ТКМ Лабы 2 семестр

Лабораторна робота № 5

ЛИСТОВЕ ШТАМПУВАННЯ

Метароботи:вивченнясуті,обладнання,інструментутаоперацій листовогоштампування.

5.1 Теоретичні відомості

Листовим штампуванням називають метод виготовлення плоскихі об'ємнихтонкостіннихдеталейзлистового,стрічковогоіштабовогоматеріалу.Товщинавихідноїзаготовки звичайнонеперевищує5мм (дужерідкобільше5мм,прицьомузастосовуєтьсягарячелистовештампування).Йогоширокозастосовуютьрізнігалузіпромисловостівумовахсерійноготамасовоговиробництва.Матеріаломдлялистовогоштампуванняслужатьмаловуглецеві,пластичнілегованісталі,мідь,алюміній, титанісплавинаїхоснові.

Широкезастосуваннялистовогоштампуваннявпромисловостіпояснюється високою продуктивністю (до 30...90 тис. деталей за зміну), точністюдеталей,щозабезпечуєїхвзаємозамінністьівиключаєубільшостівипадківнаступнумеханічнуобробку,сприятливимиумовамидля автоматизаціїпроцесу.

Розкроємматеріалуувипадкулистовогоштампуванняназивається спосіб розташування майбутніх деталей на заготовці – листі, штабі абострічці.

Ощаднавитратаматеріалууштампувальномувиробництвімаєвеликезначення;вонаістотнозалежитьвідраціональногорозкрою.Вибираючиваріантрозкрою,враховуютьформутарозміридеталійзаготовки.Надовгійзаготовцідрібнідеталідоцільнорозташовувативодин,два абодекількарядів.Очевидно,щоконструкціямайбутньогоштампатісно пов'язаназвибранимваріантомрозкрою.

Технологічніопераціїлистовогоштампуванняможнаподілитинадві групи:розділяльнііформозмінні.

Розділяльніопераціїпов'язанізвідокремленнямоднієїчастиниматеріалувідіншоїпозамкнутомуабонезамкнутомуконтуру.Донихвідносяться:

відрізання–розділення заготовкиначастиниза допомогоюножів абоштампа.Йогонайчастішезастосовуютьякзаготовчуоперацію(різаннязаготовки).Цяопераціявиконуєтьсяножицямизпоступальнимрухом різальнихкраїв ножів(гільйотин)– рис.5.1,а;обертовим (дисковим)– рис.5.1,б;а такожнавідрізнихштампах;

22

а

б

Рис.5.1.Розрізаннялистовогоматеріалуножицями:

а –гільйотинними; б– дисковими

вирізування(вирубування)–повневідокремленняматеріалупозам- кнутомуконтуру. При цьомучастина, що відокремлюється, є виробом

(рис.5.2,а);

пробивання – операція отримання в деталі наскрізного отвору (рис.5.2,б).Операціївирізуваннятапробиваннявиконуютьсязадопомогоюштампів.Головнимиробочимидеталямиштампівєпуансон1іматриця 2(рис. 5.2),якіпрацюютьяк ножізамкнутоїформи.Зазор 7між пуансономтаматрицею,щодорівнює(0,05...0,1)·S,деS–товщинави- хідноїзаготовки,забезпечуєтьсяза рахунокзменшеннядіаметрапуансонапривирізанні(вирубанні)ізарахунокзбільшеннядіаметраматриці припробиванні;

надрізання – операція часткового відокремлення матеріалупо незамкнутому контуру без видалення залишків, тобто без відходів

(рис. 5.2,в).

23

Рис.5.2.Схемироздільнихоперацій:

а – вирізування; б – пробивання; в – надрізання

Формозмінними операціями називають такі операції, коли плоска абопорожнистазаготовкаперетворюєтьсявпросторовудетальпотрібних формитарозмірів(рис.5.3).Донихналежать:

витягання–процесодержанняпорожнистихвиробівзплоскоїлис- товоїзаготовки.Витяганнямвиготовляютькузовиігальмовібарабани автомобілів,каструлі,гільзитощо;

витягання безстоншування стінки.Неглибокідеталіпростоїформивитягаютьзаодинперехід.Деталібільшоїглибини,атакожскладної форми,витягаютьзакількапослідовнихпереходів.Прибагаторазовому витяганні діаметр деталі зменшується з кожним переходом, а глибина збільшується.

Нарис.5.3,апоказанасхемавитяганнячашечкидіаметромd1 з вихідноїзаготовкидіаметромD.Нарис.5.3,бпоказанасхемадругогопереходудля одержання чашечки діаметром d2.

