14744

Исследование процесса вытяжки деталей

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Раздел МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ к ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1 Исследование процесса вытяжки деталей 1. Получить у преподавателя вариант индивидуального задания на выполнение работы. 2. Вычертить эскиз детали. Указать наименование детали размеры марку материала и его т...

Русский

2013-06-09

680 KB

26 чел.

Раздел МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ к

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1 (Исследование процесса вытяжки деталей)

1. Получить у преподавателя вариант индивидуального задания на выполнение работы.

2. Вычертить эскиз детали. Указать наименование детали, размеры, марку материала и его толщину (рис.1). Заполнить п.1 бланка отчета.

3. Рассчитать размер заготовки для получения штампованного изделия.

При вытяжке без утонения стенок изменением толщины материала обычно пренебрегают. Размеры заготовки определяют из равенства поверхностей заготовки и изделия, учитывая припуск на обрезку

.    (1)

Заготовка для деталей, имеющих форму тел вращения, представляет собой круг, поэтому условие постоянства поверхности при постоянной толщине заготовки может быть представлено в виде:

,   (2)

откуда диаметр заготовки Dзаг  (мм) определяют по формуле

.   (3)

Поверхность детали Fдет вычисляют путем суммирования поверхностей геометрически простых элементов, из которых состоит деталь (рис.2). Тогда

,   (4)

где fi – сумма площадей отдельных элементов поверхности детали, мм2.

Формулы для определения поверхностей простой геометрической формы приведены в табл.1.

При определении диаметра заготовок для деталей, получаемых вытяжкой и имеющих стенку толщиной менее 2 мм, расчет ведется по наружным (внешним) размерам детали, а для деталей со стенкой толщиной свыше 2 мм – по срединным ее размерам.

Рис. 1. Эскиз изделия

Детали, получаемые вытяжкой, имеют неровную волнистую кромку, которая удаляется после вытяжки обрезкой. Поэтому при определении диаметра заготовки необходимо предусмотреть припуск на обрезку Z, величину которого выбирают по табл.2.

Для цилиндрического стакана с фланцем условие постоянства поверхности при расчете по наружным размерам детали определяется уравнением

(5)

откуда

, (6)

где  ,  

(Условные обозначения показаны на рис.2).

Рис. 2. Схема разбивки детали на простые геометрические элементы

Примем допущение rф= 0 , rд = 0 . Тогда формула (6) примет вид

  (7)

При этом погрешность вычислений в определении Dзаг не превышает 2...3%, что является удовлетворительным и может быть компенсировано величиной припуска Z.

4. Произвести раскрой листового материала.

Существуют различные способы раскроя полосы (ленты). Примем наиболее простой способ раскроя – однорядный (рис.3). Наименьшие величины перемычек m1 и m2 при ручной подаче для мягкой стали (вр < 350 МПа) приведены в табл.3.

Рис. 3. Схема вырубки заготовок для вытяжки

Для других материалов табличные значения m1 и m2 следует умножить на коэффициенты, приведенные ниже:

сталь средней твердости (350  вр < 450) МПа

0,9

сталь твердая (вр  450 МПа )

0,8

бронза и латунь твердая ( вр  400 МПа )

1...1,1

дюралюминий

1...1,2

латунь мягкая (вр < 400 МПа)

1,2

алюминий

1,3...1,4

медь

1,0.

Ширина полосы В и шаг раскроя Т для однорядного раскроя определяются по формулам:

;  .  (8)

Ближайшая большая к расчетной ширина ленты выбирается из стандартного ряда (п.1 справочной информации).

Заполнить п.2.1 бланка отчета.

5. Выполнить технологический расчет основных операций изготовления детали.

Для изготовления детали предлагаемого типа необходимо провести следующие операции: вырубку заготовки из ленты; вытяжку; пробивку отверстий.

5.1.Выполнить технологический расчет вырубки заготовки из ленты.

5.1.1.Выполнить расчет размеров вырубного штампа.

