Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра теоретических основ материаловедения
В.Н Коробко, А.И. Кузнецов, С.И. Гринёва, М.М. Сычёв
ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА
Методические указания
к лабораторной работе
Санкт-Петербург
2005
УДК 621.914(031)
Коробко В.Н., Кузнецов А.И., Гринёва С.И., Сычёв М.М. Листовая штамповка. Метод. указания. СПб., СПбГТИ(ТУ), 2005. – 20 с.
В методических указаниях представлена лабораторная работа по листовой штамповке. Описаны операции холодной листовой штамповки, методы высокоскоростной штамповки. Приведены методы расчёта усилий при различных операциях листовой штамповки и подробно рассмотрен способ определения размера заготовки при получении изделий методом вытяжки без утонения её стенки.
Предназначены для студентов 2 курса, изучающих дисциплину «Материаловедение. Технология конструкционных материалов».
Ил. 9, библиогр. 5 назв.
Рецензент: В.Г.Корсаков, д-р тех. наук, проф. кафедры ХТМИЭТ СПбГТИ(ТУ).
Утверждено на заседании учебно-методической комиссии общеинженерного отделения 15.09. 2005 г., протокол № 4.
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)
ВВЕДЕНИЕ
В методическом указании рассмотрены операции холодной листовой штамповки, приведён пример расчёта площади заготовки и давления при изготовлении изделия типа «колпачок» методом глубокой вытяжки без утонения стенок. Эти знания необходимы студентам при изучении раздела «Обработка металлов пластической деформацией» в курсе «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и потребуется им при последующем изучении курса «Технология химического машиностроения», а также при работе над дипломным проектом.
1 ХОЛОДНАЯ ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА
Операции холодной листовой штамповки
При холодной листовой штамповке в качестве заготовки используется листовой прокат: лист, полосы, ленты. Этим методом получают изделия и из листовых неметаллических материалов: кожи, пластмасс, тканей. Их толщина обычно не превышает 10 мм, но иногда может доходить и до 20 мм. Перечень изделий, получаемых этим методом, чрезвычайно велик – от секундных стрелок ручных часов (размер – доли миллиметра), до изделий массой в десятки килограммов и размерами в несколько метров – детали корпусов автомобилей, самолётов, катеров, ракет.
Для получения деталей различной формы требуется последовательно деформировать различные части заготовки, при этом толщина стенок изделия мало отличается от толщины исходного листа. Так как при этом материал испытывает значительные пластические деформации в холодном состоянии, то он должен обладать высокой пластичностью.
Весь процесс листовой штамповки состоит из набора операций – процессов пластической деформации, обеспечивающих характерное изменение формы определённого участка заготовки. Различают формообразующие операции, в которых деталь не разрушается в процессе деформации, и разделительные операции, в которых пластическая деформация завершается разрушением детали.
Разделительные операции листовой штамповки
Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру. Эта операция выполняется в ножницах и штампах. Как правило, она является заготовительной операцией – разделение листа на мерные заготовки. Чаще эта операция осуществляется с помощью ножниц двух типов: гильотинные – с поступательным движением ножа (рисунок 1а), и дисковые – с вращательным движением ножей (рисунок 1б).
Рисунок 1 – Схема действия гильотинных ножниц (а), дисковых ножниц (б).
При использовании гильотинных ножниц длина отрезаемой полосы не превышает длины ножниц. Нож расположен под углом = 1 – 5о для уменьшения усилий резания.
При использовании дисковых ножниц длина отрезаемой полосы не ограничена инструментом. Режущие кромки ножей заходят одна за другую, а качество поверхности среза определяется правильностью установки зазора
z = (0,03 0,05)s (s – толщина листа). Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30 – 70 раз больше толщины листа.
Вырубка и пробивка. Эти операции осуществляются с помощью пуансона и матрицы – пуансон выдавливает часть заготовки в отверстие матрицы.
Вырубка – операция оформления наружного контура детали. При вырубке размеры отверстия матрицы равны размерам изделия, а размер пуансона на 2z (z – зазор между матрицей и пуансоном) меньше их.
Пробивка – операция оформления внутреннего контура детали – изготовление отверстий. При пробивке размеры пуансона равны размерам отверстия, а размеры матрицы на 2z больше их.
Качество поверхности реза определяется выбором зазора z = (0,05 0,1)s. Усилие при этих операциях для случая параллельных плоских рабочих торцов пуансона и матрицы P = Lsв, где L – периметр изделия или отверстия.
Кроме рассмотренных выше разделительных операций в листовой штамповке применяются такие операции, как надрезка – частичное отделение части заготовки по незамкнутому контуру; обрезка – отделение краевой части заготовки.
Формообразующие операции листовой штамповки.
Гибка – операция по изменению кривизны заготовки без изменения её линейных размеров (рисунок 2). В процессе гибки пластическая деформация происходит на узком участке под пуансоном. Минимальный радиус, при котором заготовка не разрушается rmin =(0,1 2)s. В процессе гибки пластическая деформация сосредотачивается в узком участке, находящемся в контакте с пуансоном, а участки, образующие полки детали, деформируются упруго. В первом приближении размеры заготовки для детали, получаемой гибкой, можно определить по условию равенства длин заготовки и детали по средней линии. При снятии внешних сил, осуществляющих изгиб заготовки, углы между полками изменяются – происходит пружинение при гибке.
Усилие одноугловой гибки (рисунок 2) можно приближённо определить по формуле P 0,7 Bs2в/(r+s), где В – ширина заготовки.
Операция гибки может осуществляться в штампах, при этом можно изменять кривизну сразу на нескольких участках заготовки. Детали, изогнутые в нескольких плоскостях, получают последовательным деформированием в нескольких штампах. В этом случае гибке может подвергаться пространственная заготовка, полученная на предыдущих переходах. При этом необходимо учитывать возможность образования складок на отдельных участках изгибаемой заготовки – потерю устойчивости.
Рисунок 2 – Схема гибки листа
1 – нейтральный слой; 2 – пуансон; 3 – матрица.
Вытяжка без утонения стенок – операция преобразования плоской заготовки в полое пространственное изделие за счёт уменьшения периметра вытягиваемой заготовки. На рисунке 3 приведена схема первого перехода вытяжки.
Для проведения операции вытяжки предварительно вырубают круглую заготовку, которую укладывают на плоскость матрицы. Пуансон давит на центральную часть заготовки и перемещает её в отверстие матрицы, при этом центральная часть тянет за собой фланец – периферийную часть. Фланец, смещаясь в матрицу, образует стенки изделия.
При неправильном выборе диаметра заготовки (D – d (18 20)s) возможно образование складок. Для предотвращения появления складок применяется прижим, который прижимает фланец заготовки к матрице.
Если растягивающие напряжения р, действующие на входе в матрицу, сравняются с пределом прочности заготовки, то заготовка у донышка может разрушиться. Таким образом, можно вытягивать заготовку только с ограниченной шириной фланца. Степень деформации оценивается коэффициентом вытяжки
Кв = D/d. В зависимости от металла и условий вытяжки Кв = 1,8 2,1. Если за один переход при допустимом коэффициенте вытяжки невозможно получить готовую деталь, то вытяжку осуществляют за несколько переходов (рисунок 4а). В последующих переходах заготовкой является полый полуфабрикат, полученный на предыдущем переходе вытяжки.
Рисунок 3 – Вытяжка без утонения стенок.
1 – заготовка; 2 – изделие; 3 – прижим; 4 – пуансон; 5 – матрица; 6 – изделие со складками (без прижима).
Рисунок 4 – Схема последующей вытяжки (а); Вытяжка с утонением стенок (б).
1 – заготовка; 2 – изделие; 3 – пуансон; 4 –матрица.
При холодной деформации металл упрочняется из-за наклёпа, поэтому допустимый коэффициент вытяжки на последующих переходах снижается до Кв = 1,2 1,4. Если заготовку подвергнуть рекристаллизационному отжигу, то допустимый коэффициент вытяжки можно повысить до Кв = 1,4 1,6.
Усилие вытяжки P = nв(D-d)b, где b = 1,1 1,2 – для первого перехода вытяжки; b = 1,6 1,9 – для последующих переходов вытяжки отожжённой заготовки; b = 2,3 2,7 – для последующих переходов без межоперационного отжига.
Для уменьшения концентрации напряжений и предотвращения разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляются rm, rп = (5 10)s, для этого же применяют смазку.
При вытяжке без утонения стенок поверхность заготовки изменяется незначительно, поэтому размер заготовки можно определить из условий равенства поверхности детали по средней линии и площади плоской заготовки. Для осесимметричных деталей заготовка обычно имеет форму круга. Для повышения стойкости инструмента зазор между пуансоном и матрицей z = (1,1 1,3)s.
Вытяжка с утонением стенок – операция по увеличению длины полой заготовки в основном за счёт уменьшения толщины стенок исходной заготовки (рисунок 4б). При этой операции зазор между пуансоном и матрицей должен быть меньше толщины стенки, которая в процессе вытяжки утоняется и удлиняется. Этим методом получают детали, у которых толщина донышка больше толщины стенок (гильзы для патронов и снарядов).
При таком методе вытяжки заготовка скользит по матрице в направлении движения пуансона и по пуансону в противоположном направлении, следовательно силы трения на наружной и внутренних поверхностях заготовки направлены в противоположные стороны. Удельные усилия при такой вытяжке значительно больше, допустимая степень деформации возрастает, толщина заготовки за один проход может быть снижена в 1,5 – 2 раза.
