1 7	1Х18Н9Т		0,7-0,6
7			ЭИ100		0.08-0.09
8			1Х18Н9Т		0,16-0,2
9	Ац 13 Дуб	6 д	Ст.20		0,25-0,3
10			В95Т		0,3-0,35
11			1Х18Н9Т		0,3

На рис. 20, 21, 22 приведены зависимости t—q для некоторых из испытанных пар материалов.

Рис. 20.Зависимость t – q для пары трения У8А – 30ХГСА

Величины усилий статического трения и условных коэффициентов трения, как это видно из табл. 5, зависят от материалов элементов исследуемой пары. Так, для экспериментальных пар, работавших в паре с пуансонами из У8А V 8, величины условных коэффициентов трения µ колебались в пределах от 0,16 до 0,28 (см. табл.). При работе с пуансонами из СТ-. 20 V 8 значения коэффициентов трения были более низкими.

Величины коэффициентов трения в значительной мере определяются шероховатостью контакта.

Рис. 21.Зависимость t – q для пары трения образец – пуансон У8А лист В95Т

1.Прямолинейная зависимость t—q характерна для работы губок в поверхностном слое материала.

2.Зависимость t—q изменяет прямолинейный характер при переходе процесса трения в слой собственно - материала.

3.Изменение характера зависимости t—q связано с определенным давлением, испытываемым материалом насечки.

В связи с этим характер зависимости t—q оделяется шагом насечки, размером насеченной поверхности губок, размерами площадки притупления зубьев насечки, а также прочностью, пластичностью материала и, в частности, абсолютным утонем материала в губках.

4.Удерживающая способность губок при работе с материалом высокой прочности, с нагартованными материалами меньше, чем при работе с пластичными материалами, поскольку необходимы меньшие давления на зубья насечки для перевода процесса трения в слой собственно-материала.

5. С достаточной для практических целей точностью определены условные коэффициенты трения покоя насеченных поверхностей губок для деформируемых материалов в упругой области деформирования и в момент разрушения.

6. Условный коэффициент трения в насечке меньше для упругой области деформирования и повышаетея при переходе материала в область пластического деформирования, что связано с перераспределением давления по зубьям.

7.Для пары трения, имеющей характер двойной зависимости t—q, обеспечить процесс деформирования материала наиболее трудно в упругой области, поскольку коэффициент трения для нее ниже, чем для пластической.

8.Величины коэффициентов трения покоя для исследуемых материалов колеблются в пределах 0,2 до 0,45.

Отношение усилия прижима к усилию растяжения необходимое для ведения процесса деформирования, в упругой области должно быть больше чем в пластической области (при зависимости t—q).

9.Удерживающая способность насечки связана с углублением зубьев в материал образца, которое определяет место прохождения процесса трения на поверхностный слой, слой собственно-материала, следовательно, зависит от фактического удельного давления (подсчитанного по фактической площади контакта).

10.Лучшей удерживающей способностью обладают зубья, имеющие меньшую величину притупления профиля зуба насечки.

11.С увеличением шага насечки (при одной и той же величине притупления профиля b и одинаковой площади насеченной части губок) увеличивается удерживающая способность насечки.

12.Изменение угла профиля насечки (α_с=60°) при исследовавшихся шагах насечки не оказывало влияния на удерживающую способность.

13.Вид насечки имеет значение постольку, поскольку меняется фактическая площадь контакта.

14.Уменьшение размера насеченной части губок, числа зубьев насечки связано с увеличением удельного давления на зуб насечки, следовательно, с переводом процесса трения из поверхностного слоя материала в слой собственно-материала и в связи с этим влияет на удерживающую способность губок.

15.Установлены причины перекусывания материалов в насеченных губках.

16.Установка насечки в положение «зуб на зуб» увеличивает опасность перекусывания материалов в насечке.

17.Для. улучшения работы зажимных устройств необходимо обеспечить равномерность прилегания насечки к материалу; зажим листа должен производиться по схеме «зуб в зуб».

18.Равномерность прилегания насечки к образцу, изготовление углов клина, точно соответствующее углам в корпусе зажима, притупление передних зубьев насечки обеспечивают перераспределение прижимного давления по зубьям насечки с большей загрузкой задних зубьев прижимным и сдвигающим усилиями. Концентрация напряжений в этом случае отсутствует.

