Молоты. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Кузнечно-штамповочное оборудование»

где m1 - масса падающих частей, кг;

v1 - скорость падающих частей, м/с;

Sд - деформация поковки за один удар;

Sш - смещение шабота при ударе, м.

Сила удара может в сотни и тысячи раз превосходить силу тяжести падающих частей. По этой причине считается, что молот с массой падающих частей в 1 тонну пo эффективности воздействия на поковку равносилен кривошипному или гидравлическому прессу с номинальным усилием в

10 МН.

Из уравнения (2) видно, что с увеличением скорости удара по сте-

пенной зависимости будет увеличиваться сила удара, а следовательно, и

нагрузка на детали молота. Это обстоятельство является причиной низкой стойкости основных рабочих деталей молотов: штока, бабы,

штамподержателя. С другой стороны, с увеличением скорости удара увеличиваются энергия удара и эффективность штамповки. Возникает противоречивая ситуация. В этой связи возникают вопросы: об установлении оптимального уровня скорости удара, о применении ударов дозированной энергии и др.

2. Цель работы Определить силы, возникающие при осадке образцов на лабораторном

копре, который является упрощенной моделью шаботного молота простого действия.

11

4.1. Производят осадку образцов на большом копре с высоты падения бабы Н = 2 м. По каждому образцу наносится до 5 и более ударов. При каждом ударе фиксируют начальные и конечные высоты образцов. Масса

бабы m1 = 10 кг; 20 кг; 30 кг в разных опытах.

4.2.После каждого удара определяют линейную деформацию образца по формуле (1). Все данные заносят в таблицу.

4.3.Определяют скорость удара по формуле

v1 1.8g H , м/с,

где g - ускорение силы тяжести, м/с2 ;

H- высота падения бабы, м.

4.4.Определяют силу каждого удара по формуле (2) и отношение

силы удара к весу бабы, равному 10m1 . Результаты вычислений заносят в таблицу. Смещение шабота большого копра, установленного жестко на фундамент, можно принять равным нулю. Масса шабота

4.5.Для каждой серии ударов с разными массами бабы составляется своя таблица.

4.6.Измерения выполняют с точностью применяемого инструмента.

Точность вычислений - один знак после запятой.

12

Отношение силы удара к силе тяжести бабы

Диаметр образца до удара, мм

Диаметр образца после удара, мм

Отношение высоты образца к его диаметру до удара hd

5. Указания по технике безопасности Установку образцов на большой копер производить при снятой с копра

бабе. Подъем в сброс бабы выполнять только при закрытых щитках безопасности.

6. Содержание отчета Цель работы, расчетные формулы, таблицы данных. График зависи-

мости силы удара и деформации образца от порядкового номера удара при

13

разных массах бабы. Графики зависимости силы удара от деформации Sg и от отношения hd . Выводы на основе анализа полученных графиков.

7. Контрольные вопросы

1.Анализируя формулу (2), покажите, как влияет на силу удара скорость удара, деформация заготовки, смешение шабота.

2.Во сколько раз сила удара превосходит силу тяжести падающих частей в Ваших опытах? Каково общепринятое соотношение между этими параметрами?

3.Какие выводы можно сформулировать на основании полученных

графиков?

4.Какая проблема возникает при повышении скорости удара молотов? Пути решения проблемы.

5.Перечислите преимущества и недостатки молотов по сравнению с оборудованием статического действия - прессами.

Лабораторная работа №3

Определение параметров копра для получения заданной деформации заготовки

1. Общие сведения На практике необходимую массу падающих частей паровоздушного

штамповочного молота определяют в зависимости от диаметра поковки и предела текучести материала поковки при данной температуре. Такая методика справедлива для молотов с определенной скоростью удара. При этом штамповка может производиться как за один удар, так и за несколько ударов, количество которых окончательно устанавливается при внедрении технологического процесса. В лабораторных условиях представляет интерес возможно более точный расчет необходимых параметров копра,

являющегося моделью молота простого действия, позволяющих получить

14

заданную деформацию образца при его осадке. В лаборатории кафедры штамповки имеется малый копер с полной массой шабота 150 кг и массой бабы 10 кг (см. работу № 1) и большой копер с массой шабота 800 кг и сменными бабами массой 10; 20 и 30 кг (см. работу № 2).

2. Цель работы Определить параметры копра (массу бабы и высоту ее падения, а при

необходимости - количество ударов), необходимые для получения заданной деформации при осадке свинцового образца данных начальных размеров.

3. Оборудование и инструмент

1.Большой и малый лабораторный копер.

2.Штангенциркуль и метровая линейка.

3.Свинцовый образец с размерами по заданию преподавателя.

4.Методика проведения работы

4.1.Измеряют начальные размеры образца и определяют его размеры после осадки h и d по формулам (6) и (9) из работы № 1.

4.2.Определяют работу деформации Aд по формуле (5) из работы № 1.

4.3.Определяют необходимую энергию копра Тэ по формуле (4) из ра-

при максимальном отношении массы шабота к массе бабы.

4.4. С учетом формул (7) и (8) из работы № 1 подбирают значение массы бабы m1 и высоту ее сброса Н для получения заданной деформации заготовки.

4.5. Если параметров большого копра недостаточно, рассчитывают по-

лучение заданной деформации за два и более ударов.

4.6. Выполняют опыт с расчетными параметрами и сравнивают

полученную деформацию образца Sд' с заданной Sд . Вычисляют относи-

тельное отклонение полученного результата от заданного в процентах

Sд Sд' 100

Sд %

15

4.7. Формулируют выводы.