Операцию вырубки осуществляют в вырубных штампах на кривошипных прессах (рис.4). Для уменьшения усилий вырубки применяют матрицы со скошенными режущими кромками и пуансоны с плоскими рабочими торцами.

Скосы определяют двумя размерами: высотой скоса Нс и углом скоса  , величины которых выбираются по табл.4.

Расчетный диаметр вырубаемой заготовки является номинальным диаметром матрицы (Dм) вырубного штампа (рис.4), т.е.

.    (9)

Диаметр пуансона Dп определяют по формуле

,   (10)

где –односторонний зазор между пуансоном и матрицей.

.   (11)

Высоту а цилиндрической части вырубной матрицы выбирают в пределах 3...5 мм, общая высота матрицы b=15...20мм.

Рис. 4. Схема вырубного штампа

5.1.2. Определить усилие вырубки

Усилие вырубки Рвыр (Н) при штамповке определяют по формуле

,   (12)

где  L – периметр вырубаемого контура, мм (L = Dзаг);

S – толщина заготовки, мм;

ср – сопротивление срезу, МПа;

1,25 – коэффициент запаса, учитывающий колебание в толщине материала, затупление режущих кромок и пр.

К1 – коэффициент, учитывающий величину скосов у матрицы (при общей высоте скоса Нc = S коэффициент К1=0,4...0,6, при Нс = 2S коэффициент К1 = 0,2...0.4).

5.1.3. Определить усилие для снятия отхода с пуансона.

Усилие для снятия отхода с пуансона Рс (Н) находят по формуле

,   (13)

где Kc – коэффициент, приведенный в табл.5.

5.1.4. Определить усилие для проталкивания детали через матрицу.

Усилие для проталкивания детали через матрицу Рп (Н) определяют по формуле

  (14)

где а– высота цилиндрического пояска матрицы вырубного штампа, мм

Кп – коэффициент, определяемый по табл.5.

Заполнить п.2.2 бланка отчета.

5.2. Выполнить технологический расчет вытяжки.

5.2.1. Определить количество переходов вытяжки.

В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также от относительной толщины заготовки, вытяжка может быть выполнена за один или несколько переходов.

Степень деформации заготовки задают коэффициентом вытяжки Кв , выраженным как отношение диаметра заготовки к наружному диаметру изделия ( на первом переходе К1в)

   (15)

или отношением предыдущего диаметра dn-1 изделия к последующему dn (на последующих переходах Кnв )

,    (16)

где n – порядковый номер вытяжки.

Коэффициент вытяжки K1в , полученный по формуле (15), сравнивают с предельным коэффициент вытяжки для первого перехода К1табл (табл.6).

Если К1в  К1табл , то вытяжку можно производить за один переход.

Если К1в > К1табл , то вытяжку необходимо производить за несколько переходов. В этом случае последовательность расчета будет следующей:

- для первого перехода коэффициент вытяжки принимается равным табличному К1табл ;

- промежуточный диаметр изделия (полуфабриката) на первом переходе определяем согласно зависимости

;    (17)

- определяем коэффициент вытяжки для второго перехода

   (18)

- полученный коэффициент вытяжки сравниваем с табличным значением К2табл (табл.7) и вновь проверяем условие

.    (19)

В случае невыполнения условия (19) рассчитываем по аналогии третий и последующие переходы вытяжки.

Диаметры полуфабрикатов, получаемых после каждой операции вытяжки, определяют по формуле

,   (20)

где n – порядковый номер вытяжки.

Высоты полуфабрикатов 1 , Н2 , ..., Нn ) определяют, исходя из условия постоянства поверхности

,  (21)

где F1 , F2 ..., Fn – поверхности полуфабрикатов после каждой операции вытяжки.

Используя формулу (7), получим выражение для определения высоты цилиндрического полуфабриката с фланцем

,   (22)

где n – порядковый номер перехода вытяжки.

Заполнить п.3.1 бланка отчета.

5.2.2. Определить основные размеры вытяжного штампа.