Відношення зовнішнього діаметра одержаної деталі до діаметра вихідної заготовки називається коефіцієнтом витяжки K. Для практичнихрозрахунківзаготовокізсталіісплавівкольоровихметалівкористуютьсятакимизначеннямикоефіцієнтіввитяжки:

дляпершогопереходу

K d 0,5...0,7;

D

длядругогоінаступнихпереходів

24

аб

вг

е

дж

Рис.5.3.Формозмінніопераціїлистовогоштампування:

1 – вихідна заготовка; 2 – пуансон; 3 – матриця; 4 – притискувач; 5 – виріб; 6 – гумовий вкладень: а, б – витягання; в – редукування; г – згинання; д – розбортування; е – обтискання; ж – формування

25

Зазор міжпуансоном іматрицею Zповинен бути таким, щоб заготовку можна було втягнути в цей зазор. Звичайно приймають

Z (1,2...1,3)S,адляостанньогопереходувитяжки Z 1,1S. Витяганнязістоншуваннямстінки(редукування)єдодатковоюопе-

рацією,яказастосовуєтьсядлястоншуваннябічнихстінокпопередньо витягнутоїдеталі.

Це досягається тим, що зазор між пуансоном і матрицею беруть меншим,ніжтовщинастінкивихідноїзаготовки,аробочийотвірматриці уверхнійчастинівиконуютьконічним(рис. 5.3,в).За рахунокстоншуваннябічнихстінокзрозміруS0 доS1 збільшуєтьсявисотадеталі.Зменшеннятовщинистінки,щодопускаєтьсязаодинперехід,маєдорівнюва-

ти40…60%.

Згинання – операція, яка змінює напрям осі деталі. При згинанні формозміна обмежується мінімальним радіусом інструмента R у зоні згинання.ЗалежновідпластичнихвластивостейметалурадіусRберетьсярівним0,1...0,2товщинизаготовки(рис.5.3,г).

Розбортування – полягає в утворенніборта в заготовціз попередньо пробитим отвором. Розбортуванням можна одержати порожнисті заклепки,фланці,люкивднищахкотлівтаін.(рис.5.3,д).КоефіцієнтрозбортовкиKp дорівнюєвідношеннюдіаметраотворувихідноїзаготовки d0 до діаметра борта d1. Допустиме без руйнування значення Kp = =0,45...0,65.

Обтискання–являєсобоюмісцевезменшенняпоперечногопере- різупорожнистоговиробу,одержаноговитяганням(рис.5.3,е).Величина обтисканнязаодинперехідстановить20...30%.

Формування –операція, якавиконуєтьсязметою одержанняостаточногопрофілю(форми)чибільшточнихрозмірівпопередньовитягнутоговиробу.

Прикладомформуванняєодержаннянавиробахрізногородуопуклостей, западин,орнаментів, ребержорсткостіта ін. Різновидомфор- муванняєвипинання–формуваннязсередини,колиопуклостіодержу- ютьза рахунок тискузсерединигуми або рідини. На рис. 5.3,жпредставлено випинанняпопередньовитягнутого виробузадопомогоюгумовоговкладня6,наякийтиснезверхупуансон.Штампдлявипинання має роз'ємнуматрицю,що дає можливістьвийняти з нього готовудеталь.

26

5.2 Визначення придатності матеріалу до листового штампування

Якістьматеріалу,призначеногодляштампування,повинназадовільнятивимоги,зумовленінетількипризначенняміумовамироботивиробу, алеітехнологієюштампування.Здатністьматеріалудоопераційлистовогоштампуванняоцінюютьзайогомеханічнимивластивостями,атакожзадопомогоюспеціальнихтехнологічнихпроб.Дляформозмінних операцій–цевипробуванняназгинаннятавидавлювання.

5.3 Обладнання для листового штампування

Більшістьлистоштампувальнихробітвиконуютьсянакривошипних механічнихпресах.Їмвластиванадійністьуроботі,економічністьіпростота в керуванні. На рис. 5.4 наведена схема такого преса.

Інструмент для листового штампування

Інструментомдлялистовогоштампуванняєштамп,якийскладаєтьсязтехнологічних(робочих)іконструктивнихдеталей(блока).Перші безпосередньозабезпечуютьвиконаннятехнологічнихоперацій.Доних відносятьсяпуансони,матриці,притискувачі,виштовхувачі,напрямніпланкитощо.