19.Концентрация напряжений в материале по переднему зубу насечки будет иметь место при значительных отношениях и значительных удельных давлениях по зубьям насечки. Значительными удельными давлениями, определяемыми по фактической площади контакта, будут:

для Д16Т л. 1 мм—140 кг/мм2, л. 2 мм — 185 кг/мм2, л. 3 мм — 206 кг/мм2, для 1Х-8Н9Т л. 1.3 — 370 кг/мм2 (см. табл. 9)

20. Требования к точности изготовления зажимных устройств должны быть повышенными, особенно по плоскости контакта клина и корпуса зажима.

Плоскости контакта должны быть притерты, при этом допуск в зеве зажима должен выражаться секундами.

21.Опасность перекусывания материала в губках может быть снижена путем ограничения усилия прижима в пластической области, что возможно при характере двойной зависимости t—q для материала и выбранной насечки.

22.Губки должны изготавливаться из материала с малым коэффициентом температурного расширения, высокой устойчивостью к истиранию и высокой твердостью (60—64 HRC).

23.При обеспечении качественной отработки зажима появляется возможность отказаться от сложной формы образца с лопатками (для механических испытаний), перейдя к образцам более простой формы (формы полосы).

24. Разработаны способы зажима тонколистовых материалов, обеспечивающие надежную фиксацию заготовок, при формообразовании обтяжкой, исключив возможность их разрыва.

25. Предложена конструкция губок с криволинейной зажимной поверхностью, что позволяет изменить эпюру распределения давлений на фиксирующую поверхность листовой заготовки.

Это обеспечивает надежный зажим заготовки без выскальзывания и разрыва. Данную конструкцию целесообразно применять в создаваемом в оборудовании с ЧПУ.

26. Разработана оригинальная конструкция зажима с двухслойных заготовок, что требуется для формообразования слоистых материалов, с различным сочетанием толщин в слоях.

На рис. 23 приведена зависимость t—q, полученная для экспериментальной пары образец-пуансон из ст. У8А с чистотой обработки рабочей поверхности 1, листовой материал 1Х18Н9Т. Исследуемый диапазон рабочих давлений был в этом случае значительным: от 10 до 50 кг/мм². Как видно из приведенного рис.23, зависимость t—q в пределах давлений до 30 кг/мм² остается практически прямолинейной, при этом условный коэффициент статического трения составляет 0,7—0,6.

Рис. 22.Зависимость t – q, полученные для пуансонов из стали 20 в паре с материалами 1Х18Н9Т и ЭИ – 100

Эксперименты, проведенные с насеченными пуансонами в паре с листовыми материалами различных марок, позволили получить зависимости t—q и определить условные коэффициенты трения. Величины условных коэффициентов приведены в табл.6.

Таблица 6

Характеристики насечек пуансона

Характеристика насечки пуансона				Материал листового образца	Условный коэф. трения
тип профиля	угол профиля в град	шаг t в мм	вид насечки
симметричный	60 90	1	прямая	Д16Т;1Х18Н19Т	1;0,6; 1-0,8
Косой	45 60	2,3 1	прямая	Д16Т	1-0,8;
«волчий зуб»	45+15	0,75;1,27 1;2	прямая	В95Т	1-0,8;1,35-1
“		00,75;1,27;2	прямая	1Х18Н19Т	0,5-0,57;0,9

Характер полученных зависимостей t—q для пуансонов с насечкой тот же, что и для гладких пуансонов. В качестве примера на рис.24 приводятся такие зависимости.

С увеличением удельного давления прямо пропорционально ему (в пределах исследовавшихся давлений) возрастают усилия сцепления между парой исследуемых материалов. Однако величины условных коэффициентов трения для пуансонов с насечками значительно выше, чем для гладких пуансонов с чистотой обработки поверхности 8 С увеличением шага насечки при работе с материалами 1Х18Н9Т и В95Т наблюдалось некоторое увеличение удерживающей способности между элементами пары трения.

Рис. 23.Зависимость t – q для пары образец – пуансон У8А 1 – лист 1Х18НОТ

Как показали эксперименты, удерживающая способность пуансонов с насечкой в значительной степени зависит от марки листового материала, в паре с которым работает пуансон. Так, величины условных коэффициентов трения при работе с одинаковыми пуансонами для материала В95Т оказались примерно в 2—3 раза выше, чем для 1Х18Н9Т (табл.6).

Значительной разницы в удерживающей способности пуансонов с различным профилем насечки получить не удалось, однако отмечается некоторая тенденция к увеличению удерживающей способности у пуансонов при переходе к симметричному профилю насечки с углом 60°.

Рис. 24.Зависимость t – q для насеченных и гладких пуансонов.