Практическая часть Произвести формовку в двух опоках по разъёмной модели

1) Установить половину модели без шипов и модель питателя

на подмодельную плиту ( см. рис. 3. )

2) Установить нижнюю опоку строганной плоскостью вниз.

3) Припудрить модель графитом.

4) Заполнить опоку формовочной смесью.

5) Уплотнить смесь трамбовкой.

6) Снять линейкой излишки формовочной смеси.

7) Проделать (наколоть) вентиляционные каналы.

8)Перевернуть опоку на 180º и посыпать (припудрить)

плоскость разъёма сухим разделительным песком.

9)Установить верхнюю опоку на нижнюю, скрепить их

центрирующими штырями.

10) Наложить вторую половину модели отливки, установить

модели шлакоуловителя, стояка и выпора.

11)Наполнить верхнюю опоку формовочной смесью и

повторить операции из пунктов 4, 5, 6, 7.

12)Вырезать литниковую чашу и вынуть модели стояка и

выпора.

13) Снять верхнюю опоку и перевернуть её на 180º.

14) Смочить края модели отливки питателя, шлакоуловителя и

извлечьих.

15) Исправить полости формы гладилкой.

16) Припылить поверхность формы графитом.

17) Изготовить стержень в стержневом ящике и установить

его.

18) Накрыть верхней опокой нижнюю и скрепить штырями.

19) Залить форму расплавленным металлом.

20) После кристаллизации металла раскрыть полуформы и

извлечь отливки, предварительно разбив форму и замерить

размеры.

Произвести формовку по неразъёмной модели с подрезкой

Применяется при изготовлении небольшого количества отливок, когда нецелесообразно изготавливать сложную разъёмную модель. Особенностью этого вида формовки является подрезка части смеси в нижней полуформе, после чего изготавливают вторую полуформу, в которой образуется выступающий болван, соответствующий подрезке в первой полуформе.

Порядок изготовления формы

На подмодельную плиту 1 устанавливают модель 2 и нижнюю опоку 3 (см. рис.4). Изготавливают нижнюю полуформу, в которой производят подрезку 4 вокруг модели по осевой плоскости.

После этого изготавливают верхнюю полуформу и производят сборку формы .

Рис. 3. Формовка в двух опоках по разъёмной модели

Рис. 4. Формовка по неразъёмной модели с подрезкой

Вопросы к зачету

1. Назначение модели, стержня, стержневого ящика.

2. Назначение и устройство литниковой системы.

3.Из каких материалов изготавливают разовые,

полупостоянные и постоянные формы?

4 Какие виды ручной формовки существуют?

5 Какие бывают виды форм?

Лабораторная работа №6

Изучение разделительных и формообразующих операций листовой штамповки

Цель работы: познакомиться с различными операциями листовой штамповки; получить навыки расчета заготовок и необходимого усилия штамповки.

Краткие теоретические сведения

Холодная листовая штамповка применяется для изделий из листов стали, алюминия и его сплавов, меди, латуни, сплавов магния. Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и деталей массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолета).

Операции холодной листовой штамповки подразделяют на две основные группы: разделительные и формообразующие. К первой группе операций относятся отрезка, вырубка, пробивка, обрезка, зачистка и др. Перечисленные операции характеризуются отделением одной части заготовки от другой по незамкнутому или замкнутому контуру. Ко второй группе операций относятся гибка, завивка, скручивание, протяжка, вытяжка с утонением и без утонения стенок, отбортовка, обжатие, рельефная формовка, раздача, правка и др. Эти операции характеризуются изменением формы исходной заготовки без ее разрушения. Чаще всего операции листовой штамповки осуществляют комбинированным способом, позволяющим одновременно выполнить в одном штампе несколько операций.

Инструмент, при помощи которого выполняется листовая штамповка, называется штампом. Он состоит из неподвижной части, называемой матрицей, и подвижной - пуансона. В зависимости от количества выполняемых в одном штампе операций они подразделяются на штампы простого (выполняется одна операция), последовательного и совмещенного (две и более операций) действия.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные операции листовой штамповки. К таким операциям можно отнести вырубку, пробивку и вытяжку без утонения стенок.

Характер деформирования заготовки при вырубке и пробивке одинаков, отличаются они только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали (или заготовки для последующего деформирования), а пробивкой - внутренний контур (изготовление отверстий).

Вырубку и пробивку обычно осуществляют металлическими пуансоном и матрицей. Пуансон выдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. В начальной стадии деформирования происходит врезание режущих кромок в заготовку и смещение одной части заготовки относительно другой без видимого разрушения.

При определенной глубине внедрения режущих кромок в заготовку (возрастающей с увеличением пластичности металла) у режущих кромок зарождаются трещины, быстро развивающиеся в толщину заготовки. Трещины эти наклонены к оси инструмента под углом 4-6⁰; если эти трещины встречаются, то поверхность среза получается сравнительно гладкой, состоящей из блестящего пояска, соответствующего внедрению режущих кромок до появления трещин, и наклонной шероховатой поверхности разрушения в зоне прохождения трещин.

Возможность совпадения трещин, идущих от режущих кромок пуансона и матрицы, зависит от правильного выбора зазора между пуансоном и матрицей. Зазор z назначается в зависимости от толщины и механических свойств заготовки и приближенно составляет (0,05…0,1) от толщины листового материала.

При малом зазоре трещины не встречаются, и на поверхности среза появляются пояски вторичного среза, ухудшающие ее качество и способствующие разрушению заготовки при последующем деформировании и при работе детали.

При вырубке размеры отверстия матрицы равны размерам изделия, а размеры пуансона на 2z меньше их. При пробивке размеры пуансона равны размерам отверстия, а размеры матрицы на 2z больше их.

