Машины и технология обработки металлов давлением»




МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

(ПРОЕКТ)

К выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Технология листовой штамповки» для студентов специальности

150400«Технологические машины и оборудование»;

Машины и технология обработки металлов давлением»

«Механические свойства и испытания листовых материалов»

и

«Разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки»

 

Ижевск 2013


 

 
УДК 621.98   Разработал: профессор, доктор технических наук Ю.О. Михайлов; аспирант М.И. Шулятьев  
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам «Механические свойства и испытания листовых материалов» и «Разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки» по курсу «Технология листовой штамповки»
 
Издательство ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, Ижевск, 2013
 
 
В методических указаниях изложена краткая теория процессов листовой штамповки и методики расчета. Методические указания предназначены для студентов специальности 150400«Технологические машины и оборудование»; 150201«Машины и технология обработки металлов давлением» всех форм обучения, выполняющих лабораторные работы по курсу «Технология листовой штамповки», и могут быть полезными при выполнении курсовых и дипломных проектов соответствующей тематики.  
 
 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ

 

Цель работы: изучить устройство и принцип действия универсальной испытательной машины, научиться определять механические характеристики листовых материалов.

Оборудование: Универсальная испытательная машина Instron 5982.

Образцы: плоские (из листового материала) образцы с разной формой поперечного сечения;

Измерительный инструмент: штангенциркуль 0–250 мм, с точностью измерения 0,05 мм; микрометр 0–25 мм, с точностью измерения 0,01 мм.

 

Из всех методов определения механических свойств металлов наилучшие результаты дает испытание на растяжение, которое позволяет определить прочностные характеристики (предел текучести, предел прочности и др.), показатели пластичности (относительное удлинение и относительное сужение, коэффициент анизотропии).

Зависимость между напряжением и деформацией выражается диаграммой условных, а более правильно — диаграммой истинных напряжений

(рис. 1,2).

 

 

Рис. 1. Характерные точки на диаграмме растяжения для расчета

прочностных характеристик

 

s yк y =1 y(е)

Рис. 2. Диаграмма истинных напряжений при растяжении

 

Испытание на растяжение тонких листовых металлов значительно труднее испытания круглых образцов. При испытании тонких плоских образцов наблюдается иной характер разрушения образца с искажением размеров и

формы шейки по сравнению с круглыми образцами. Из-за искажения формы шейки затруднен ее обмер и точный подсчет поперечного сечения. В

итоге получается расхождение между результатами испытания круглых и

плоских образцов.

АНИЗОТРОПИЯ ЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ

В зависимости от режимов прокатки (рис.3) и термической обработки листовых металлов большинство из них обладают анизотропией механических свойств: вследствие той или иной текстуры, полученной при прокатке и отжиге.

Рис. 3. Схема прокатки листовых материалов

 

Анизотропию, или различие свойств в разных направлениях, принято характеризовать коэффициентом анизотропии, представляющий собой (по Ланкфорду) отношение логарифмических деформаций по ширине и толщине плоского образца при растяжении:

 

 

Для определения показателя анизотропии листового материала из него вырезают три образца: вдоль направлений прокатки, поперек и под углом 45° (рис. 4), испытывают их на растяжение и строят фигуру (диаграмму) анизотропии данного металла (рис. 5).

 

Рис. 4. Схема вырезки образцов

 

Рис. 5. Схема построения фигуры плоской анизотропии

 

Для определения механических характеристик материалов используют испытательные машины. Применяют разрывные и универсальные испытательные машины всех систем при условии их соответствия требованиям ГОСТ.

При проведении испытаний должны соблюдаться следующие основные условия: качественное центрирование образца в захватах испытательной машины, плавность деформирования, скорость перемещения активного захвата при испытании до предела текучести не более 0,1, за пределом текучести - не более 0,4 длины расчетной части образца в минуту, возможность приостанавливать нагружение с точностью до одного наименьшего деления шкалы силоизмерителя, плавность разгрузки.