Размеры заготовки для получения изделий вытяжкой с утонением стенки определяют из условия равенства объёмов заготовки и детали. Для снижения сил трения – уменьшения износа инструмента – применяют смазки.
Отбортовка – операция получения бортов, горловин путём выдавливания центральной части заготовки с предварительно изготовленным отверстием в матрицу (рисунок 5а). Допустимое увеличение диаметра отверстия dб/do = 1,2 1,8 и зависит от материала заготовки и от её относительной толщины s/do.
При предварительной пробивке отверстия, его края упрочняются из-за наклёпа, что может вызвать появление трещин. Поэтому часто используют рекристаллизационный отжиг или отверстие высверливают.
При отбортовке в зоне деформации заготовка утоняется, поэтому размеры отверстия по заданным размерам борта определяют из условия равенства длины развёртки борта по средней линии и ширины отбортовываемой части.
d0 = D1 - (rм + s/2) – 2h.
Обжим – операция по уменьшению диаметра краевой части полой заготовки при заталкивании её в сужающуюся полость матрицы (рисунок 5б). Допустимое уменьшение диаметра за один переход dизд = (0,7 0,8)Dзаг, в противном случае на изделии могут появиться складки. Если этого недостаточно, то обжим проводят за несколько переходов.
Формовка – операция по изменению формы заготовки за счёт растяжения отдельных её участков (рисунок 6). Толщина заготовки в этих участках уменьшается.
Рисунок 5 – Схема отбортовки (а) и обжима (б).
1 – изделие; 2 – заготовка; 3 – пуансон; 4 – матрица.
а б в
Рисунок 6 – Формовка рёбер жёсткости (а); Формовка сосуда переменного сечения по высоте (матрица разъёмная) (б). 1 – резиновая подушка; 2 – резина.
Вырубка и пробивка резиной (в).
1 – резиновая подушка; 2 – шаблон; 3 – стол пресса; 4 – листовая заготовка.
Деформирование осуществляется с помощью металлических пуансонов и матриц. В качестве одного из инструментов может быть резиновая подушка. Для уменьшения усилий вытяжки и улучшения качества поверхности изделия рекомендуется применять смазку поверхностей штампа.
Высокоскоростная штамповка – осуществляется при кратковременном приложении больших усилий. Штамповка взрывом осуществляется обычно в бассейне (рисунок 7а). Полость матрицы под заготовкой вакуумируется, за счёт этого она плотно прижимается к матрице. Ударная волна от взрыва деформирует заготовку в течение тысячных долей секунды. Этот метод не требует дорогостоящего прессового оборудования.
Рисунок 7 – Импульсная листовая штамповка. Штамповка взрывом (а); электромагнитная штамповка (б).
1 – заряд; 2 – уровень воды; 3 – заготовка; 4 – прижим; 5 – матрица; 6 – вакуумная линия; 7 – соленоид; 8 – пуансон.
Электрогидравлическую штамповку проводят также в бассейне с водой, в этом случае ударная волна создаётся за счёт электрического разряда в жидкости. При необходимости штамповка может осуществляться в несколько приёмов – разрядов.
Электромагнитная штамповка осуществляется за счёт импульсного воздействия магнитного поля соленоида, через обмотку которого протекает электрический заряд от батареи конденсаторов. Этим методом осуществляется не только штамповка, но и сборка неразъёмных соединений, когда одна деталь деформируется по контуру другой.
Получение заготовок для листовой штамповки
При разработке технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой следует стремиться к уменьшению потерь металла. Основным отходом при этом является высечка – остаток листа после вырубки заготовок. Форма и размер вырубаемой заготовки определяется формой и размером конечной детали и теми операциями, которые применяются для её получения.
Смежные вырубаемые заготовки могут иметь между собой перемычки, ширина которых обычно равна толщине листа. Для экономии металла вырубку заготовок можно осуществлять и без перемычек, но это ведёт к снижению качества среза и стойкости инструмента. Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листе металла называется раскроем. На рисунке 8 приведены примеры раскроя металла. Тип раскроя выбирают из условия уменьшения отходов металла в высечку.
а
б
Рисунок 8 – Примеры раскроя листа. Без перемычек – а,
с перемычками – б (1 – перемычка).
Листовую штамповку осуществляют на прессах. Наиболее распространены кривошипные прессы (простого и двойного действия). Для штамповки резиной и для получения крупногабаритных деталей используют гидравлические прессы.
2 Лабораторная работа. Холодная листовая штамповка.
Вытяжка без утонения стенок
2.1 Цель работы
Ознакомление студентов с операциями холодной листовой штамповки и изделиями, полученными этим методом, произведение расчёта диаметра заготовки для вытяжки без утонения стенок изделия типа «колпачок», определение необходимого количества циклов вытяжки и необходимости использования прижима, расчёт усилий вытяжки на каждой стадии процесса. Определение последовательности операций холодной листовой штамповки при изготовлении конкретных изделий.