Вытяжку осуществляют в вытяжных штампах на кривошипном прессе (рис.5).

Рис. 5. Схема вытяжного штампа

Внутренний диаметр изделия является номинальным диаметром пуансона Dп вытяжного штампа

.    (23)

Диаметр отверстия матрицы Dм вычисляют по формуле

,    (24)

где Zв – односторонний зазор между пуансоном и матрицей. При вытяжке без утонения стенки

.    (25)

Радиус закругления кромки вытяжной матрицы определяют по формуле

,   (26)

где D – диаметр плоской заготовки (для первой вытяжки) или диаметр полуфабриката на предыдущей вытяжке (для последующих переходов вытяжки), мм;

d – диаметр изделия (полуфабриката), получаемый на данном переходе вытяжки, мм;

S – толщина изделия, мм.

Радиус закругления пуансона принимают равным радиусу закругления матрицы

.    (27)

5.2.3. Определить усилие пресса при вытяжке.

Потребное усилие пресса при вытяжке Рп (Н)складывается из усилия вытяжки Рвыт и усилия прижима Q, необходимого для уменьшения вероятности складкообразования на фланце

   (28)

Усилие вытяжки Рвыт (Н) определяют формулам:

– для первой вытяжки

;  (29)

– для n перехода вытяжки

,  (30)

где d – диаметр изделия, получаемого на данном переходе вытяжки, мм;

Dзаг – диаметр заготовки, мм;

S – толщина изделия, мм.

вр – предел прочности материала, МПа;

С – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительное усилие, потребное для проталкивания изделия через матрицу.

Для первого перехода вытяжки С=1,1...1,2; для последующих переходов вытяжки отожженной заготовки С=1,6...1,9; для последующих переходов вытяжки без межоперационного отжига С=2,3...2,7;

Усилие прижима Q (Н) определяют по формуле

,    (31)

где  Fпр – площадь заготовки, находящейся под прижимом, мм2 ;

q – удельное давление прижима, МПа (выбирают в зависимости от материала изделия по табл.8).

При вытяжке цилиндрической детали из плоской заготовки (первый переход вытяжки) усилие прижима будет равно

.   (32)

При втягивании пустотелой заготовки в матрицу (последующие переходы вытяжки) усилие прижима Q (Н) равно

,   (33)

где  n – порядковый номер перехода вытяжки.

Усилие прижима составляет обычно 10...30% от усилия вытяжки. Целесообразно проверить необходимость прижима при вытяжке. Прижим необходим, если:

(Dзаг–d) (18...20)S – для первого перехода вытяжки;   … (34)

(dn-1 – dn) (18...20)S – для nго перехода вытяжки.

Если условие (34) не выполняется, необходимость в применении прижима отпадает.

Заполнить п.3.2 бланка отчета.

5.3. Выполнить технологический расчет пробивки отверстий.

5.3.1. Определить размеры пробивного штампа.

Пробивку отверстий на фланце осуществляют в пробивных штампах на кривошипном прессе (рис.6). Для уменьшения усилий пробивки применяют пуансоны со скошенными режущими кромками и матрицы с плоскими рабочими торцами. Размеры скосов определяют по табл.4.

Диаметр пробиваемого отверстия является номинальным диаметром пуансона Dп пробивного штампа

.    (35)

Диаметр матрицы Dм определяют по формуле

,   (36)

где – односторонний зазор между пуансоном и матрицей.

.   (37)

Ширину цилиндрической части пробивной матрицы выбирается в пределах 3...5мм, общая высота матрицы b=15...20мм.

5.3.2. Определить усилие пресса при пробивке

Усилие пробивки Рпр (Н) определяют по формуле

,  (38)

где  П – периметр пробиваемых отверстий, мм;

S – толщина заготовки, мм;

ср – сопротивление срезу, МПа;

1,25 – коэффициент запаса, имеющий тот же смысл, что и в формуле (12);

К2 – коэффициент, учитывающий величину скосов у пуансона (при общей высоте скоса Нс=S коэффициент К2=0,4...0,6; при Hc=2S коэффициент K2=0,2...0,4).