При испытании на растяжение образец определенной формы и размеров (рис.6) из исследуемого материала прочно закрепляется своими концами (головками) в захватах (рис.7) испытательной машины (рис.8) и подвергается непрерывному плавному деформированию до разрушения. При этом регистрируется зависимость между растягивающей нагрузкой и удлинением расчетной части образца в виде диаграммы растяжения образца. Для испытаний на растяжение применяют стандартные образцы по ГОСТ 1497, который предусматривает семь типов образцов. Один из типов представлен на рис. 6.

Рис. 6. Эскиз образца

 

Рис. 7. Механические клиновые захваты

Рис. 8. Универсальная испытательная машина Instron 5982

 

Напольные испытательные системы серии 5980 обеспечивают точность результатов, надежность и обладают гибкостью для удовлетворения изменяющихся требований. Они оснащены стандартными и дополнительными функциями, что повышает эффективность испытаний и совершенствует опыт работы оператора. Напольные машины серии 5980 с тяжелыми рамами широко применяются для испытания высокопрочных металлов и сплавов, улучшенных композитов, аэрокосмических и автомобильных конструкций, болтов, крепежных деталей и листовой стали. Имеются рамы для рабочих нагрузок 100, 150, 250, 400 и 600 кН; причем, некоторые модификации дают возможность увеличения рабочего хода и расширения рабочей зоны.

Главное преимущество напольной модели серии 5980 - жесткость рамы, что особенно важно при испытании высокопрочных материалов, аэрокосмических композитных материалов, металлических сплавов и кристаллических полимеров. Шариковые винты с предварительным натяжением, толстая балка основы и траверсы, приводные ремни с низкой растяжимостью улучшают эксплуатационные характеристики за счет более точных результатов измерения модуля упругости и деформации и минимизации потребления энергии во время испытания.

Облегченный доступ к зоне испытания важен для оператора. При испытании больших металлических образцов, крепежных деталей или частей композитов операторам часто трудно пройти к зоне испытания для загрузки образца из-за большой рамы, или большого размера захватов или приспособлений. Рамы с усилием 400 и 600 кН имеют более низкое основание, что позволяет оператору стоять ближе к захватам и приспособлениям и исключает необходимость держать в руках тяжелые образцы для испытаний.

Серия испытательных систем Instron5900 является наиболее высокотехнологичным решением на рынке испытательных систем. Машины серии 5900 не имеют аналогов по своим точностным и эксплуатационным характеристикам, что делает их превосходным инструментом для исследований свойств материалов в университетской и академической среде. А наличие внешней многофункциональной панели управления делает системы Инстрон 5900 отличным решением для рутинной, стандартной работы в производстве, сохраняя при этом высочайшие точностные характеристики. Разрывные машины серии 5900 являются идеальными для испытаний на растяжение и/или сжатие с усилиями до 600 кН (60000 кгс). Разрывные электромеханические машины серии 5900 - поистине идеальное решение для современной лаборатории.

Характеристики

· Диапазон измерения нагрузки 1:500 (т.е. динамометрический датчик используется от 0.2% до 100% его номинального значения без потери точности)

· Точность измерения нагрузки 0.4% от измеренного значения

· Частота синхронной регистрации данных 1кГц

· Электропитание 220В, 1 фаза, 50 Гц

· Полное программное управление (возможность циклических испытаний - дополнительная опция)

· Наличие русифицированной многофункциональной панели управления

· Автоматическое распознавание подключаемых датчиков с проверкой времени последней поверки

· Тысячи вариантов захватов и оснастки - по выбору заказчика

· Возможность установки температурных камер и печей по выбору заказчика

· Современное русифицированное программное обеспечение Bluehill3

· Свидетельство о внесении в Государственный реестр средств измерений

· Точность измерения нагрузки: +/- 0.5% от чтения до1/500 способности датчика нагрузки (датчики нагрузки серии 2580)

· Частота одновременной регистрации данных до 1 кГц по каналам нагрузки, удлинения и деформации

· Диапазон скоростей от 0,00005 до 1016 мм/мин (от 0,000002 до 40 дюйм/мин), в зависимости от модели

· Более низкое основание для удобного доступа к рабочей зоне испытания

· Настраиваемая панель управления

· Совместимость с программным обеспечением Bluehill®

· Автоматическое распознавание датчиков для датчиков нагрузки и экстензометров

· Дополнительные настройки высоты и ширины

· Усилие 100 кН (22,500 фунтов силы)

· Испытательное пространство 1430 мм (56.3 дюйма) по вертикали*

· Испытательное пространство 1930 мм (76 дюймов) по вертикали (экстра высокая модель)

 

Кинематическая схема испытательной машины Instron с электромеханическим силовозбудителем представлена на рис.9.

