Дослідження листових матеріалів. Вивчення процесу різання листового матеріалу. Дослідження процесу вирубки-пробивки в штампах

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

Молоді та спорту УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

МЕХАНІКО-МАШИНОБУДІВНИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра механіки пластичності матеріалів та ресурсозберігаючих процесів  

Київ

 

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи студентів кредитного модуля ЗП-06/1 «Технологія холодного штампування та конструювання штампів-1» для напряму підготовки 6.050502 Інженерна механіка фахівців майбутньої спеціальності 7.05050203/8.05050203 Обладнання та технології пластичного формування конструкцій машинобудування/ Уклад.: Орлюк М.В., Вишневський П.С., Яблонський П.М. – К.: НТУУ «КПІ», 2013. – ___ с.

Рекомендовано Методичною радою ММІ НТУУ «КПІ»

(протокол № ____ від ___.___.201_______р.)

 

 

Навчально-методичне видання

 

 

«Технологія холодного штампування та конструювання штампів»

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт

та самостійної роботи студентів

кредитного модуля

ЗП-06/1 «Технологія холодного штампування та конструювання штампів-1»

для напряму підготовки 6.050502 Інженерна механіка

фахівців майбутньої спеціальності 7.05050203/8.05050203

Обладнання та технології пластичного формування конструкцій машинобудування

 

 

Укладачі: Орлюк Михайло Володимирович, канд. техн. наук, доц.

Вишневський Петро Сергійович, старший викладач

Яблонський Петро Миколайович, канд. техн. наук, доц.

 

Відповідальний

редактор Стеблюк В.І., доктор техн. наук, проф.

 

Рецензент

 

За редакцією укладачів

Зміст

 

 

Вступ 4

Лабораторна робота № 1. Дослідження листових матеріалів для оцінки

технологічних властивостей 5

Лабораторна робота № 2. Вивчення процесу різання листового матеріалу 20

Лабораторна робота № 3. Дослідження процесу вирубки-пробивки

в штампах 27

Лабораторна робота № 4. Дослідження пружинення при згинанні в штампах 39

Лабораторна робота № 5. Вивчення процесу витягування циліндричних

деталей 46

Лабораторна робота № 6. Вивчення конструкцій штампів для листового

штампування. Встановлення та налагодження

їх на пресі 56

Список використаної літератури 61

ВСТУП

Лабораторні роботи є невід’ємною складовою кредитного модуля «Технологія холодного штампування та конструювання штампів-1».

Лабораторні роботи виконуються з метою закріплення отриманих студентами теоретичних знань та отримання практичних навичок дослідження основних технологічних процесів холодного штампування та роботи з типовим штамповим оснащенням.

Лабораторна робота № 1

Дослідження листових матеріалів

Для оцінки технологічних властивостей

  Операції листового штампування - розділяючі і формзмінюючі здійснюються при…  

Механічні випробування

Механічні випробування листових матеріалів включають випробування на твердість, одновісне і двовісне розтягування та на анізотропію властивостей. … 1.1.1. Випробування на розтяг матеріалів проводиться згідно ГОСТ… 1.1.2. Випробування на твердість в залежності від товщини та властивостей матеріалу проводиться за методом Бринеля…

Технологічні випробування

Для оцінки придатності листових матеріалів до формозміни в умовах конкретних операцій штампування та визначення граничних параметрів формозміни… - зріз - для визначення умовного опору зрізу і оптимального зазору між… - згин - для визначення мінімального допустимого радіуса згинання та оцінки пластичності матеріалу по числу…

Випробування на згин

Випробування на згин (ГОСТ 14019-68) проводиться згином смуги до зіткнення сторін пристроєм для випробування. Ознакою того, що матеріал витримав випробування на згин, служить відсутність зламу, тріщин, надривів і розшарувань, видимих неозброєним оком. При появі зазначених дефектів визначають мінімально допустимий радіус вигину. Схема проведення випробувань зображується на рис. 1.1.

Випробування на витягування

- метод видавлювання сферичної лунки по Ерексену и Олсену; - метод випробування на витягування ковпачка з послідуючим відривом дна і… - метод випробування на витягування циліндричного ковпачка з визначенням граничного коефіцієнта витягування.