Рис. 6. Схема пробивного штампа

5.3.3. Определить усилие для снятия детали с пуансона.

Усилие для снятия детали с пуансона Рс (Н) находят по формуле

,    (39)

где Kс – коэффициент, определяемый по табл.4.

5.3.4. Определить усилие для проталкивания отхода через матрицу.

Усилие для проталкивания отхода через матрицу Рп (Н) определяют по формуле

,   (40)

где  Kп – коэффициент, определяемый по табл.4; a – высота цилиндрического пояска матрицы пробивного штампа, мм.

Заполнить п.4 бланка отчета.


Раздел №5 Исходные данные

d,

мм

Н,

мм

S,

мм

dфл,

мм

d1,

мм

dо,

мм

n

Материал

вр,

МПа

ср,

МПа

1

20

15

0,5

40

28

4

2

Медь М1

200

80

2

25

25

1,0

50

36

4

4

Алюминий А3

100

150

3

40

15

1,0

60

50

4

6

Дюралюмин Д1

200

200

4

100

40

2,0

140

120

4

8

Сталь 15кп

370

290

5

80

60

1,5

128

100

8

2

Сталь 08кп

300

250

6

30

20

1,0

70

50

10

4

12ХГМФ

370

280

7

10

15

0,5

30

22

4

6

Дюралюмин Д16

100

200

8

70

50

2,0

100

84

4

8

Х23Н18

500

320

9

50

30

1,5

86

70

8

2

Сталь 10Г2

450

400

10

100

40

1,0

140

120

10

4

Алюминий А2

80

70

11

20

10

0,5

44

32

6

6

Бр.0Ц 4-3

300

160

12

25

15

1,0

50

40

4

8

Сталь 10кп

350

280

13

40

40

1,5

76

60

8

2

Сталь 20кп

380

300

14

30

40

1,0

56

46

10

4

Медь М2

200

160

15

80

30

0,5

110

95

6

6

Латунь Л62

300

200

16

60

40

2,0

90

75

4

8

Алюминий А2

80

70

17

90

50

1,5

130

110

8

2

15ХМ

80

70

18

70

10

1,0

94

82

6

4

Латунь Л68

220

190

19

25

10

0,5

50

35

4

6

Латунь Л62

300

200

20

15

15

1,0

36

30

4

8

Алюминий А3

100

150

21

50

50

1,5

90

70

6

2

Медь М1

200

80

22

60

60

1,0

90

80

8

4

Сталь 10кп

350

280

23

100

40

0,5

150

130

10

6

Дюралюмин Д1

200

200

24

40

30

2,0

80

60

6

8

12ХГМФ

370

280

25

60

30

2,0

90

80

4

2

Сталь 10Г2

450

400

Условные обозначения

d – наружный диаметр изделия;

dфл – диаметр фланца;

d1 – диаметр окружности центров пробиваемых отверстий;

do – диаметр пробиваемого отверстия;

n  – число пробиваемых отверстий;

H  – высота изделия;

S  – толщина изделия;

вр – предел прочности на растяжение;

ср  – предел прочности на сдвиг.

Справочная информация

1. Стандартный ряд величин ширины ленты (мм)

– для стали

20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 100, 110, 120, 130, 150, 160, 170, 175, 190, 200

– для алюминия и его сплавов

40 – 200 с интервалом 5

– для латуни

50, 51, 52, 55, 57, 60, 63, 65, 68, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 109, 110, 112, 120, 124, 125, 128, 130, 134, 140, 150, 160, 163, 168, 170, 180, 190, 200

– для меди и бронзы

20 – 200 с интервалом 5

2. Справочные таблицы

Таблица 1

Форма

поверхности

Эскиз

Площадь

поверхности

Круг

Кольцо

Цилиндр

Четверть

сферического кольца

(выпуклая)

Четверть

сферического

кольца

(вогнутая)

