Формоизменение образов при протяжке плоскими бойками

Сборник методических указаний

К лабораторным работам

дисциплины

ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Направление подготовки (специальность): 150700 Машиностроение

Профиль подготовки: Машины и технология обработки металлов

давлением

Квалификация выпускника: бакалавр.

Формы обучения – очная, заочная.

Тула 2011

Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом Ивановой Э.А. и обсуждены на заседании кафедры механики пластического формоизменения механико-технологического факультета,

протокол № _____ от _____________ 20____ г.

Зав. кафедрой _________________ С.С. Яковлев

АННОТАЦИЯ

В сборнике представлены лабораторные работы по экспериментальному исследованию характера формоизменения и закономерностей изменения параметров деформирования в условиях различных процессов ковки объемной штамповки.

Методические указания содержат теоретический анализ исследуемого процесса. В каждой работе сформулированы цели и задачи исследования, приводятся общие требования по выполнению и оформлению работ.

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по лабораторным работам предназна­чены для студентов специальности 150201, изучающих курс «Техно­логия ковки и горячей штамповки».

Лабораторные работы представляют собой экспериментальные исследования характера формоизменения и закономерностей измене­ния параметров деформирования в условиях различных процессов ковки и горячей штамповки.

Лабораторные работы должны способствовать более глубокому изучению вопросов, связанных с характером течения металла, при заполнении полости штампа.

Методические указания содержат описание и теоретический анализ исследуемого процесса штамповки. В каждой работе сформу­лированы цели и задачи исследования, указываются порядок выпол­нения, форма записи и обработки экспериментальных данных.

ТРЕБОВАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ И

ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Перед началом лабораторных работ студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности при работе в лабораториях кафедры. Инструктаж проводит преподаватель, ведущий лаборатор­ные работы в подгруппе. После этого студенты допускаются к вы­полнению работы.

Лабораторные работы студенты выполняют под руководством преподавателя и учебного мастера, предварительно ознакомившись с методическими указаниями по работе.

По окончании работы студенты оформляют отчеты, сдают инструмент, приборы, методические разработки учебному мастеру.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Перед началом лабораторных занятий преподаватель проводит инструктаж студентов по технике безопасности с соответствующей записью в специальном журнале. Студенты должны быть ознакомле­ны с условиями безопасной эксплуатации оборудования и оснастки.

Перед началом проведения работы необходимо обеспечить надежное крепление применяемой оснастки и штампов, центральное приложе­ние нагрузки при соосной установке деформируемой заготовки и инструмента, соответствие поддерживающего инструмента по форме и размерам деформируемой заготовки, согласованность действий студентов, выполняющих определенные функции.

Монтаж и разборку оснастки и штампов, удаление поковок необходимо осуществлять только при выключенном оборудовании.

Необходима правильная организация рабочего места. Не допу­скается загромождение его посторонними предметами, мешающими работе.

Во время работы надо быть внимательным, не отвлекаться. Работать только на исправном оборудовании. Обо всех замеченных неисправностях надо немедленно сообщить преподавателю, ведущему занятия, или учебному мастеру.

В случае аварийной ситуации преподаватель и учебный мастер обязаны немедленно вывести студентов из помещения лаборатории, принять меры по оказанию первой помощи пострадавшим, сообщить о случившемся заведующему кафедрой.

МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И НАБЛЮДЕНИЙ. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ И СДАЧИ ОТЧЕТОВ ПО

ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Для замера технологических усилий процессов используются силоизмерительные устройства и манометры. Точность измерения зависит от класса прибора и определяется ценой деления его шкалы. В качестве измерительного инструмента при проведении лаборатор­ных работ используются штангенциркуль и микрометр. Для получе­ния более точных результатов измерения размеров проводят не ме­нее трех раз. В таблицу заносится среднеарифметическое значе­ние измеряемой величины.

Полученные в результате эксперимента значения различных величин, параметры, расчетные значения заносятся в таблицы, которые используются для построения графических зависимостей.

Отчет по лабораторной работе оформляется каждым студентом в соответствии с общими требованиями и правилами оформления отчета о научно-исследовательской работе. Отчет должен содержать:

- титульный лист;

- основную часть;

- список использованных литературных источников;

- приложения (при необходимости).

