 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Характеристика листовой штамповки
Кафедра «Технология металлов и материаловедение» ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технология конструкционных материалов» для студентов машиностроительных специальностей
Тверь 2005 Изложены основные понятия классификации обработки металлов давлением. Дана краткая характеристика объемной и листовой штамповки. Рассмотрены вопросы влияния характеристик прочности и пластичности материалов на технологические параметры обработки давлением. Даны отличительные признаки производства штампованных поковок в открытых и закрытых штампах. Изложено описание лабораторной установки и порядок выполнения лабораторных работ. Предназначены для студентов специальностей 120100-Технология машиностроения; 210200-Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении); 170900-Подъемно-транспортные, строительные дорожные машины и оборудование; 170500-Машины и аппараты химических производств; 170600-Машины и аппараты пищевых производств. Обсуждены и рекомендованы к печати на заседании кафедры (протокол № от 2005 г.). Составители: Барчуков Д.А., Беляков А.В. ÓТверской государственный технический университет, 2005 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
Цель работы: ознакомиться с процессом листовой штамповки и определить предел прочности на срез материала листовой заготовки на примере выполнения операции вырубки.
Содержание работы:1.Ознакомиться с основными принципами классификации обработки металлов давлением. 2. Изучить характеристику листовой штамповки. 3. Изучить принцип работы пресса с ручным приводом и схему операции вырубки диска в листовой заготовке. 4. Определить предел прочности на срез материала листовой заготовки.
1. Виды обработки металлов давлением
Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: 1) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение; 2) для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка. Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп). Различают объемную и листовую штамповку. При объемной штамповке сортового металла (рис.1, а)на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом — штампом 1, причем металл заполняет полость штампа, приобретая ее форму и размеры. Листовой штамповкой (рис.1, б) получают плоские и пространственные детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона 1 и матрицы 2.
а) б)
Рис.1. Схема объемной (а) и листовой (б) штамповки
Характеристика листовой штамповки
Операцией листовой штамповки называется процесс пластической деформации, обеспечивающий характерное изменение формы определенного участка заготовки. Различают формоизменяющие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования, и разделительные операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением. В качестве заготовки при листовой штамповке используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10 мм и лишь в сравнительно редких случаях — более 20 мм. Детали из заготовок толщиной более 20 мм штампуют с нагревом до ковочных температур (горячая листовая штамповка), что позволяет значительно уменьшить усилие деформирования по сравнению с холодной штамповкой. Холодная листовая штамповка получила более широкое применение, чем горячая. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолета, ракеты). Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно, испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности. К преимуществам листовой штамповки относится возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости. Достигаются достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием. Сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки обеспечивают высокую производительность (до нескольких тысяч деталей в одну смену).
3. Описание лабораторной установки
Для приложения внешних сжимающих нагрузок на заготовку или штамп в лабораторной работе используется пресс с ручным приводом (рис.2). Пресс представляет собой систему сообщающихся сосудов и его принцип работы основан на законах гидравлики. Соотношение площадей поршней - малого 1 и большого 2, равно соотношению прикладываемой силы к рукоятке 3 и внешней силы со стороны большого поршня 2. Возвратно-поступательными движениями рукоятки осуществляется нагнетание масла в систему. Контроль давления масла в прессе производится по манометру 4 (единицы измерения: кгс/см2 ≈ 0,1 МПа). Затвор клапана 5 открывают после выполнения операции штамповки для сброса давления масла в прессе, чтобы извлечь из него штамп с заготовкой. Максимальное усилие пресса составляет 40 000 Н.
Рис.2. Пресс гидравлический с ручным приводом
Вырубка - разделительная операция листовой штамповки, при которой оформляют наружный контур детали. Вырубку обычно осуществляют металлическим пуансоном и матрицей (рис.3). Пуансон вдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. При вырубке размеры отверстия матрицы равны размерам изделия, а размеры пуансона меньше их на величину 2z (рис.3). Величину зазора z назначают в зависимости от толщины и механических свойств заготовки. При малом зазоре трещины не встречаются, и на поверхности среза появляются пояски вторичного среза, ухудшающие ее качество.
Рис.3. Схема штампа для вырубки диска: 1 - головка; 2 – пуансон; 3 – направляющая; 4 – матрица; 5 – основание; 6 – листовая заготовка Задание Определить предел прочности на срез заданного материала листовой заготовки на примере выполнения операции вырубки.
Порядок выполнения работы
На поршень пресса установите основание штампа, на него – матрицу с направляющей, в паз направляющей вставьте заготовку из полосы. В матрицу опустите пуансон, с надетой на него головкой (рис.3). Проследите, чтобы затвор клапана пресса был в закрытом состоянии. Осуществляя непрерывные движения рукояткой пресса, произведите операцию вырубки, отслеживая в процессе этого максимальное значение давления масла в системе по манометру. Сбросьте давление в системе, открыв затвор клапана, снимите штамп, удалите пуансон и заготовку, замерьте толщину t и диаметр d вырубленного диска. Определите предел прочности на срез τср материала: τср=S/ Fс р, МПа, где S – усилие вырубки, Н, Fс р – площадь среза детали, мм2. Усилие вырубки определяется произведением площади поршня пресса (2600 мм2) на максимальное значение давления масла в прессе Pmax, определенное по манометру: S=2600 Pmax , Н. Площадь среза детали соответствует площади боковой поверхности диска: Fс р=πdt, мм2, где d и t – диаметр и толщина вырубленного диска соответственно, мм. Определите максимальную толщину tmax листовой заготовки, на которой можно выполнить операцию вырубки на данном прессе, из условия обеспечения максимального усилия на поршне 40 000 Н.