Таблица 2

Припуски Z на обрезку цилиндрических деталей с фланцем
Толщина материала, мм
Диаметр фланца dфл , мм
до 120
121...260
261...500
Припуски (Z) на диаметр, мм
До1
Свыше 1 до 2
Свыше 2 до 3
Свыше 3 до 4
Свыше 4 до 6
3
4
4
6
8
4
5
6
7
9
5
6
7
8
10

Таблица 3

Величины перемычек для мягкой стали(вр 350 МПа), мм

Толщина материала, мм

m1

m2

до 0,25

0,25 – 0,5

0,5 – 0,8

0,8 – 1,2

1,2 – 1,6

1,6 – 2,0

2,0 – 2,5

2,0

1,5

1,2

1,0

1,2

1,5

1,8

1,8

1,2

1,0

0,8

1,0

1,2

1,5

Таблица 4

Применяемые величины скосов

Материал

Толщина S,

мм

Величина скоса Нс, мм

Угол скоса , град

Тонкий

до 3

2S

до 5

Толстый

свыше 3

S

до 8

Таблица 5

Величины коэффициентов Кс , Кп

Материал

Кс

Кп

Сталь

0,01 – 0,05

0,03 – 0,07

Алюминий и его сплавы

0,02 – 0,05

0,03 – 0,07

Медь и ее сплавы

0,01 – 0,04

0,03 – 0,09

Примечания:

- при выталкивании детали или отхода в направлении, обратном движению пуансона, усилие увеличивают на 30-50%;

- при матрице без цилиндрического пояска усилие уменьшается на 30-40%.

Таблица 6

Величины коэффициентов первой вытяжки К1табл  

для цилиндрических деталей с фланцем

Относительный диаметр фланца dфл / d

Относительная толщина заготовки (S/Dзаг) 100%

2 - 1,5

1,5 - 1,0

1,0 – 0,6

0,6 – 0,3

0,3-0,15

до 1,1

1,96

1,88

1,82

1,75

1,69

1,3

2,04

1,96

1,89

1,85

1,82

1,5

2,12

2,04

2,00

1,96

1,92

1,8

2,22

2,17

2,12

2,08

2,08

2,0

2,38

2,33

2,27

2,22

2,22

2,2

2,50

2,44

2,38

2,38

2,38

2,5

2,70

2,63

2,63

2,63

2,63

2,8

2,94

2,86

2,86

2,86

2,86

3,0

3,12

3,03

3,03

3,03

3,03

Таблица 7

Величины коэффициентов второй и последующих вытяжек

для цилиндрических деталей с фланцем

Коэффициент вытяжки

Относительная толщина заготовки (S/Dзаг) 100%

2 – 1,5

1,5 – 1,0

1,0 – 0,6

0,6 – 0,3

0,3–0,15

K2

1,37

1,33

1,31

1,28

1,25

K3

1,33

1,28

1,26

1,25

1,22

K4

1,28

1,25

1,22

1,20

1,19

K5

1,25

1,22

1,19

1,17

1,16

Таблица 8

Среднее удельное давление прижима

Материал

q, МПа

Алюминий и его сплавы

0,8...1,2

Медь и ее сплавы

1,2...2,0

Сталь углеродистая  ( S > 0,5 мм )

2,0...2,5

Сталь углеродистая  ( S  0,5 мм )

2,5... 3,0

Сталь легированная

2,8...3,5

Дюралюмин

1,2...1,8


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73282. ПСИХИКА И МОЗГ: РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 31.5 KB
  Широкий комплекс вопросов об отношении психики к деятельности головного мозга о характере связи явлений сознания с мозговой нейродинамикой и телесными изменениями образует кардинальную проблему современной науки. Решение вопроса о соотношении психики с деятельностью мозга обязательно включает философские предпосылки и вместе с тем оказывает существенное влияние на философское понимание природы сознания и духовной активности. ФИЗИКАЛИСТСКИЙ ПОДХОД Он заключается в стремлении провести принцип физикалистского монизма в объяснении явлений...