3. Объекты и средства исследования

Заготовка - полоса для вырубки; испытательная машина ГМС-50 с записывающим устройством диаграммы "сила вырубки - перемещение пуансона"; штамп с одной матрицей, шестью сменными пуансонами различного диаметра, три из которых имеют скошенные кромки; штангенциркуль. Размеры инструмента указывает учебный мастер.

4. Подготовка к работе

Изучить содержание настоящей работы, подготовить исходные данные и занести в табл.1. Подготовить для пробивки полосы, штамп, инструмент, оборудование.

Таблица 1

Толщина полосы, мм

Диаметр матриц d, мм

Диаметр пуансонов d , мм

Величина относительного зазора Z/S

Сила вырубки

dr1

dr2

dr3

Z1/S

Z2/S

Z3/S

Ppr

Ppк

Pr1

Pr2

Pr3

Pk1

Pk2

Pk3

5. Программа работы

1. Замерить штангенциркулем толщину материала (S, мм), диаметры матрицы и пуансонов. Определить величину относительного зазора (Z/S). Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1.

2. Произвести расчет силы вырубки по формулам (1) - (2). Результаты расчетов занести в таблицу 1.

3. Установить штамп на испытательную машину и произвести вырубку при различных зазорах тремя цилиндрическими пуансонами d_r1, d_r2, d_r3, и тремя пуансонами со скошенными кромками d_k1, d_k2, d_k3. В каждом случае записывается диаграмма "сила вырубки - перемещение пуансона". Полученные данные занести в таблицу 1.

4. Построить графики изменения сила вырубки для цилиндрических пуансонов и пуансонов со скошенными кромками в зависимости от величины относительного зазора, и сравнить величину деформирующих сил гладкими пуансонами (P_r1, P_r2 , P_r3) и пуансонами со скошенными режущими кромками (P_k1 , P_k2, P_k3).

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Характеристика операции вырубки.

2. Способы снижения сил при вырубке.

3. Влияние зазора на силу вырубки.

4. Влияние геометрии инструмента на силу деформирования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 15830-84.

2. Технология конструкционных материалов (Технологические процессы в машиностроении): учебник для вузов; в 4 ч. / О.В. Мартынов [и др.]. – Тула: ТулГУ. – 2007.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ГИБКЕ В ШТАМПАХ

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Изучение явления пружинения. Анализ влияния механических свойств металла и основных параметров штампа для гибки на величину пружинения.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Точность штампованных деталей, получаемых гибкой, зависит от упругих и пластических свойств материала, его толщины, формы, размеров деталей, радиуса пуансона, угла изгиба, точности изготовления штампа, жесткости пресса, силы удара, правильной укладки и фиксации заготовки и др. В отличие от других процессов листовой штамповки упругая деформация при гибке составляет значительную долю полной деформации. В результате происходят заметные отклонения от заданного взаимного расположения полок изогнутой заготовки после разгрузки (рис. 1).

Гнутые детали после снятия со штампа распружиниваются, т.е. упруго изменяют угол гибки на величину угла пружинения :

(1)

где - внутренний угол изогнутой детали; - угол пуансона; - угол пружинения.

Упругое пружинение обычно выражается в угловом измерении и является той величиной, на которую следует уменьшить угол изогнутой детали.

Для получения заданного угла и радиуса после гибки необходимо угол и радиус на пуансоне скорректировать на величину пружинения.

В зависимости от относительного радиуса , где - радиус кривизны пуансона, эффективность пружинения оценивается по-разному.

При малых относительных радиусах гибки < показателем пружинения служит угол пружинения . Если < , то < угол пружинения отрицательный, т.е. изогнутые полки отпружинивают в сторону уменьшения угла < . Если > , угол пружинения положительный > .

При больших относительных радиусах гибки > показателем пружинения является и упругое изменение радиуса , где - внутренний радиус изогнутой заготовки после разгрузки, - радиус пуансона.

Экспериментально установлено, что величина пружинения зависит главным образом от механических свойств металла, относительного радиуса изгиба, формы детали, а также от величины калибрующей сил на завершающей стадии процесса.

Чем выше предел текучести материала , чем больше относительный радиус и угол гибки , тем больше при прочих равных условиях величина пружинения.

Заметному уменьшению пружинения способствует калибровка в конце процесса гибки, обеспечивающая пластическое смятие поверхностных слоев материала заготовки с одновременной чеканкой угла.

Наглядное представление о характере деформирования для случая одноугловой гибки дает диаграмма "сила гибки - ход пуансона" (рис. 2).

Величина угла пружинения может быть определена двумя способами: аналитическим расчетом величины упругой деформации или опытным путем, посредством испытаний и замеров.

Для аналитических расчетов величины пружинения при гибке как с учетом, так и без учета упрочнения рекомендуется зависимость, приведенная М.Е. Зубцовым .

Без учета упрочнения

(2)

С учетом упрочнения

(3)

где - предел текучести металла, МПа; E - модуль упругости, МПа; - экстраполированный предел текучести, МПа; П - линейный модуль упрочнения, МПа; - угол пуансона, рад.; s - толщина материала, мм:

(4)

или

(5)

(6)

где - предел прочности, МПа; - относительное сужение, соответствующее .

Для приближенного определения упругого пружинения при свободной гибке можно использовать упрощенные формулы :

для V -образной гибки

(7)

для П -образной гибки

(8)

где - расстояние между опорами-губками матрицы, мм; k - коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя в зависимости от , равный ; l₁- плечо гибки, равное , мм; - коэффициент, определяемый в зависимости от отношения .