 

Рис.9. Схема испытательной машины Instron

Выполнение работы

 

Данная лабораторная работа состоит из двух частей. В первой части работы изучается устройство и принцип действия универсальной испытательной машины, а также замер первоначальных размеров предлагаемых для испытания образцов листовых материалов. Во второй части образцы подвергаются испытанию на растяжение до разрушения, производится их замер после испытания.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- Краткие сведения о механических испытаниях листового материала.

- Краткие сведения об устройстве и принципе действия универсальной испытательной машины.

- Полученные в ходе лабораторной работы диаграммы растяжения образцов.

- Расчет относительного удлинения образцов и анализ их разрушения.

- Выводы о пригодности материалов для листовой штамповки.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

 

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

 

Цель работы: изучить устройство и принцип действия гидравлических гильотинных ножниц, рассчитать усилие, необходимое для осуществления реза листового материала, изучить влияние параметров процесса резки на качество получаемых заготовок.

Оборудование: Гидравлические гильотинные ножницы HACO 3006.

Образцы: листовой материал;

Измерительный инструмент: штангенциркуль 0–250 мм, с точностью измерения 0,05 мм; микрометр 0–25 мм, с точностью измерения 0,01 мм.

 

Листовые материалы для холодной штамповки в большинстве случаев предварительно разрезают на полосы или заготовки необходимых размеров. Резка полос является заготовительной операцией и производится на рычажных, гильотинных, дисковых (роликовых) Или вибрационных ножницах, а также на специальных отрезных штампах.

Процесс резки листового материала ножницами состоит из трех последовательных стадий: упругой, пластической и скалывания.

На срезанной кромке листа четко выделяются две зоны: узкая блестящая полоска, соответствующая пластической стадии, и более широкая матовая

зона скалывания. При резке толстого материала получается S-образная форма скола.

Оборудование: Гидравлические гильотинные ножницы серии TS 3006 (фирма «HACO», Бельгия)

Рис. 1. Гидравлические гильотинные ножницы HACO 3006

Технические характеристики:

1. Макс. ширина разрезаемого материала 3050 мм

2. Макс. толщина разрезаемого материала (по стали 40 кг/мм2) 6,5 мм

4. Регулируемый угол наклона ножей 3-0,5 град

5. Количество прижимов листа 18

5. Количество резов в минуту 8-14

6. Длина боковой направляющей 1000 мм

7. Вылет заднего упора (станд) 820 мм

8. Мощность привода 7,5 кВт

9. Габариты: 3,8x1,6x1,7 м

10. Масса (прибл.) 4,5 т

Гидравлическая система расположена с задней стороны станка, легко доступна и защищена листом металла; 2 рабочих цилиндра расположены в верхней части станка:

Рис. 2. Гидравлическая система

Все элементы управления удобно расположены с левой стороны станка:

Рис.3. Контрольная панель SP 9

Стандартный контроллер обладает следующими функциями: автоматическое позиционирование заднего упора в заданное положение с цифровой индикацией, контроль длины хода ножей и возможность выбора функции отхода заднего упора в момент резки:

Рис. 4. Электромеханический задний упор

Рис. 5. Электрогидравлическая регулировка угла наклона ножей

Быстрая ручная настройка зазора между ножами: на моделях для резки металла толщиной 6 мм - с помощью рукоятки на передней стороне станка:

Рис. 6. Рукоятка для быстрой регулировки зазора между ножами

Прижимы листа, рабочее давление которых независимо от основного давления станка (90 бар). С левой и правой стороны станка прижимы установлены более тесно для закрепления и резки небольших по длине заготовок:

Рис. 7. Гидравлические прижимы листа

Защита от перегрузки гидравлической и электрической систем;

Ножи с 4-мя режущими кромками:

Рис. 8. Комплект четырехсторонних ножей

Рабочий стол, снабженный рядом металлических брусьев квадратного сечения, облегчающих подачу листа и способствующих безопасности оператора;

Боковая направляющая 1000 мм с Т-образным пазом, мм-линейкой и опрокидывающимся стопором:

Рис. 9. Фронтальная боковая направляющая с мм-линейкой,

Т-пазом и опрокидывающимся

стопором

Переносная педаль управления:

Рис. 10. Педаль управления

Рис. 11. Зазор между ножами

УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НОЖНИЦАМИ

Определение усилий при резке ножницами производят по формулам, приведенным в (табл. 1).