Усилие вырубки и пробивки при параллельных плоских рабочих торцах пуансона и матрицы.

P = L·s·τ_ср,

где L - периметр изделия или отверстия;

s - толщина листового материала;

τ_ср - предел прочности материала на срез.

В отдельных случаях желательно получить гладкую поверхность среза, перпендикулярную к плоскости заготовки; для этого необходимо увеличить высоту блестящего пояска. Частично этого можно достичь, притупляя одну из режущих кромок (матрицы при вырубке и пуансона - при пробивке). В этом случае развивается одна трещина от острой режущей кромки, а инструмент с притупленной кромкой сглаживает поверхность среза, уменьшая высоту шероховатого пояска.

Качество поверхности среза улучшают также зачисткой, которая заключается в срезании стружки небольшой толщины (0,1…0,3 мм) по контуру детали или отверстия (матрицей или пуансоном).

Вытяжка без утонения стенок превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки. Схема вытяжки приведена на рис. 1.

Рис. 1 Схема вытяжки:

1 - заготовка; 2 - изделие; 3 - прижим; 4 - пуансон;

5 - матрица; 6 - изделие со складками, образующимися при вытяжке без прижима

Исходную вырубленную заготовку укладывают на плоскость матрицы. Пуансон надавливает на центральную часть заготовки и смещает ее в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки тянет за собой периферийную часть (фланец) заготовки, и последняя, смещаясь в матрицу, образует стенки вытянутого изделия. Во фланце в радиальном направлении действуют растягивающие напряжения σ_р, втягивающие фланец в отверстие матрицы, и сжимающие напряжения σ_θ, действующие в тангенциальном направлении и уменьшающие диаметральные размеры заготовки. При определенных размерах фланец заготовки может потерять устойчивость под действием сжимающих напряжений σ_θ, что приведет к образованию складок 6 (рис. 10). Складки могут появиться, если D - d > (18…20)s.

Для предотвращения появления складок применяют прижим (рис. 10), с определенной силой прижимающий фланец заготовки к плоскости матрицы.

Растягивающие напряжения σ_р=0 на наружной кромке заготовки и возрастают до максимальной величины на входе в матрицу (с увеличением ширины втягиваемой части фланца). Если растягивающие напряжения σ_р, действующие на входе в матрицу, равны пределу прочности материала заготовки, то заготовка у донышка может разрушатся, и вытяжка окажется невозможной. Отсюда следует, что без разрушения можно вытягивать заготовки с определенной, ограниченной шириной фланца. Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки, который определяется по формуле:

К_в = D/d.

В зависимости от механических свойств материала и условий обработки допустимые значения коэффициента вытяжки лежат в пределах 1,8…2,1.

Кроме ширины фланца, на величину растягивающего напряжения σ_р, действующего в опасном сечении заготовки (у входа в матрицу, где может начаться разрушение заготовки), влияют радиусы скругления кромок матрицы r_м и пуансона r_п, а также силы трения, возникающие при перемещении заготовки относительно матрицы и прижима.

Для уменьшения концентрации напряжений и соответственно опасности разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляют по радиусу, равному 5-10 толщин заготовки. Для уменьшения сил трения вытяжку обычно ведут со смазкой заготовки. Зазор Z принимают равным 1,1…1,3 от толщины материала.

Если при допустимом для первого перехода коэффициенте вытяжки невозможно получить деталь с заданным отношением высоты к диаметру, ее вытягивают за несколько переходов. В последующих переходах заготовкой является полый полуфабрикат, полученный на предыдущем переходе вытяжки. При холодной деформации металл упрочняется и, следовательно, уменьшается его предел текучести. Это обстоятельство приводит к тому, что допустимый коэффициент вытяжки на последующих переходах значительно меньше допустимого коэффициента вытяжки на первом переходе (К_в = 1,2…1,4).

Усилие вытяжки определяется по формуле:

Р =β·π·d_ср·S·σ_в,

где: d_ср - средний диаметр вытягиваемого цилиндра;

d_ср = d_нар - S = d_вн + S;

d_нар - наружный диаметр вытягиваемого цилиндра;

d_вн - внутренний диаметр вытягиваемого цилиндра;

σ_в - предел прочности материала;

β - коэффициент, учитывающий дополнительное усилие, необходимое для проталкивания изделия через матрицу (β = 1,25).

Как правило, вытяжку совмещают с вырубкой в одном штампе (совмещенного действия). Схема такого штампа приведена на рис. 2.

В штампе совмещенного действия все операции осуществляют в одной позиции, без перемещения заготовки. Многооперационные штампы обычно дороже однооперационных, но позволяют повысить производительность труда и уменьшить число используемого для штамповки оборудования - прессов, а, следовательно, необходимые производственные площади. Материалы для деталей штампов выбирают с учетом их служебного назначения и стоимости применительно к масштабам производства. Обычно пуансоны и матрицы изготавливают из инструментальных сталей с последующей закалкой.

В мелкосерийном производстве широко применяют универсальные и быстропереналаживаемые штампы, в которых, заменяя только пуансон и матрицу, можно изготавливать различные детали.

Рис. 2 Схема штампа совмещенного действия для

вырубки и вытяжки

1 - упор; 2 - прижим; 3 - съемник; 4 - выталкиватель; 5 – пуансон вырубки и матрица вытяжки; 6 – деформируемый материал (полоса); 7 - пуансон вытяжки; 8 - матрица вырубки; 9 - отход; 10 - полоса; 11 - вырубленная заготовка; 12 – начало вытяжки; 13 - изделие.