Інші служать для з'єднання всіх деталей штампа в загальнуконструкціюідлязакріпленняштампавпресі.Цеверхняінижняплити,хвостовик,напрямніколонки,скріплювальнідеталі.

Затехнологічнимиознакамиштампиподіляютьсянаштампи простої,суміщеноїтапослідовноїдії.

Штампипростоїдіїпризначенідлявиконанняоднієїабокількоходнойменнихтехнологічнихопераційнаоднійпозиціїзаодинхідрухомої частиништампа.

Уштампісуміщеноїдіїзаодинхідрухомоїчастиништампа виконуютьсярізнойменнітехнологічніопераціїаботехнологічніпереходи,наприклад,вирубкатавитяжка.

Штампипослідовноїдіїпризначенідлякількохтехнологічнихопераційаботехнологічнихпереходівнакількохпозиціяхзавідповіднечислоходіврухомоїчастиништампа.

Нарис.5.4показаноштамппростоїдіїдлявирубкикружків.Нижня частина штампа болтами прикріплюється до стола преса. До нижньої плити6задопомогоюматрицетримача7ігвинтівприкріплюєтьсяматриця 5. Наматрицю кладутьдвінапрямніпластини 10, ана нихзнімач 12.Унижнійплиті6закріпленідвінапрямніколонки8.Верхняполовина

27

штампазмонтовананаверхнійплиті2,задопомогоюпуансонотримача 3донеїприкріпленийпуансон1.Хвостовик4служитьдляприкріплення верхньої половини штампа до повзуна преса. Верхня плита 2 має дві втулки9длянапрямнихколонок.

Рис.5.4.Штамппростоїдії:

1 – пуансон; 2 – верхня плита; 3 – пуансонотримач; 4 – хвостовик; 5 – матриця; 6 – нижня плита; 7 – матрицетримач; 8 – напрямні; 9 – напрямні втулки; 10 – штаба; 11 – фіксатор; 12 – знімач

5.4Порядок виконання роботи

1.Вивчити суть, операції, обладнання й інструмент для листового штампування.

2.Виконатиштампуваннянапресіпідкерівництвоммайстра.

3.Оформитизвіт,вякомукороткосформулюватиметуроботи,описатитехнологічнийпроцес,виконатиескізи.

5.5Матеріали, інструменти, обладнання

Заготівлязлистовогоалюмінію,лабораторнийпрес;штангенциркуль.

5.6Контрольні питання

1.Якперевіряютьздатністьматеріалудолистовогоштампування?

2.Якіопераціївідносятьсядорозділяльних,формозмінних?

3.Якеобладнаннявикористовуєтьсядлялистовогоштампування?

4.Інструментдлялистовогоштампування.

5.Типиштампів.

6.Сутьлистовогоштампування.

28

Лабораторна робота № 6

ВИВЧЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ

Метароботи:ознайомитисязтехнологієювиготовленнядеталей ізпорошковихматеріалів.

6.1 Загальні відомості

Порошковою металургією називаються галузі, що охоплюють виробництво металевих порошків, а також виробів з них або їх сумішей з неметалевимипорошками,прицьомуосновнийкомпонентнедоводитьсядорозплавлення.

Переваги порошкової металургії упорівнянні з іншими методами виготовленнядеталеймашиніприладівполягаютьунаступному:виробництвовиробів, якінеможливовиготовитиніякими іншимиметодами (фільтри,пористіпідшипники,контактизпсевдосплавівнаосновітугоплавкихметалівтощо);економіяматеріалів;можливістьотриманнявихіднихматеріалів із відходів металургійноїта машинобудівноїпромисловості (наприклад, стружка, окалина і т.п.); отримання виробів без подальшоїмеханічноїобробки,щопризводитьдозначногозниженнясобівартостіматеріалівіготовоїпродукції.

Методпорошковоїметалургіївключаєнаступнітехнологічніоперації:

1)отриманняпорошків;

2)приготуванняшихти(змішування);

3)формоутвореннязаготовок;

4)спікання;

5)додатковаобробка(механічна,хіміко-термічнатаін.) Порошкиметалівєосновнимивихіднимиматеріаламидлявиготов-

ленняпорошковихвиробів.Промисловістювипускаютьсянаступніпорошки:залізний,мідний,нікелевий,хромовий,кобальтовий,вольфрамовий,молібденовий,титановий,ніобієвий,цирконієвийтаінші.

Основні методи отримання порошків можна розділити на фізикохімічніімеханічні.

Порошковіматеріалихарактеризуються фізичнимитатехнологічними властивостями, хімічним складом. До фізичних властивостей відносяться:формаірозмірчастинокпорошку,гранулометричнийсклад, питома поверхня частинок порошку і т.д. Форма частинок може бути сферичною,осколковою,дендритною,волокнистоютаіншою,залежно відхімічноїприродиметалуіспособуотримання.

29

Гранулометричний склад порошку – це співвідношення частинок різнихрозмірів(фракцій),вираженеувідсотках.Відгранулометричного складувпоєднаннізіншимивластивостямизалежатьщільність,текучість, пресуємість,усадкаприспіканнітафізико-механічнівластивостігото- вихвиробів.

Під питомою поверхнею частинок порошку розуміють сумарну поверхнювсіхчастинокпорошку,взятоговкількостіодиниціоб'ємуабо маси.

Технологічні властивості порошків характеризуються насипною щільністю, текучістю, пресуємістю. Насипна щільність ( , кг/м3) – це щільністьодиниціоб'ємувільнонасипаногопорошку.Відноснащільність ( ,%)–відношеннянасипноїщільностідощільностікомпактногомате- ріалу.

Текучістьхарактеризуєздатністьпорошкузаповнюватисобоюпевну форму.Визначеннятекучостіпорошкузаснованонареєстраціїшвидкості витіканнянаважкипорошку(50г)черезкаліброванийотвір.Вимірюється в грамах за секунду.

Пресуємість порошку характеризується двома факторами: формуємість і ущільнюючість. Добра ущільнюючість порошків полегшує пресування,томущоприцьомупотрібнийменшийтискдлядосягнення заданоїщільності,апридобрійформуємостівиходятьбільшміцнізаготовки.Істотнийвпливнапресуємістьнадаютьрозміриіформачастинок порошку.

6.2 Технологія пресування порошкових матеріалів

Підготовка порошківдо пресуванняє відповідальниметапом при виготовленніпорошковихвиробів,томущовластивостіготовихвіиробів залежатьвідякостісуміші.Приготуванняшихтипов'язанездозуванням порошківзаданогохімічногоігранулометричногоскладівзнаступним змішуванням.Інодіразомзосновнимикомпонентамившихтувводять технологічніприсадки–пластифікатори,щополегшуютьпроцеспресу- вання(стеаратцинку,парафінтаін.)

Залежновідвластивостейвихіднихпорошків-компонентівзмішування може бути сухим і вологим (в останньому випадку в змішувач разом

звихіднимикомпонентамидодаєтьсяспирт,бензин,гліцериніт.п.).Змішування здійснюється в спеціальних агрегатах – змішувачах протягом

1…5 год.

Пресування (формування) заготовок може здійснюватися одним

зтаких основних методів: холодне пресування в прес-формах; гаряче пресування,гідростатичнепресування;прокаткапорошківтаін.

30

Застосування того чи іншого методузалежитьвід пресуємостіданогоскладушихт,формиірозміріводержуваноговиробу.Припресуванні отримуютьвідносноміцнінапівфабрикатиабозаготовки,щомаютьформу ірозміриготовихвиробівзурахуваннямзмінирозмірівприспіканні,а такожприпусків,пов'язанихзнеобхідністюподальшоїобробкизаготовок.

Процесдеформуванняпорошківсупроводжуєтьсязменшеннямпочатковогооб'єму,прицьомувіністотновідрізняєтьсявідпроцесудеформуваннякомпактногоматеріалу,приякомуйогообсягзалишаєтьсяпостійним,змінюєтьсятількиформа.Припресуванніпорошківспостерігається майже триразова ступіньобтиснення, тобто висота отриманої пресовкискладаєтретючастинувисотизаповнюваноїсумішшюпорожниниматриці.

Найбільшезастосуванняотримавметодхолодногопресуванняв за- критихпрес-формах(рис.6.1).

Рис.6.1.Схемаодносторонньогопресування:

а– засипання порошку в матрицю; б – пресування; в – випресовування заготовки;

1– верхній пуaнсон; 2– живильникз шихтою;3– матриця;4– нижнійпуансонзістрижнем

Упрес-формузасипаєтьсяпорціяшихти,черезпуансонприкладаєть- сязаданийтиск,післявитримкинавантаженнязнімають,потімпрово- дитьсявипресовуваннязаготовокзпрес-форми.Пресуваннявзакритих прес-формахможебутиодностороннімідвостороннім.Одностороннє застосовуєтьсяпривиготовленнівиробівпростійноїформи.

31