Отчет должен быть написан на двух сторонах листов белой бумаги формата А4. Распечатки с ЭВМ должны соответствовать фор­мату А4 и помещаются в отчете после основной части в порядке их упоминания в тексте.

Цифровые материалы должны оформляться в виде таблиц. Графики должны строиться на миллиметровой бумаге. Уравнения и формулы следует выделять из текста свободны­ми сторонами. Пояснения значений символов и числовых коэффициен­тов, входящих в уравнение или формулу, следует приводить непо­средственно после уравнения или формулы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО

ОБРАЗЦА ПРИ ОСАДКЕ

1. Цель и задачи исследования

Экспериментальное изучение характера формоизменения при осадке цилиндрического образца, знакомство с методикой расчета технологических переходов осадки.

2. Основы теории

Осадкой называется кузнечная операция, в результате кото­рой увеличивается площадь поперечного сечения исходной заготовки за счет уменьшения ее высоты. Операция осадки получила широкое применение как заготовительная при штамповке осе симметричных поковок.

При разработке технологических процессов с применением операции осадки следует учитывать неравномерность деформации, характеризующуюся искажением цилиндрической боковой поверхности заготовки.

Искажение боковой поверхности заготовок (бочкообразность) вызывается наличием контактного трения между поверхностями об­разца и инструмента.

Для сохранения устойчивости и предотвращения эксцентрич­ной осадки заготовки рекомендуется следующее соотношение:

, (1)

где - высота и диаметр исходной заготовки.

Если цилиндрическую заготовку с исходным диаметром и объемом подвергнуть осадке от начальной высоты до некоторой высоты при условии отсутствия контактного трения, то получится цилиндр, диаметр которого может быть опре­делен из объемного соотношения (рис. 1):

. (2)

Рисунок 1 – Схема искажения образца при осадке.

Для характеристики бочкообразности, появляющейся в реаль­ных условиях, вводится показатель :

%, (3)

где - объем, характеризующий бочкообразование, ;

. (4)

Для определения размеров заготовки после осадки (диаметра торца и наибольшего диаметра ) необходимо предва­рительно найти показатель бочкообразности .

Этот показатель может быть определен для условий горяче­го деформирования с достаточным для практических целей прибли­жением по экспериментальным кривым [1].

Исходя из объемных соотношений, можно определить диаметр торца , стрелку бочки и наибольший диаметр осаженной поковки по следующим формулам:

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

3. Объекты и средства исследования

В работе используются цилиндрические образцы из свинца диаметром 50 мм с различной величиной отношения . Осадка производится на испытательной гидравлической машине ГМС-50 с различной степенью деформации. Измерения производят­ся штангенциркулем. Инструмент - плоские бойки с набором огра­ничительных прокладок.

4. Подготовка к работе

Перед началом работы необходимо измерить размеры исход­ных образцов , вычислить их объем. В табл. 1 зано­сится среднее арифметическое всех измерений каждого размера.

5. Программа работы

При проведении эксперимента необходимо произвести осадку образцов на пресса в 4 этапа. После каждого этапа производится измерение высоты , максимального диаметра , диамет­ра верхнего торца , диаметра нижнего торца . Полученные результаты заносятся в табл. 2. Определяются значе­ния и заносятся в табл. 2.

По результатам работы должно быть сделано заключение о влиянии геометрических параметров заготовки и степени деформа­ции на коэффициент бочкообразования при осадке цилиндрических образцов, построены графические зависимости для различных соотношений исходных размеров.

Таблица 1 - Размеры исходных образцов

№ образца	, мм	, мм	, мм3

Таблица 2 – Размеры деформированных образцов

Образец № 1

№ этапа

6. Контрольные вопросы

1. От каких факторов зависит искажение боковой поверхности об­разцов при осадке?

2. Какие зоны деформации можно выделить в меридиональном сече­нии осаженных образцов?

3. Как зависит интенсивность бочкообразования от степени дефор­мации при осадке?

4. Как определить оптимальные размер! заготовки при осадке?

5. В каких случаях возможно образование двойной Дочки, вогнутой боковой поверхности, грибовидной бочки?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производ­ства. М.: Машиностроение, 1976. - 580 с.

2. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. М.: Машинострое­ние, 1975. - 408 с.

3. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. М.: Машиностроение, 1972. - 360 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ОБРАЗОВ ПРИ ПРОТЯЖКЕ ПЛОСКИМИ БОЙКАМИ

1. Цель и задачи исследования

Экспериментальное изучение течения металла при протяжке плоскими бойками. Ознакомление с методикой расчета технологиче­ского процесса протяжки.

2. Основы теории

Протяжкой называется операция, посредством которой увели­чивается длина заготовки за счет уменьшения площади поперечно­го сечения. При протяжке происходит уменьшение высоты, уширение и удлинение участка, подвергнутого деформации.

Протяжка является частью технологического процесса ковки деталей, имеющих длинный стержень переменного сечения, а также широко применяется в качестве заготовительной операции при штамповке на молотах.

На рис. 1 представлен характер формоизменения при протяж­ке заготовки прямоугольного сечения плоскими бойками.

Рисунок 1 - Протяж­ка заготовки прямоугольного сечения плоскими бойками.

Для определения размеров заготовки после протяжки и про­ектирования технологического процесса используют эксперимен­тально полученный коэффициент интенсивности уширения

, (1)

где и - соответственно высота и ширина заготовки;

и - высота и средняя ширина после протяжки.

Геометрически коэффициент интенсивности уширения представ­ляет собой отношение площадей и (рис. 2).

Рисунок 2 -

Экспериментальные исследования коэффициента показали, что в основном он зависит от отношения величины подачи к ширине исходной заготовки , а также от отношения разме­ров исходной заготовки и почти не зависит от степени деформации по высоте.

Уменьшение высоты заготовки характеризуется степенью де­формации по высоте:

. (2)

Уменьшение площади поперечного сечения характеризуется уковкой:

. (3)

Зная и , можно определить уковку по формуле

. (4)

Используя полученное значение уковки, можно определить площадь поперечного сечения и длину заготовки после протяжки:

; . (5)

Средняя ширина заготовки

, (6)

где .

При проведении протяжки с кантовкой большое значение имеет коэффициент перехода , который не должен превышать 3:

. (7)

3. Объекты и средства исследования

Заготовками служат образцы из свинца прямоугольного и квадратного сечения.

Работа выполняется на гидравлическом прессе. В качестве инструмента используются плоские бойки и набор ограничитель­ных прокладок для достижения определенной деформации по вы­соте. Для проведения замеров используется штангенциркуль.

4. Подготовка к работе

Перед началом работы необходимо измерить поперечные раз­меры исходного образца и с точностью до 0,1 мм. На поверхности образца нанести чертилкой параллельные поперечные риски на расстоянии .

После разметки определяется расстояние между второй и последней рискам. Результаты замеров заносятся в табл. 1.

5. Программа работы

1. Произвести протяжку образцов на плоских бойках. Одна часть образцов деформируется при постоянной подаче и раз­личных значениях относительного обжатия , другая часть - при различных подачах , но при одном значении .

2. Измерить размеры образца после протяжки и результаты записать в табл. 1.

Разность определяет удлинение образца, отношение характеризует удлинение за одно обжатие, , число промежутков между рисками.

3. Произвести необходимые расчеты величин - . Результаты расчетов занести в табл.

4. Сделать вывод о влиянии исследуемых соотношений - , на процесс протяжки.

Таблица 2 – Размеры деформированных образцов

№ этапа

Размеры до протяжки

Размеры после протяжки

6. Контрольные вопросы

1. Чем объясняется появление сложной выпуклости на боковой по­верхности заготовки при протяжке?

2. Как изменится характер искажения боковой поверхности при отсутствии трения на контактных поверхностях?

3. В чем проявляется влияние жестких зон при протяжке?

4. Какая деформация будет наибольшей при протяжке?

5. Как определить коэффициент интенсивности удлинения при протяжке?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлени­ем. М.: Машиностроение, 1977. - 484 с.

2. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. М.: Машинострое­ние, 1972. - 408 с.

3. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. М.: Машинострое­ние, 1972. - 360 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3