5.Требования по технике безопасности см. работы № I и № 2.

6.Содержание отчета

Цель работы. Заданные размеры образца до и после деформации.

Расчетные формулы. Расчетные параметры копра. Фактические размеры образца после деформации и относительное отклонение. Выводы.

7. Контрольные вопросы

1.В зависимости от каких параметров определяют необходимую массу падающих частей паровоздушного штамповочного молота двойного действия?

2.Как определяют то же для молота простого действия?

3.Почему нельзя применить эту методику для достижения цели,

поставленной в данной лабораторной работе?

4.Изложите последовательность методики определения необходимой энергии удара в данной работе.

5.Что следует изменить в расчетных параметрах копра, если отклоне-

ние по п. 4.6 окажется неприемлемо большим?

Лабораторная работа № 4

Общее устройство пневматического молота

1.Общие сведения

Пневматические молоты применяются для свободной ковки поковок на плоских и вырезных бойках. Согласно ГОСТ 712-75 пневматические молоты выпускаются с массой падающих частей 50 ÷ 1000 кг, с энергией удара от 0,8

до 28 кДж и с числом ударов в минуту 224 ÷ 95 для мелких и крупных молотов соответственно.

2.Цель работы Изучить принцип устройства и работы пневматического молота.

3.Методика проведения работы

16

В начале занятия преподаватель сообщает студентам краткую инфор-

мацию о пневматическом молоте, установленном в лаборатории. При этом называются все детали и механизмы молота, видимые снаружи. Учебный мастер демонстрирует перед студентами работу молота в режимах автоматических ударов, единичных ударов, удержания бабы на весу,

прижима поковки, холостого хода компрессора. Преподаватель отвечает на вопросы студентов.

опытно-экспериментального завода) приведена на рис. Далее студенты самостоятельно изучают конструкцию и принцип работы молота по пп. 5 и 6,

после чего преподавателем производится индивидуальный опрос каждого студента непосредственно у молота на предмет знания его устройства и работы.

Письменный отчет не составляется.

4.Указания по технике безопасности

После демонстрации работы молота, перед началом самостоятельного изучения его студентами, рубильник электропитания молота должен быть выключен.

5.Конструктивные особенности

Конструкция ковочного пневматического молота модели МВ4127 с

массой падающих частей 50 кг (производство Липецкого опытно-

экспериментального завода) приведена на рис.

17

1575

Рис. Пневматический молот MB 4I27:

1 - станина; 2 - шабот; 3 - шток-баба; 4 - рабочий цилиндр; 5 - поршень шток-бабы; 6 - краны управления; 7 - поршень компрессора; 8 - компрессорный цилиндр; 9 - электродвигатель; 10 - клиноременная передача;

11кривошипный вал; 12 – шатун

Одностоечная открытого типа станина 1 выполнена заодно с рабочим 4

и компрессорным 8 цилиндрами. В основании станины клиновым

устройством типа "ласточкин хвост" закреплен шабот 2. Баба 3 служит

одновременно штоком рабочего поршня 5, выполнена с поршнем как одно

целое и называется "шток-баба". Шток компрессорного поршня 7 шатуном

12 соединен с кривошипным валом 11, который вращается от

электродвигателя 9 через клиноременную передачу 10. Для управления

работой молота имеется система кранов 6, управляемых, в свою очередь,

через систему рычагов от педали или рукоятки.

18

6. Принцип работы Вращательное движение кривошипного вала 11 через шатун 12 преоб-

разуется в возвратно-поступательное движение компрессорного поршня 7.

Это приводит к попеременному сжатию и разрежению воздуха в верхней и нижней полостях компрессорного цилиндра, из которого сжатый воздух -

энергоноситель - поступает в рабочий цилиндр и в режиме автоматических ударов вызывает возвратно-поступательное движение шток-бабы. Таким образом, воздух служит упругой связью между компрессорным и рабочим поршнями.

При движении шток-бабы вниз накопленная ей кинетическая энергия в конце хода при ударе по заготовке переходит в работу пластической деформации последней.

При движении шток-бабы вверх удара в крышку цилиндра не происхо-

дит, так как там благодаря особой конструкции образуется воздушная подушка.

В режиме удержания бабы на весу краны управления повернуты так,

что сжатый воздух из цилиндра компрессора поступает только в нижнюю полость рабочего цилиндра (под поршень).

В режиме прижима поковки - наоборот - только в верхнюю полость.

При включении электродвигателя и при паузах в работе осуществля-

ется холостой ход компрессора. В этом случае обе полости компрессорного цилиндра через краны управления соединены с атмосферой, и привод работает без нагрузки.

Подробное описание процессов, происходящих в цилиндрах пневмати-

ческого молота, приводится в работах [1,4,5].

19

Библиографические ссылки

1.Кузнечно-штамповочное оборудование / под ред. А.А. Банкетова и Е.Н. Ланского.- М.: Машиностроение, 1982. – 576 с.

2.Примак В.А., Согришин Ю.А., Филатов Ф.И. О кпд удара кузнечно-

штамповочного оборудования // Кузнечно-штамповочное производство. - 1980. - № 9. - 46 с.

3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением.-

М.: Машиностроение, 1977. – 423 с.

4. Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-

штамповочное оборудовании: учеб. для вузов. - М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 560 с.

5. Бочаров Ю.А. Кузнечно–штамповочное оборудование: учеб. для вузов /. - М.: Академия, 2008. - 480 с.

20