Таблица 1.

Определение усилий резанья ножницами.

Учитывая наличие изгиба при резке, а также неравномерность толщины материала и притупление ножей, расчетное усилие увеличивают на 30% и полное усилие резания принимают равным Рн=1,3Р, для чего в формулах вместо σср может быть принято σв≈1,3σср.

На (рис. 12) приведена схема резания листа гильотинными ножницами или ножом с наклонной режущей кромкой, на которой показаны графики местного (единичного) усилия резания.

Рис. 12. Схема резанья листа на гильотинных ножницах.

 

На рисунке обозначено: Р1 - текущее усилие резания в точке А при погружении режущей кромки на глубину а. В процессе резания положение графика перемещается по линии реза.

В производственных условиях усилие резания гильотинными ножницами обычно не подсчитывают, так как в паспорте ножниц содержатся указания о предельной толщине и наибольшей длине разрезаемых стальных листов (σв ≥ 45 кгс/мм2).

Выполнение работы

 

Данная лабораторная работа состоит из двух частей. В первой части работы изучается устройство и принцип действия гидравлических гильотинных ножниц HACO 3006, а также расчет необходимого усилия реза. Во второй части производится выбор и настройка параметров гильотинных ножниц HACO 3006 с помощью контрольной панели SP 9для осуществления раскроя материала предлагаемых заготовок; резка заготовок из листового материала.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- Краткие сведения о видах резки листового материала.

- Краткие сведения об устройстве и принципе действия гильотинных ножниц HACO 3006.

- Рассчитанные в ходе лабораторной работы усилия реза для различных типов ножниц.

- Анализ качества реза в зависимости от задаваемых настроек оборудования.

- Выводы, полученные при сравнении различных видов резки материалов, в т.ч. по усилию резки и качества реза материалов для листовой штамповки.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

 

Цель работы: изучить устройство и принцип действия гидравлического листогибочного пресса, научиться рассчитывать развертку предлагаемого гнутого профиля, научиться подбирать необходимый инструмент (матрицу), рассчитать усилие, необходимое для осуществления гибки листового материала.

 

Оборудование: Гидравлический листогибочный пресс SMD PBA-110/3100

Образцы: листовой материал;

Измерительный инструмент: штангенциркуль 0–250 мм, с точностью измерения 0,05 мм; микрометр 0–25 мм, с точностью измерения 0,01 мм.

Рис. 1. Гидравлический листогибочный пресс SMD PBA-110/3100

Прессы серии PBA, оснащенные современными электронными и гидравлическими устройствами, обеспечивают высокоточную и скоростную гибку листового металла. Силовые гидроцилиндры работают независимо друг от друга и имеют электронную синхронизацию. Синхронизация работы гидроцилиндров обеспечивается электромагнитными клапанами, контролируемые системой ЧПУ. Простота конструкции и вместе с тем высокие показатели рабочих параметров делают пресса этой серии высокоэффективными в производстве серийных и мелкосерийных изделий сложной конфигурации. При этом пресса серии PBA являются наиболее доступными среди линейки прессов с ЧПУ. Прессы серии PBA имеют упрощенную систему компенсации прогиба рабочего стола (бомбирование) — электромеханическую или с ручным приводом. Системы ЧПУ Cybelec DNC-60 или DNC-600S позволяют программировать перемещение задних упоров в осях X и R (вперёд-назад и вверх-вниз). Два линейных кодирующих устройства перемещения верхней траверсы установлены таким образом, что деформации рамы пресса не влияют на точность его работы, которая составляет 0,01 мм.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: