Цель работы: изучить приемы исследования процессов штамповки эластичным материалом и выбора оптимальных технологических параметров процесса.
Краткие теоретические сведения:
Штампы, в которых некоторые рабочие детали изготавливают из эластичных материалов (резины, полиуретана и др.), применяют главным образом в мелкосерийном производстве с целью уменьшения затрат на штампы при штамповке тонколистовых деталей. Полиуретан позволяет штамповать детали толщиной до 2,5 м, когда необходимое давление не превышает 700 МПа.
Основной сменной деталью в таком штампе является шаблон. Это пластинка из инструментальной стали, внешний контур которой соответствует контуру детали, а отверстия – отверстиями детали. Оптимальная толщина шаблона:
где – относительное удлинение десятикратных образцов;
S - толщина материала, мм.
Необходимый односторонний припуск при вырубке деталей:
I=1,4H+(H+S)/f,
где f – коэффициент трения по Кулону.
Если необходимый припуск будет меньше, то процесс разделения будет неполным, т.е. на некоторых участках или полностью по всему контуру деталь на отделится от отходов.
|
|
Больший припуск практически не влияет на процесс штамповки, но увеличивает расход материала.
Давление полиуретаном при штамповке зависит от свойств и толщины материала, толщины шаблона. Если деталь имеет элементы в виде отверстий или пазов, то давление штамповки определяется наибольшим давлением, необходимого для выполнения отдельного элемента. Для пробивки круглого отверстия необходимо давление:
,
где – предел прочности штампуемого материала, МПа;
d – диаметр отверстия, мм.
Если отверстие имеет форму прямоугольника, то:
,
где – длина отверстия, мм;
- ширина отверстия, мм.
Материальное обеспечение:
1 Пресс с аппаратурой для определения усилия и перемещения пуансона.
2 Универсальный штамп с контейнером диаметром 50 мм и комплект шаблонов для пробивки круглых и овальных отверстий разных размеров..
3 Комплект заготовок толщиной до 1 мм диаметром 45...48 мм из стали и цветных металлов (каждый комплект изготовлен из одного и того же листа).
4 Микрометр и штангенциркуль
Порядок выполнения работы:
1. Подготовить комплект шаблонов, которые имеют круглые отверстия.
2. Пробить отверстия первым шаблоном, зафиксировать усилие по характерному звуку. Повторить пробивку тем же шаблоном в таких же заготовках 5 раз.
3. Пробить круглые отверстия в таких же заготовках другими шаблонами выбранного комплекта.
4. Пробить круглые отверстия в заготовках из другого материала тем же комплектом шаблонов.
5. Рассчитать давление и усилие штамповки для всех опытов.
|
|
6. Построить графики зависимостей давления штамповки от диаметра отверстия каждого материала по экспериментальным и теоретическим данным.
7. Подготовить комплект шаблонов с овальными отверстиями, которые имеют одинаковую ширину и разную длину . Толщина Н одинаковая для всех шаблонов комплекта.
8. Пробить по одному отверстию в заготовках из разного материала шаблонами выбранного комплекта.
9. Рассчитать давление и усилие штамповки.
10. Построить графики зависимостей давления от параметра, который изменяется в данной серии опытов. Экспериментальные и теоретические данные показать на одном графике.
11. Сделать выводы о проделанной работе.
Таблица 1 – Экспериментальные и расчетные данные
№ се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | ||||
, Н | ,МПа | , Н | ,МПа | , % | , % | |||||
ст. 20 | 15,22 | 2,5 | 40666,8 | 223,5 | 40343,9 | 221,7 | 0,8 | 0,8 | ||
15,24 | 222,9 | 40396,9 | 221,4 | 0,7 | 0,7 | |||||
15,2 | 224,1 | 40290,9 | 0,9 | 0,9 | ||||||
9,98 | 26666,8 | 340,9 | 26454,2 | 338,2 | 0,8 | 0,8 | ||||
7,1 | 488,3 | 475,4 | 2,6 | 2,6 | ||||||
6 | 5,05 | 698,9 | 13386,1 | 668,3 | 4,3 | 4,3 |
Таблица 2 – Экспериментальные и расчетные данные
№ се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | ||||
, Н | ,МПа | , Н | ,МПа | , % | , % | |||||
титан | 15,4 | 2,5 | 236,2 | 43542,5 | 233,8 | 1,04 | 1,04 | |||
10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
10,2 | 482,9 | 21205,7 | 0,6 | 0,6 | ||||||
5,1 | 14666,7 | 705,9 | 1,7 | 1,7 |
Таблица 3 – Экспериментальные и расчетные данные
№ се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | |||||
, Н | ,МПа | , Н | ,МПа | , % | , % | ||||||
Ст.20 | 7,4 | 38,05 | 0,3 | 44,98 | 43,58 | 3,1 | 3,1 | ||||
7,3 | 30,5 | 0,3 | 47,9 | 45,84 | 4,3 | 4,3 | |||||
7,1 | 20,3 | 0,3 | 55,5 | 51,33 | 7,5 | 7,5 | |||||
Титан | 7,7 | 37,6 | 2,5 | 375,3 | 375,5 | 0,4 | 0,4 | ||||
7,1 | 30,8 | 2,5 | 417,6 | 415,9 | 0,4 | 0,4 | |||||
7,4 | 20,2 | 2,5 | 445,9 | 443,1 | 0,6 | 0,6 |
Рисунок 1 – Диаграмма зависимостей qэ=f(d) и qТ=f(d) для стали 20
Рисунок 2 – Диаграмма зависимостей qэ=f(d) и qТ=f(d) для титана
Рисунок 3 – Диаграмма зависимостей qэ=f(b) и qТ=f(b) для стали 20
Рисунок 4 – Диаграмма зависимостей qэ=f(b) и qТ=f(b) для титана
Выводы: в данной лабораторной работе исследовали процесс штамповки эластичным материалом, а именно полиуретаном, зафиксировали экспериментальные данные, провели теоретические расчеты давления и усилия, необходимого для штамповки эластичным материалом. По полученным экспериментальным и рассчитанным параметрам штамповки построили графики зависимостей экспериментального и теоретического давления от изменяющихся параметров шаблонов. По приведенным выше значениям можно сделать вывод, что рассчитанные усилие и давление меньше, чем действительное усилие и давление штамповки.