3. Объект и средства исследования

Процесс гибки осуществляется на универсальной испытательной машине ГМС-50 в штампе с силоизмерительным записывающим устройством.

Инструмент - матрица для V - образной гибки ( = 60^о), выбор пуансонов с радиусами закругления равными 5, 10, 15, 20, 25 мм; измерительные инструменты - угломер, радиусомер, штангенциркуль; заготовки из листовой латуни, алюминия и сталей двух марок с различным содержанием углерода, размерами 2 20 60 мм.

4. Подготовка к работе

Изучить содержание лабораторной работы, занести в табл. 1 исходные данные, подготовить образцы, инструмент, оборудование.

Таблица 1

№ пп	Материал заготовки	Размеры заготовки, мм			Инструмент		Сила гибки, кН	Характеристики пружинения
		S	В	L	r		Рэксп			Rg

5. Программа работы

1. Изучение влияния механических свойств материала на пружинение. По справочным данным или опытным путем устанавливают предел текучести материала образца. В штампе с радиусом закругления пуансона и матрицы, равным 10 мм, изгибают образцы из стали, латуни, алюминия (не менее трех образцов для каждого материала). Гибку производят без калибровки. При выполнении всех опытов записывают диаграмму "сила гибки - ход пуансона". После гибки измеряют углы , изогнутых образцов и определяют углы пружинения . Полученные данные заносят в табл.1. По экспериментальным данным строятся графики .

2. Изучение влияния радиуса изгиба на пружинение. Пуансонами с радиусами закругления 5, 10, 15, 20 и 25 мм изгибают образцы из стали одной марки. Гибку не менее трех образцов для каждого радиуса производят без калибровки с записью диаграммы "сила гибки - ход пуансона" После этого определяют углы пружинения и упругое изменение радиуса . Полученные данные заносят в табл.1. Строятся графики .

3. Изучение влияния силы гибки на пружинение. В штампе с радиусом закругления, равным 20 мм, изгибают образцы из стали одной марки, Гибку производят при нескольких деформирующих силах, фиксируемых записью диаграммы "сила гибки - ход пуансона". Для каждой деформирующей силы производят не менее трех опытов. После гибки определяют . Полученные данные заносят в табл. 1. Строятся графики .

4. Сделать выводы о влиянии , , P на величину пружинения .

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что понимают под явлением «пружинение»?

2. Почему происходит пружинение?

3. Какие виды пружинения наблюдаются в зависимости от отношения ?

4. Какое влияние на величину пружинения оказывают механические свойства материала?

5. Какое влияние на величину пружинения оказывает радиус пуансона r?

6. На какой стадии процесса V - образной гибки будет наибольшей?

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Технология конструкционных материалов (Технологические процессы в машиностроении): учебник для вузов; в 4 ч. / О.В. Мартынов [и др.]. – Тула: ТулГУ. – 2007.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ГИБКИ

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Исследовать влияние основных параметров гибочного штампа на силу гибки и характер деформации.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Гибка - технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получается изогнутая деталь.

При изгибе полосы в сечении заготовки можно выделить две зоны (рис. 1): зону растяжения, где действуют в тангенциальном направлении растягивающие напряжения и зону сжатия, где действуют сжимающие напряжения .

На поверхности, разделяющей эти зоны, напряжения равны нулю. Эта поверхность называется нейтральной поверхностью напряжений и ее радиус , где и соответственно наружний и внутренний радиусы заготовки.

В зоне растяжения слои заготовки получают тангенциальную деформацию растяжения, а в зоне сжатия - деформацию сжатия. При разгрузке слои заготовки, находящиеся в процессе деформации в зоне тангенциального растяжения, укорачиваются, а слои, находящиеся в зоне сжатия, удлиняются.

После разгрузки в слоях заготовки возникают остаточные напряжения, соответствующие величине оставшихся в слое упругих деформаций,

(1)

где - предел текучести материала, МПа; E -модуль упругости материала, МПа; - текущий радиус поверхности, мм; - радиус нейтральной поверхности, мм.

Величина остаточных напряжений при разгрузке определяется по закону Гука

(2)

где S - толщина материала, мм.

Основными параметрами гибочного штампа являются: радиус закругления пуансона , расстояние между опорами L и угол матрицы (рис. 2). От отношения величин и L зависит величина радиуса свободного изгиба R_c (радиус наиболее сжатого волокна), определяющего радиус углового сопряжения полок деталей после изгиба. Радиус свободного изгиба R_c зависит от относительного расстояния между опорами для данной стадии гибки и свойств материала. На рис. 3 а, б приведены графики зависимости l - r_c при углах гибки = 120^о и 90^о, соответственно, и при различных значениях относительного равномерного сужения(здесь , , ; ; ; ).

При правильно выбранных значениях r и L радиус свободного изгиба и угол изгибаемой заготовки , т.е. при оптимальной величине радиуса пуансона (при данном значении L) в конечной стадии гибки наблюдается контакт между заготовкой и всей поверхностью пуансона.

Для оценки влияния параметров гибочного штампа на силу гибки V-образных деталей в работе используются матрица ( = 60^о) и три пуансона с различными радиусами: , , .

Для гибки характерны свободный изгиб и правка (чеканка) материала в конце операции. Характер изменения силы при одноугловой гибке показаны на рис. 4.

На индикаторной диаграмме отмечаются характерные точки 1,2,3. Точка 1 соответствует моменту гибки, когда полки изгибаемой заготовки образуют угол около 90^о. Расчетное значение силы для этой точки определяется по формуле

(3)

где B - ширина полосы, мм; S - толщина полосы, мм; L - расстояние между опорами, мм (для точки I L₁ = L); - предел прочности материала заготовки, МПа; - радиус свободного изгиба при = 90^о, мм;

Значения определяются из соотношения , определяется из рис. 3, б. Коэффициент зависит от относительной кривизны формы поперечного сечения и упрочнения материала и определяется по табл. 1.

Значение определяется, как

(4)

где - относительное равномерное удлинение, которое находится по справочной литературе для конкретного металла.

Точка 2 соответствует моменту, когда полки изгибаемой заготовки параллельны соответствующим поверхностям матрицы. В этот момент происходит скольжение заготовки по поверхности матрицы. Расчетное значение силы для этой точки определяется по формуле

, (5)

где L₂ - расстояние между опорами для данной стадии гибки (определяется замером); - радиус свободного изгиба при = 120^о, мм (определяется по графику, рис. 3, а).

Таблица 1

	Значения при
	0,25	0,5	1,0	2,0	4,0	6,0
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35	2,25 2,40 2,60 2,75 2,87 2,96	2,20 2,31 2,53 2,49 2,52 2,55	2,08 2,20 2,19 2,20 2,13 2,05	1,96 1,96 1,90 1,85 1,71 1,55	1,85 1,73 1,67 1,50 1,34 1,14	1,79 1,67 1,50 1,33 1,14 0,94

Точка 3 соответствует моменту, когда на боковых поверхностях отсутствуют зазоры между матрицей, заготовкой, пуансоном. С этого момента начинаются правка и чеканка гнутой детали. Сила резко возрастает. Расчетное значение силы определяется по формуле

, (6)

где k - коэффициент, зависящий от угла загиба (угла штампа); k = 1,4 при гибке на 90^о; k = 0,75 при гибке на 60^о.