Таблица 1
Сравните полученное значение τср с этой характеристикой материала по справочным данным. Содержание отчета
1. Записать классификацию обработки металлов давлением. Дать определение листовой штамповки. 2. Зарисовать схему штампа для вырубки диска (рис.3). 3. Полученные результаты и подсчитанное значение предела прочности на срез листового материала занести в табл.1. 4. Сформулировать и записать выводы по работе. Контрольные вопросы
1. Дайте определение штамповки. Какие виды штамповки Вам известны? 2. Перечислите основные операции листовой штамповки. 3. Приведите примеры изделий, получаемых формоизменяющей и разделительной листовой штамповкой. 4. Какие свойства материала определялись в процессе выполнения лабораторной работы на примере выполнения операции пробивки? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА В ОТКРЫТОМ И ЗАКРЫТОМ ШТАМПАХ
Цель работы: ознакомиться с процессом объемной штамповки и выяснить различия штамповки в открытом и закрытом штампах.
Содержание работы:1.Ознакомиться с характеристикой объемной штамповки. 2. Изучить способы объемной штамповки, принципиальные отличия схем штамповки в открытых и закрытых штампах. 3. Для заданной детали выполнить схему штамповки в открытом или закрытом штампе.
1. Характеристика объемной штамповки
Объемной штамповкой называется процесс деформирования заготовки с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей, изготовленных в отдельных частях штампа, которые образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации штамповки. Продукцией объемной штамповки являются штампованные поковки, номенклатура которых охватывает тысячи наименований от простейших болтов и заклепок до сложных и крупных коленчатых валов, лопаток турбин, шатунов, шестерен и многих других деталей. В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем большинстве случаев применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, механическими пилами, газовой резкой и т. д. По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ. Объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации без напусков, что при ковке невозможно. Штампованные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию. Производительность штамповки значительно выше — десятки и сотни поковок в час. В то же время штамп — дорогостоящий инструмент и пригоден только для изготовления какой-то одной, конкретной поковки. В связи с этим штамповка экономически целесообразна лишь при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок. Для объемной штамповки поковок требуются гораздо большие усилия деформирования, чем для ковки таких же поковок. Поковки массой несколько сот килограммов для штамповки считаются крупными. В основном штампуют поковки массой до20-40 кг.
2. Способы объемной штамповки
Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок, а также сплавов, из которых их штампуют, обусловливает существование различных способов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах. Штамповка в открытых штампах (рис. 1, а) характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает заусенец 1 (облой), который закрывает выход из полости штампа и заставляет металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в заусенец выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять особо высоких требований к точности заготовок по массе. Штамповка в закрытых штампах (рис. 1, б) характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусмотрено.
а) б)
Рис.1. Схема штамповки: а – в открытом штампе; б – в закрытом штампе
При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполнятся углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Существенное преимущество штамповки в закрытых штампах — уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в заусенец. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную макроструктуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец. Возможности штамповки в безоблойном штампе ограничены поковками типа тел вращения (диски, кольца, шестерни, и т.д.) с отношением наружного диаметра к высоте поковки не менее 2:1, т.е. относительно низкими поковками. Плоскость разъема закрытого штампа устанавливается не по середине высоты, а у верхней или нижней кромки наибольшего диаметра поковки. В открытых штампах можно штамповать как осесимметричные, так и несимметричные поковки сложной формы. Плоскость разъема таких штампов обычно проходит по оси детали и соответствует плоскости наибольшего габаритного размера, что обеспечивает легкость ее удаления из штампа и минимальные напуски на штамповочные уклоны. Задание В соответствии с конструкцией и размерами детали (табл.1) выбрать и отразить в отчете схему штамповки данной детали в открытом или закрытом штампе. Таблица 1
Содержание отчета
1. Записать определение объемной штамповки. Перечислить критерии, по которым определяют схему штамповки в открытом или закрытом штампе. 2. Начертить схему открытого или закрытого штампа для детали с размерами по заданному преподавателем варианту. 3. Выводы по работе. Контрольные вопросы
1. Каково влияние обработки давлением на структуру и свойства металла? 2. Перечислите критерии, согласно которым выбирают штамповку в открытом или закрытом штампе. 3. Каким образом определяется размер исходной заготовки? 4. Что называют облоем? 5. По каким причинам масса штампованных поковок не превышает в основном 400 кг? 6. Перечислите преимущества и недостатки объемной штамповки в сравнении с ковкой. Библиографический список рекомендованных источников
1. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др./ Под общ. ред. А.М. Дальского. М.: Машиностроение, 2000. 448 с. 2. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2000. 638 с.
|