Випробування на видавлювання лунки

    Рис. 1.2. Прилад для випробування на глибину видавлювання лунки

Випробування на витяжку по Енгельгардту і Гроссу

Установка дозволяє фіксувати максимальне зусилля витягування та відриву дна. Показником придатності матеріалу до витяжки служить «запас міцності»…    

Випробування на витягування ковпачка для визначення граничного коефіцієнта витягування

Dзаг1<Dзаг2<Dзаг3<Dзаг4. Причому, дві-три заготовки беруть таких розмірів, щоб ступінь деформації при… Таблиця 1.1

Випробування на відбортовку

Випробування відбувається при тій же схемі НДС, що й операція відбортовки і дає кількісну оцінку штампованості матеріалу (kгран.) в аналогічних…   Рис. 1.6. Штамп для відбортовки

Порядок виконання роботи, матеріали, інструмент, обладнання

Обладнання, інструмент, зразки для визначення твердості

Зразки - заготовки з листової маловуглецевої сталі, латуні і алюмінієвих сплавів різної товщини. Порядок випробування листових матеріалів на твердість - встановити листові… - знежирений зразок;

Обладнання, інструмент, зразки для випробування на згин з перегином

Зразки – заготовки з листових матеріалів довжиною 100-150 мм, шириною 20 мм і товщиною до 4 мм. Випробування на перегин (згин з перегином) (ГОСТ 43813-68) стрічок, листів і… - виміряти товщину матеріалів з точністю до 0,1 мм;

Обладнання, інструмент, зразки для випробування на витягування ковпачка

Зразки - круглі заготовки із листа 3…4 діаметрів. Порядок виконання випробування - виміряти товщину і діаметри вихідних… - витягування на знежирених пуансоні, матриці, притискачі і заготовці;

Обладнання, інструмент, зразки для випробування на відбортовування

Зразки - круглі заготовки з отворами, які отримують пробиванням і свердлінням. Порядок виконання випробування: - виміряти товщину і діаметри отворів вихідних заготовок, діаметри пуансонів і матриць, дані занести до табл. 1.7; …

Лабораторна робота № 2

Вивчення процесу різання листового матеріалу

Мета роботи – вивчити процеси різання металу прямими, паралельними і похилими ножами і вплив основних факторів (механічних властивостей матеріалу і зазору між ножами, кута нахилу ножа) на характер процесу різання, якість поверхні зрізу і величину максимального зусилля різання.

 

Загальні відомості

Ножиці для різання металу розрізняють за характером руху ножів на дві групи: ножиці зі зворотно-поступальним рухом і ножиці з обертальним рухом. До… До другої групи належать дискові ножиці з паралельним розташуванням осей…  

Різання металу на ножицях з паралельними ножами

Умовно процес різання можна розділити на три стадії: 1 - стадія пружних і пружно-пластичних деформацій, на цій стадії відбувається… 2 - стадія великих пластичних деформацій (стадія зсуву);

Різка металу дисковими ножицями

Парнодискові ножиці з паралельним розташування осей застосовуються для розрізання листів на смуги з матеріалу товщиною до 25...30 мм (рис. 2.5).… Рис. 2.5. Схема різання на парнодискових ножицях

Обладнання, інструмент, зразки

Інструмент – спеціальний штамп для різки з комплектом ножів. Вимірювальний інструмент – штангенциркуль, щуп. Зразки – заготовки із середньовуглецевої сталі (сталь 35, сталь 45), міді, алюмінію.

Зміст звіту

У звіті наводять: назву і мету роботи, короткі відомості про процес різання, формули для визначення зусилля і роботи різання.

Дається короткий опис проведення експериментів, оцінюється вплив різних факторів на процес різання.

Результати експериментів заносять до табл. 2.1.

За результатами експериментів будують криві, які показують залежність зусилля різання від величини відносного зазору, в координатах Р - z/s. У звіті слід навести ескізи відрізаних зразків і вказати характерні зони та їх розміри.

Таблиця 2.1

№

Матеріал

S, мм

B, мм

Паралельні ножі

Похилі ножі

z/s, 5%

P1, кН

z/s,10%

P2, кН

z/s,15%

P3, кН

Pрозр,кН

Апар

Рекс/Ррозр

z/s, 10%

Рекс, кН

Ррозр, кН

Апох

Рекс/Ррозр

 

Запитання для контролю[1]

1. Процес різання металу прямими ножами і характерні зони при різанні.

2. Фактори, які впливають на величину зазору при різанні.

3. Визначення зусилля і роботи при різанні паралельними ножами.

4. Визначення зусилля при різанні на ножицях і види браку при різанні.

5. Як впливають механічні властивості матеріалу на висоту блискучого пояска.

 

 

Лабораторна робота № 3

Дослідження процесу вирубки-пробивки в штампах

Мета роботи - вивчити вплив зазору на вид і якість поверхні зрізу деталі й отвору, зусилля деформування, а також на розміри деталі і отвору.

Загальні відомості

Вирубка-пробивка виконується за допомогою спеціальних штампів, робочими органами яких є пуансон і матриця (рис.3.1). Лист або смуга вкладається на…   Рис. 3.1. Схема вирубки-пробивки

Способи чистової вирубки-пробивки

  Рис 3.4. Способи чистової вирубки та зачистки  

Способи зачистки в штампах

На теперішній час відомі декілька способів зачистки: зачистка з попереднім обтисненням припуску, вирубка з одночасним зачищенням, зачистка… Зачистка на матриці з гострою ріжучою кромкою (рис. 3.4д) дає задовільні… При зачистці великої товщини потрібна багатократна зачистка, при чому кількість операцій зростає зі зростанням…

Обладнання, інструмент, зразки

Інструмент – універсальний штамп для вирубки і пробивки з комплектом швидкозмінних пуансонів і матриць. Вимірювальний інструмент – штангенциркуль, мікрометр. Зразки – заготовки із середньовуглецевої сталі (сталь 35, сталь 45), міді, алюмінію.

Зміст звіту

В звіті пишеться назва і мета роботи, наводяться формули для визначення основних параметрів.

Дається опис проведення експериментів, оцінюється вплив різних факторів на процес вирубки.

Результати дослідів і розрахункові дані заносять до табл. 3.1.

За результатами експерименту будують залежність зусилля вирубки і знімання від величини відносного зазору в координатах Р – Z/S.

У звіті наводять ескізи трьох заготовок після вирубки відповідно з зазорамит Z < Z_опт, Z = Z_опт, Z > Z_опт.

Закінчується звіт висновками по роботі.

Таблиця 3.1

№

Матеріал

S0, мм

dп ,мм

Dм, мм

Z, мм

Z/S0

hп, мм

S, мм

Zопт, мм

Zопт/S0

dотв, мм

Dдет, мм

Pв е , кН

Pв р, кН

Pс е, кН

Pс р, кН

Pв е/Pв р

Pс е/Pс р

 

Питання для контролю[1, 4]

1. Характер напружено-деформованого стану при вирубці і пробивці.

2. Послідовність розвитку процесу розділення матеріалу при вирубці і пробивці за різної величини зазору.

3. Вплив зазору на вигляд і якість поверхні зрізу.

4. Поняття про інтервал оптимальних зазорів і основні фактори, які впливають на вибір величини зазору.

5. Правила для визначення виконавчих розмірів пуансонів і матриць при вирубці і пробивці.

6. Чому зі збільшенням зазору зростає викривлення заготовки і збільшується можливість утворення торцевого задирка.

 

 

Лабораторна робота № 4

Дослідження пружинення при згинанні в штампах

Мета роботи - вивчити явище пружинення і дослідити вплив основних факторів на величину кута пружинення при згинанні в штампах.

Загальні відомості про гнуття

Так як розміри заготовки або деталі в кінцевий момент деформації під навантаженням визначаються, як правило, розмірами деформуючого інструменту… Найбільш помітно позначається пружинення на розмірах, що одержуються… При гнутті смуги в перерізі заготовки можна виділити дві зони: зону розтягування де в тангенціальному напрямку діють…

Обладнання, інструмент, зразки

Вимірювальний інструмент - штангенциркуль, кутомір. Зразки - смуги з трьох матеріалів різних марок товщиною 1 мм, шириною 20…25 мм…  

Зміст звіту

B звіті має бути наведено назву і мету роботи, основні теоретичні положення. Пояснити вплив різних факторів на кут пружинення. Навести ескіз штампа для гнуття.

Результати експериментів та розрахунків занести до табл. 4.1.

Таблица 4.1

№

Матеріал

S, мм

B, мм

Rвн, мм

Δβ

Эксперимент

Розрахунок

 

Побудувати графіки залежності пружинення Δβ від кута згину для різних матеріалів і різної відносної товщини і кута пружинення β від відносного радіуса R_вн/S для різних матеріалів і різних кутів гнуття. На графіках привести розрахункові залежності.

 

Питання для контролю[1, 4]

1. Чому при гнутті V - подібних деталей з калібруванням кут пружинення може бути змінним?

2. Як впливає контактна зона під пуансоном при гнутті на величину кута пружинення?

3. Що станеться з кутом пружинення при збільшенні радіуса згину, зменшені товщини матеріалу і збільшенні кута згинання та чому?

4. Як вплине нагрів металу на величину кута пружинення?

5. Що станеться з кутом пружинення при згинанні з розтягом, стиском?

6. B якому випадку кут пружинення буде більше: при гнутті моментом широкої смуги чи вузької смуги на ребро і чому?

 

Лабораторна робота № 5

Вивчення процесу витягування циліндричних деталей

Мета роботи - вивчити процес формозміни при витягуванні вісесиметричних деталей за одну та кілька операцій витягування, встановити характер деформацій і ознайомитися з основними параметрами процесу, знання яких необхідно при розробці технологічних процесів витягування.

 

Загальні відомості про витяування

По характеру і ступеню деформацій розрізняють витягування: - без потоншення стінки; - з потоншенням стінки;

Обладнання, інструмент, зразки

Інструмент – спеціальний штамп для витягування з комплектом пуансонів і матриць. Вимірювальний інструмент – штангенциркуль, кутомір, індикатор. Зразки – круглі заготовки з листової маловуглецевої сталі, латуні і алюмінієвих сплавів товщиною 1 мм з зовнішнім…

Зміст звіту

У звіті має бути вказано назву і мету роботи, схему процесу витягування, послідовність виконання роботи.

За даними табл. 5.2 будують графіки, які показують залежність розподілу радіальних, тангенціальних і деформацій по товщині за кожний перехід і сумарних деформацій за 2-й та 3-й переходи витягування по радіусу вихідної заготовки (рис. 5.3).

За максимальним зусиллям витягування, визначеним експериментально, визначити величину максимальних розтягуючих напружень, діючих в небезпечному перерізі:

= . (5.14)

 

Рис. 5.3.

 

Отримані значення напруження порівнюють з розрахунковим σ_{ρ max}, отриманим за формулою (5.10). Замість напруження текучості σ_s у формулу (5.10) підставляємо межу текучості σ_т.

Звіт завершують висновками по роботі, в яких аналізують характер напружено-деформованого стану на першій та наступних операціях витягування, наводять співставленні розрахунки та експериментальні дані.

Питання для контролю[1, 4, 5]

1. Послідовність перетворення плоскої заготовки в порожнистий виріб на першій операції витягування вісесиметричних деталей і характер напружено-деформованого стану на першій операції витягування.

2. Характер напружено-деформованого стану на другій та наступних операціях витягування.

3. Явище складкоутворення при витягування і причини, що зумовлюють це явище.

4. В яких випадках можливе витягування без притискача заготовки, які параметри визначають спосіб витяжки – з притискачем чи без?

5. Як змінюється товщина стінки вздовж твірної при витягуванні і чому?

6. Що таке коефіцієнт витягування і його зв'язок з деформаціями при витягуванні?

 

Лабораторна робота № 6[1, 4, 6]

 

Вивчення конструкцій штампів для листового штампування. Встановлення та налагодження їх на пресі

Мета роботи - вивчити типові конструкції штампів для листового штампування, набути практичних навичок в розбиранні і збиранні штампів, а також по встановленню та налагодженню основних типів штампів на кривошипному пресі.

 

Загальні відомості

За ознакою призначення штампи класифікуються відповідно до виконуваних штампувальних операцій. За технологічною ознакою розрізняють штампи простої, сумісної та послідовної… Штамп простої дії призначений для виконання однієї або декількох однойменних операцій в межах одного кроку подачі…

Порядок виконання роботи.

Виконати повне розбирання штампу. Ознайомитися з функціональним призначенням штампу, його деталей та їх взаємодією. На підставі замірів виконати… Виконати повне складання штампу. Не дозволяється при складанні і розбиранні застосовувати для вибивання і постукування сталевий слюсарний молоток. Для…

Зміст звіту

Звіт представляють у вигляді ескізу складального креслення штампу, специфікації до нього та опису конструкції штампу (тип, призначення, будова), призначення його окремих деталей.

 

Питання для контролю

2. Типи блоків штампів і їх коротка характеристика. 3. Способи направлення рухомих частин штампів відносно нерухомих, їх… 4. Типи хвостовиків штампів, їх коротка характеристика та область застосування.

Список використаної літератури

 

1. Зубцов М.Е. Листовая штамповка: Учебник для студентов вузов, обуч. По специальности «Машины и технология обработки давлением». – 3-е изд., перераб. и доп. -Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - 432 с., ил.

2. Северденко В.П., Пасечный С.А. Металл для листовой штамповки. Минск. Издательство Академии наук СССР. 1961г. 273 с.

3. А.Ю. Аверкиев. Методы оценки штампуемости листового металла – М.: Машиностроение, 1985 . – 174 с.: ил.

4. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. – 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - 520 с., ил.

5. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: - Машиностроение, 1968. - 283 с.

6. Скворцов Г.Д. Основы конструирования штампов для листовой штамповки. Подготовительные работы. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.