2.2 Приборы и материалы
Индивидуальное задание и образцы изделий, полученных холодной листовой штамповкой.
2.3 Описание работы
1. Студенту выдаётся индивидуальное задание (Приложение А) в соответствии с которым, он используя Приложение Б, выполняет следующее:
а) расшифровывает марку сплава;
б) рассчитывает площадь заготовки;
в) рассчитывает необходимое количество циклов вытяжки (переходов) для получения конечного изделия;
д) определяет усилие вытяжки для каждого из переходов процесса;
г) определяет необходимость использования прижима в процессе вытяжки.
2. Студенту выдаются образцы изделий, полученных методом холодной листовой штамповки, по которым он определяет виды и последовательность операций, использовавшихся при их производстве.
2.4 Оформление результатов работы
Результаты работы оформляются в виде отчёта, в котором приводятся все формулы и расчеты. В отчёте также приводятся эскиз изделия типа «колпачок» со всеми размерами и эскиз его получения методом вытяжки без утонения стенок. Далее приводятся эскизы последовательного формообразования конкретных изделий с указанием наименования операций, использовавшихся при их производстве.
2.5 Контрольные вопросы
ЛИТЕРАТУРА
1990. – 528с.
М.: Машиностроение, 1982. – 415с.
5. Федоренко Ю.Ф., Романов А.Б. Литьё. Обработка металлов давлением. Сварка. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Технология конструкционных материалов». Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1980. – 36с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
Таблица 1 – Индивидуальные задания для выполнения лабораторной работы
|
Вариант |
Марка сплава |
в, Мпа |
, % |
Кв1, первая вытяжка |
Квn, последующие вытяжки |
d, мм |
Н, мм |
n,мм |
r, мм |
Отжиг при глубокой вытяжке |
|
|
Сталь 10 |
300 |
30 |
1,55 |
1,2 |
20 |
40 |
1 |
5 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
40 |
60 |
3 |
10 |
+ |
|
|
ЛС60-1 |
370 |
45 |
1,8 |
1,2 |
20 |
40 |
1 |
5 |
+ |
|
|
БрОФ4-0,25 |
330 |
40 |
1,8 |
1,3 |
50 |
110 |
2 |
5 |
+ |
|
|
12Х18Н9Т |
620 |
40 |
1,5 |
1,2 |
50 |
70 |
5 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 10 |
300 |
30 |
1,55 |
1,2 |
30 |
50 |
2 |
5 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
50 |
70 |
4 |
10 |
+ |
|
|
ЛС60-1 |
370 |
45 |
1,8 |
1,2 |
40 |
60 |
3 |
10 |
+ |
|
|
БрОФ4-0,25 |
330 |
40 |
1,8 |
1,3 |
50 |
30 |
2 |
10 |
- |
|
|
12Х18Н9Т |
620 |
40 |
1,5 |
1,2 |
50 |
30 |
5 |
10 |
+ |
|
|
Сталь 10 |
300 |
30 |
1,55 |
1,2 |
40 |
60 |
3 |
5 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
5 |
10 |
- |
|
|
ЛС60-1 |
370 |
45 |
1,8 |
1,2 |
30 |
50 |
2 |
10 |
+ |
|
|
БрОФ4-0,25 |
330 |
40 |
1,8 |
1,3 |
40 |
60 |
2 |
5 |
+ |
|
|
12Х18Н9Т |
620 |
40 |
1,5 |
1,2 |
70 |
50 |
4 |
15 |
+ |
|
|
Сталь 10 |
300 |
30 |
1,55 |
1,2 |
50 |
70 |
4 |
5 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
80 |
100 |
7 |
20 |
- |
|
|
ЛС60-1 |
370 |
45 |
1,8 |
1,2 |
50 |
70 |
4 |
15 |
+ |
|
|
БрОФ4-0,25 |
330 |
40 |
1,8 |
1,3 |
90 |
70 |
3 |
15 |
- |
|
|
12Х18Н9Т |
620 |
40 |
1,5 |
1,2 |
80 |
60 |
5 |
10 |
+ |
|
|
Сталь 10 |
300 |
30 |
1,55 |
1,2 |
60 |
80 |
5 |
5 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
70 |
90 |
6 |
15 |
+ |
|
|
ЛС60-1 |
370 |
45 |
1,8 |
1,2 |
40 |
60 |
3 |
10 |
+ |
|
|
БрБ2 |
450 |
40 |
1,6 |
1,2 |
20 |
40 |
5 |
5 |
- |
|
|
12Х18Н9Т |
620 |
40 |
1,5 |
1,2 |
60 |
80 |
3 |
10 |
- |
|
|
Сталь 15К |
380 |
25 |
1,60 |
1,18 |
70 |
90 |
6 |
10 |
+ |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
40 |
60 |
3 |
5 |
- |
|
|
ЛС63-3 |
350 |
55 |
1,8 |
1,25 |
60 |
80 |
5 |
20 |
+ |
|
|
БрБ2 |
450 |
40 |
1,6 |
1,2 |
100 |
80 |
6 |
25 |
+ |
|
|
12Х18Н12Т |
560 |
46 |
1,7 |
1,3 |
110 |
70 |
5 |
20 |
- |
|
|
Сталь 15К |
380 |
25 |
1,60 |
1,18 |
80 |
100 |
7 |
10 |
+ |
|
|
Амг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
90 |
110 |
8 |
20 |
- |
Продолжение таблицы 1
|
Вариант |
Марка сплава |
в, МПа |
, % |
Кв1, первая вытяжка |
Квn, последующие вытяжки |
d, мм |
Н, мм |
n,мм |
r, мм |
Отжиг при глубокой вытяжке |
|
|
ЛС63-3 |
350 |
55 |
1,8 |
1,25 |
70 |
90 |
6 |
10 |
- |
|
|
БрБ2 |
450 |
40 |
1,6 |
1,2 |
90 |
110 |
7 |
20 |
- |
|
|
12Х18Н12Т |
560 |
46 |
1,7 |
1,3 |
80 |
60 |
4 |
15 |
- |
|
|
Сталь 15К |
380 |
25 |
1,60 |
1,18 |
20 |
40 |
1 |
5 |
+ |
|
|
Амг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
100 |
40 |
1 |
30 |
- |
|
|
ЛС63-3 |
350 |
55 |
1,8 |
1,25 |
50 |
70 |
4 |
10 |
+ |
|
|
БрБ2 |
450 |
40 |
1,6 |
1,2 |
100 |
40 |
8 |
30 |
+ |
|
|
12Х18Н12Т |
560 |
46 |
1,7 |
1,3 |
40 |
60 |
6 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 15К |
380 |
25 |
1,60 |
1,18 |
40 |
60 |
3 |
5 |
- |
|
|
Амг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
40 |
60 |
3 |
10 |
+ |
|
|
ЛС63-3 |
350 |
55 |
1,8 |
1,25 |
80 |
100 |
7 |
15 |
- |
|
|
БрБ2 |
450 |
40 |
1,6 |
1,2 |
110 |
90 |
9 |
30 |
- |
|
|
12Х18Н12Т |
560 |
46 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
2 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
50 |
70 |
4 |
5 |
- |
|
|
Амг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
50 |
70 |
4 |
10 |
+ |
|
|
ЛС63-3 |
350 |
55 |
1,8 |
1,25 |
60 |
80 |
5 |
10 |
+ |
|
|
БрА5 |
370 |
65 |
1,8 |
1,3 |
40 |
60 |
2 |
5 |
+ |
|
|
12Х18Н12Т |
560 |
46 |
1,7 |
1,3 |
80 |
100 |
3 |
10 |
- |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
60 |
80 |
5 |
15 |
- |
|
|
Амг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
50 |
70 |
4 |
5 |
- |
|
|
ЛА77-2 |
380 |
50 |
1,75 |
1,25 |
90 |
110 |
8 |
25 |
+ |
|
|
БрА5 |
370 |
65 |
1,8 |
1,3 |
30 |
50 |
4 |
10 |
+ |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
90 |
70 |
7 |
10 |
- |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
70 |
90 |
6 |
15 |
- |
|
|
Амг3 |
220 |
20 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
5 |
10 |
- |
|
|
ЛА77-2 |
380 |
50 |
1,75 |
1,25 |
90 |
110 |
8 |
20 |
+ |
|
|
БрА5 |
370 |
65 |
1,8 |
1,3 |
40 |
20 |
4 |
5 |
+ |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
110 |
50 |
6 |
25 |
- |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
80 |
100 |
7 |
20 |
- |
|
|
Амг3 |
220 |
20 |
1,7 |
1,3 |
70 |
90 |
6 |
10 |
- |
|
|
ЛА77-2 |
380 |
50 |
1,75 |
1,25 |
70 |
90 |
6 |
5 |
+ |
|
|
БрА5 |
370 |
65 |
1,8 |
1,3 |
100 |
50 |
4 |
25 |
+ |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
60 |
40 |
8 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
90 |
110 |
8 |
25 |
- |
|
|
Амг3 |
220 |
20 |
1,7 |
1,3 |
80 |
40 |
7 |
15 |
- |
|
|
ЛА77-2 |
380 |
50 |
1,75 |
1,25 |
40 |
60 |
3 |
5 |
+ |
Продолжение таблицы 1
|
Вариант |
Марка сплава |
в, МПа |
, % |
Кв1, первая вытяжка |
Квn, последующие вытяжки |
d, мм |
Н, мм |
n,мм |
r, мм |
Отжиг при глубокой вытяжке |
|
|
БрА5 |
370 |
65 |
1,8 |
1,3 |
110 |
50 |
4 |
30 |
+ |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
100 |
80 |
2 |
15 |
- |
|
|
Сталь 20 |
480 |
30 |
1,5 |
1,2 |
40 |
20 |
1 |
25 |
- |
|
|
Амг3 |
220 |
20 |
1,7 |
1,3 |
90 |
50 |
8 |
20 |
- |
|
|
ЛА77-2 |
380 |
50 |
1,75 |
1,25 |
80 |
100 |
7 |
15 |
+ |
|
|
БрОЦ4-3 |
330 |
35 |
1,7 |
1,3 |
50 |
30 |
2 |
5 |
+ |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
70 |
90 |
1 |
15 |
+ |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
50 |
30 |
2 |
5 |
+ |
|
|
Амг3 |
220 |
20 |
1,7 |
1,3 |
40 |
60 |
1 |
5 |
- |
|
|
ЛАЖ 60-1-1 |
420 |
50 |
1,7 |
1,5 |
90 |
90 |
4 |
20 |
+ |
|
|
БрОЦ4-3 |
330 |
35 |
1,7 |
1,3 |
110 |
70 |
1 |
30 |
- |
|
|
12Х14Н14В2М |
570 |
67 |
1,8 |
1,4 |
110 |
90 |
3 |
25 |
+ |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
60 |
40 |
3 |
5 |
+ |
|
|
Амг5 |
300 |
20 |
1,7 |
1,3 |
50 |
70 |
2 |
10 |
- |
|
|
ЛАЖ 60-1-1 |
420 |
50 |
1,7 |
1,5 |
40 |
40 |
5 |
5 |
+ |
|
|
БрОЦ4-3 |
330 |
35 |
1,7 |
1,3 |
20 |
40 |
7 |
5 |
+ |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
90 |
110 |
8 |
20 |
- |
|
|
Сталь 10Г2С1 |
520 |
22 |
1,5 |
1,2 |
30 |
50 |
2 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
70 |
50 |
4 |
5 |
+ |
|
|
Амг5 |
300 |
20 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
3 |
10 |
- |
|
|
ЛАЖ 60-1-1 |
420 |
50 |
1,7 |
1,5 |
50 |
50 |
6 |
15 |
- |
|
|
БрОЦ4-3 |
330 |
35 |
1,7 |
1,3 |
80 |
100 |
2 |
10 |
- |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
40 |
20 |
1 |
5 |
+ |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
80 |
60 |
5 |
5 |
+ |
|
|
Амг5 |
300 |
20 |
1,7 |
1,3 |
70 |
90 |
4 |
10 |
- |
|
|
ЛАЖ 60-1-1 |
420 |
50 |
1,7 |
1,5 |
40 |
60 |
3 |
5 |
+ |
|
|
БрОЦ4-3 |
330 |
35 |
1,7 |
1,3 |
30 |
50 |
8 |
5 |
+ |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
50 |
30 |
2 |
5 |
- |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
90 |
70 |
6 |
30 |
+ |
|
|
Амг5 |
300 |
20 |
1,7 |
1,3 |
80 |
100 |
5 |
15 |
- |
|
|
ЛАЖ 60-1-1 |
420 |
50 |
1,7 |
1,5 |
20 |
40 |
1 |
5 |
- |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
90 |
110 |
1 |
10 |
+ |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
40 |
100 |
1 |
10 |
+ |
|
|
Сталь 22К |
510 |
22 |
1,55 |
1,25 |
100 |
80 |
7 |
30 |
+ |
Продолжение таблицы 1
|
Вариант |
Марка сплава |
в, МПа |
, % |
Кв1, первая вытяжка |
Квn, последующие вытяжки |
d, мм |
Н, мм |
n,мм |
r, мм |
Отжиг при глубокой вытяжке |
|
|
Амг5 |
300 |
20 |
1,7 |
1,3 |
90 |
110 |
6 |
20 |
- |
|
|
ЛАН59-3-2 |
500 |
42 |
1,8 |
1,3 |
100 |
40 |
1 |
30 |
+ |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
40 |
20 |
2 |
5 |
- |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
50 |
110 |
4 |
5 |
