МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ВЫТЯЖКЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ»

ПО КУРСУ

«ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения

Харьков НТУ «ХПИ» 2010

Методические указания к лабораторной работе «Определение технологических параметров при вытяжке изделий из листовой заготовки» по курсу «Технология конструкционных материалов» для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения. /Сост.: В.В. Дмитрик, А.И. Христофоров, Б.В. Ситников, О.В. Титаренко – Харьков: НТУ «ХПИ», 2010. – 8 с.

Составители: В.В. Дмитрик А.И. Христофоров Б.В. Ситников О.В. Титаренко

Рецензент О.В.Акимов

Кафедра «Сварка»

Лабораторная работа №3

«Определение технологических параметров при вытяжке изделий из листовой заготовки»

3.1 Цель работы

Ознакомление с операциями листовой штамповки: резки заготовок, вырубки (вырезки) по контуру и вытяжки. Изучение устройства кривошипного пресса, гильотинных ножниц и штампов.

3.2. Общие сведения

Разнообразные операции листовой штамповки объединяются по характеру, деформации в две группы: разделительные и формоизменяющие.

К разделительным относятся операции, в результате которых происходит полное или частичное отделение одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру. Наиболее распространенные операции этой группы: отрезка, вырубка.

К формоизменяющим относятся операции, в результате которых происходит изменение формы и размеров заготовки, перераспределение и заданное перемещение объема металла. К этой группе относятся гибка, вытяжка и др.

3.2.1 Технологические особенности разделительных операций

Операция резки (отрезки) применяется как заготовительная, обеспечивающая разделение листа на полосы или карточки, поступающие в дальнейшем на штамповку. Для операции резки используют в основном гильотинные ножницы (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Схема резки гильотинными ножницами: 1 – нижний нож; 2 – верхний нож; 3 – листовая заготовка; 4 – упор.

Вырубка (вырезка) – разделительная операция листовой штамповки, в процессе которой происходит полное отделение части металла от заготовки по замкнутому контуру. Она применяемся для получения как заготовок под дальнейшую обработку, так и готовых деталей.

Процесс вырубки происходит за 4 этапа (рис. 3.2):

1 – деформация листа (рис. 3.2 а);

2 – рез (рис. 3.2 б);

3 – скол (рис. 3.2 в);

4 – удаление отхода (рис. 3.2 г).

а) б) в) г)

Рисунок 3.2 – Схема процесса вырубки

Усилие вырубки (вырезки) зависит от толщины и свойств штампуемого металла, периметра среза, условий вырубки. При вырубке в штампах усилие пресса подсчитывается по формуле:

, (3.1)

где P – усилие пресса, кгс;

L – периметр среза /длина вырезаемого контура, мм;

S – толщина материала, мм;

– сопротивление материала срезу, кг/мм² (0,8 σ_в);

1,25 – коэффициент, учитывающий разные факторы, связанные со штампуемостью материала, затуплением режущих кромок матрицы и пуансона, и т.д.

3.2.2. Технологические особенности формоизменяющей операции вытяжки

Вытяжка – процесс получения полых деталей различной формы и размеров при помощи штампов из полой заготовки. На рис. 3.3. представлена схема процесса вытяжки цилиндрического колпачка из листовой заготовки диаметром D₀ и толщиной S₀ пуансоном диаметром d₀ и радиусом округления кромок r_п через матрицу, имеющую кромки с радиусом округления r_м.

Рисунок 3.3 – Схема процесса вытяжки

При вытяжке происходит процесс свертывания кольцевой части заготовки и она превращается в цилиндр диаметром d и высотой h. Следовательно, вытяжка происходит за счет пластической деформации, сопровождаемой смещением значительного объема металла в высоту (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Пластическая деформация заготовки при вытяжке

3.2.3. Технологические параметры вытяжки

Для оценки степени изменения формы заготовки в процессе вытяжки применяется коэффициент вытяжки m, представляющий собой отношение диаметра изделия после вытяжки d к диаметру заготовки D₀.

. (3.2)

Коэффициент вытяжки характеризует степень деформации. Чем меньше m, тем интенсивнее идет вытяжка, тем меньшим будет количество необходимых операций вытягивания. Значение допустимого коэффициента вытяжки определяется по таблицам.

Степень вытягивания k_в – величина, обратная коэффициенту вытягивания. По ней определяют число и последовательность операций вытягивания.

. (3.3)

Сила вытягивания F_В (рис. 3.3) определяется как усилие, которое передается через пуансон на деформируемую заготовку. Оно зависит от физико-механических свойств материала заготовки, геометрических параметров, формы детали, установленного коэффициента вытяжки.

, (3.4)

где – граница предела прочности материала на растяжение, кг/мм².

Сила прижимания F_П (рис. 3.3) – усилие, с которым листодержатель прижимает заготовку по торцу матрицы. Чем больше давление прижима, тем быстрее достигается максимальное усилие вытяжки и тем меньшая степень деформации может быть допущена.

, (3.5)

где S – площадь заготовки, находящейся под держателем, мм;

q – давление листодержателя, кг/мм².

Давление листодержателя определяют теоретически или из экспериментальных данных в зависимости от свойств и толщины исходного материала, коэффициента вытяжки и других данных.

Во время вытяжки цилиндрической детали из плоской заготовки площадь S – это площадь кольца:

. (3.6)

На практике величину r_м выбирают в зависимости от толщины заготовки: .

При разработке технологической схемы вытяжки и выборе необходимого оборудования определяют также работу вытяжки, характеризующую требуемое энергопотребление на деформирование.

, (3.7)

где  – эмпирический коэффициент, зависящий от коэффициента вытяжки;

h – глубина вытягивания, мм.

При глубокой вытяжке и при небольшой толщине материала смещенный объем является причиной образования гофр /волн/ на деформируемой заготовке (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 – Виды брака при вытяжке