- |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
110 |
90 |
8 |
30 |
- |
|
|
АМг6 |
340 |
20 |
1.5 |
1,3 |
40 |
60 |
1 |
5 |
+ |
|
|
ЛАН59-3-2 |
500 |
42 |
1,8 |
1,3 |
30 |
50 |
2 |
5 |
- |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
50 |
30 |
1 |
10 |
+ |
|
|
12Х2МВ8ФБ |
490 |
30 |
1,6 |
1,3 |
20 |
40 |
2 |
5 |
+ |
|
|
10Х11Н20Т3Р |
1000 |
25 |
1,5 |
1,2 |
60 |
40 |
3 |
5 |
- |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
40 |
20 |
1 |
5 |
- |
|
|
Амг6 |
340 |
20 |
1.5 |
1,3 |
100 |
50 |
7 |
20 |
+ |
|
|
ЛАН59-3-2 |
500 |
42 |
1,8 |
1,3 |
110 |
50 |
2 |
40 |
+ |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
40 |
100 |
4 |
5 |
- |
|
|
10Х11Н20Т3Р |
1000 |
25 |
1,5 |
1,2 |
100 |
80 |
7 |
20 |
+ |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
50 |
30 |
2 |
5 |
- |
|
|
Амг6 |
340 |
20 |
1.5 |
1,3 |
110 |
70 |
8 |
40 |
+ |
|
|
ЛАН59-3-2 |
500 |
42 |
1,8 |
1,3 |
50 |
70 |
4 |
5 |
+ |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
80 |
100 |
3 |
15 |
- |
|
|
10Х11Н20Т3Р |
1000 |
25 |
1,5 |
1,2 |
70 |
90 |
6 |
15 |
+ |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
60 |
40 |
3 |
10 |
- |
|
|
Амг6 |
340 |
20 |
1.5 |
1,3 |
70 |
50 |
4 |
10 |
- |
|
|
ЛАН59-3-2 |
500 |
42 |
1,8 |
1,3 |
50 |
70 |
4 |
10 |
- |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
50 |
30 |
2 |
10 |
+ |
|
|
10Х11Н20Т3Р |
1000 |
25 |
1,5 |
1,2 |
110 |
90 |
8 |
20 |
+ |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
70 |
50 |
4 |
10 |
- |
|
|
Амг6 |
340 |
20 |
1.5 |
1,3 |
80 |
60 |
5 |
15 |
- |
|
|
ЛМц58-2 |
400 |
30 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
5 |
15 |
+ |
|
|
БрАЖ9-4 |
600 |
95 |
2,0 |
1,5 |
110 |
70 |
4 |
25 |
+ |
|
|
10Х11Н20Т3Р |
1000 |
25 |
1,5 |
1,2 |
50 |
110 |
2 |
10 |
- |
|
|
Сталь 16Г |
500 |
20 |
1,65 |
1,25 |
80 |
60 |
5 |
15 |
- |
|
|
Амц |
130 |
23 |
1,7 |
1,3 |
40 |
60 |
3 |
5 |
+ |
|
|
ЛМц58-2 |
400 |
30 |
1,7 |
1,3 |
60 |
80 |
5 |
10 |
- |
Продолжение таблицы 1
|
Вариант |
Марка сплава |
в, МПа |
, % |
Кв1, первая вытяжка |
Квn, последующие вытяжки |
d, мм |
Н, мм |
n,мм |
r, мм |
Отжиг при глубокой вытяжке |
|
|
БрОФ4-0,25 |
330 |
40 |
1,8 |
1,3 |
80 |
100 |
4 |
15 |
+ |
|
|
Сталь 10Г2С1 |
520 |
22 |
1,5 |
1,2 |
90 |
70 |
6 |
15 |
+ |
|
|
АМг2 |
200 |
23 |
1,8 |
1,34 |
110 |
50 |
2 |
40 |
- |
|
|
ЛМц58-2 |
400 |
30 |
1,7 |
1,3 |
60 |
40 |
3 |
5 |
- |
|
|
Сталь 10Г2С1 |
520 |
22 |
1,5 |
1,2 |
100 |
80 |
7 |
20 |
+ |
|
|
ЛМц58-2 |
400 |
30 |
1,7 |
1,3 |
70 |
90 |
6 |
15 |
+ |
|
|
Сталь 10Г2С1 |
520 |
22 |
1,5 |
1,2 |
110 |
90 |
8 |
20 |
+ |
|
|
ЛМц58-2 |
400 |
30 |
1,7 |
1,3 |
50 |
110 |
2 |
10 |
- |
|
|
Сталь 10Г2С1 |
520 |
22 |
1,5 |
1,2 |
20 |
40 |
1 |
5 |
+ |
|
|
ЛМцА57-3-1 |
530 |
30 |
1,6 |
1,3 |
110 |
50 |
2 |
40 |
- |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)
Определение размера заготовки при вытяжке
Теоретически правильным условием для определения диаметра заготовки является равенство объёмов детали и заготовки. При вытяжке без утонения стенок толщина заготовки практически не изменяется, поэтому диаметр заготовки может быть определён из условия равенства площадей поверхности заготовки и изделия.
В общем случае площадь поверхности, образованной вращением плоской кривой вокруг оси, может быть определена интегрированием:
F = 2xdl, где х – координата заданной кривой; dl – элементарный отрезок, образующий поверхность тела вращения.
Площадь поверхности детали типа тела вращения любой формы определяется также уравнением: F = 2rl, где r – расстояние центра тяжести контура до оси вращения; l – длина образующей (периметра вращающегося контура) детали.
Пример.
Деталь, которую необходимо получить методом вытяжки без утонения стенок из круглой заготовки (рисунок 9), делим на три части:
1. Первая часть образуется при вращении вокруг оси участка l1 = H – (r + n), радиус вращения – r1 = d/2 + n/2, где n – толщина стенки изделия.
2. Вторая часть образуется при вращении вокруг оси участка
l2 = 2(r + n/2)/4. Для нахождения радиуса вращения r2 необходимо определить положение центра тяжести дуги, соответствующей углу окружности радиуса
r + n/2. Расстояние AD = (r + n/2) sin / , где угол приведён в радианах. В нашем случае = 90о = /2. Длина отрезка ЕD = sin 45o × (r + n/2) sin / .
КЕ = d/2 – r.
Таким образом r2 = КЕ + ЕД = (d/2 – r) + sin 45o × (r + n/2) sin / .
3. Третья часть образуется при вращении вокруг оси участка l3 = d/2 – r. Радиус вращения r3 = (d/2 – r)/2.
Общая площадь поверхности изделия F = 2 (r1l1 + r2l2 + r3l3), а диаметр заготовки Dзаг = .
а б
Рисунок 9 – Вид и параметры изготавливаемой детали. Размеры детали – а, определение радиуса вращения r2 – б.
Определение усилия вытяжки
1. На первом этапе расчётов необходимо определить можно ли данное изделие получить с помощью одной вытяжки или необходимо применять глубокую вытяжку т. е. проводить несколько последовательных циклов вытяжки. Глубокую вытяжку применяют, когда отношение диаметра заготовки D к диаметру изделия d больше рекомендуемого безразмерного коэффициента вытяжки Кв = D/d.
Коэффициент вытяжки – это мера величины деформации, чем больше Кв, тем сильнее изменяется форма заготовки, тем большие напряжения в ней возникают. Величина Кв зависит от свойств материала (пластичности и прочности), от размеров изделия, от размеров оснастки – пуансона и матрицы. Рекомендуемые коэффициенты вытяжки приведены для всех материалов в индивидуальных заданиях (Приложение А).
Если установлено, что для получения конечного изделия требуется проводить несколько циклов вытяжки, необходимо определить количество этих циклов. Для этого сначала определяют диаметр полуфабриката, который будет получен после первой вытяжки: D1 = Dзаг/ Кв1, (Кв1 – коэффициент вытяжки для первой вытяжки). Эта операция повторяется до тех пор, пока диаметр изделия не станет равным или меньше требуемого: D2 = D1/ Квn ……. Dn = Dn-1/ Квn. (Квn – коэффициент вытяжки для последующих вытяжек, он значительно меньше Кв1). Таким образом, определяется необходимое количество циклов вытяжки.
2. На втором этапе расчётов определяют необходимость прижима (рисунок 3). Складки могут образовываться на любой стадии вытяжки, если
D – d > (18 20) n.
3. На третьем этапе расчётов для каждого из циклов вытяжки определяют необходимое усилие вытяжки Р = × в × n × (Dn-1 – Dn) × b, (Н), где в – предел прочности (МПа); n – толщина заготовки, м; b – коэффициент, который равен: для первого перехода вытяжки – 1,1 1,2; для последующих переходов при использовании рекристаллизационного отжига – 1,6 1,9, без отжига – 2,3 2,7. Следует отметить, что для последнего цикла вытяжки, в результате которого необходимо получить конечное изделие Dn = d.
СОДЕРЖАНИЕ
|
Введение ……………………………………………….......................... |
3 |
|
1 Холодная листовая штамповка ....................................................... |
3 |
|
2 Лабораторная работа. Холодная листовая штамповка. Вытяжка без утонения стенок ........................................................... |
10 |
|
Литература .......................................................................................... |
11 |
|
Приложение А Индивидуальные задания для выполнения лабораторной работы ......................................................................... |
12 |
|
Приложение Б Определение размера заготовки при вытяжке ...... |
17 |
Кафедра теоретических основ материаловедения
Методические указания
ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА
Виктор Николаевич Коробко
Александр Иванович Кузнецов
Светлана Ивановна Гринёва
Максим Максимович Сычёв
Отпечатано с оригинал-макета. Формат 60×901/16.
Печ. л. 1 Тираж 200 экз.
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)»
198013 Санкт-Петербург, Московский пр., 26