Гибка листового металла

гибка листового металла

Лабораторная работа №5

1.  Краткие сведения о процессе гибки

1.1. Основные понятия

Холодная штамповка-это один из видов обработки металлов давлением, при котором металл деформируется пластически в холодном состоянии. Гибка является одной из наиболее распространенных операций холодной штамповки.

В процессе гибки пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном 1 (рис.5.1): наружные слои заготовки (прилегающие к матрице 2) растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону)- сжимаются. В силу этого изгибаемый лист по толщине можно разделить на две зоны (рис.5.2): зону, в пределах которой в стадии гибки волокна удлиняются и зону, в пределах которой волокна укорачиваются.

α

α

Рисунок 5.1. Схема процесса Рисунок 5.2. Деформация

гибки участка заготовки в зоне

контакта

Слой, разделяющий эти зоны, условно называют нейтральным слоем деформации. В месте изгиба происходит утонение материала и изменение формы поперечного сечения, вследствие чего нейтральный слой смещается в сторону малого радиуса, т. е. в сторону центра радиуса гибки. Это смещение тем больше, чем меньше относительный радиус гибки r/t.

Анализ процесса гибки показывает, что наибольшую деформацию растяжения испытывают наружные волокна заготовки. Поэтому разрушения заготовки можно ожидать в наружных слоях. Во избежание этого, в зависимости от пластичности металла предусматривают наименьшие допустимые радиуса гибки rmin = (0,1÷2)·t, где t – толщина заготовки. Вероятность разрушения, а также значение rmin уменьшается, если слои заготовки при гибке растягиваются вдоль волокон металла, а заусенцы после вырубки заготовок минимальны и расположены в зоне сжатия, а не растяжения заготовки.

1.2. Определение длины заготовки

Длина нейтрального слоя в процессе гибки не изменяется, т. е. остается равной длине заготовки до деформации. Поэтому определение длины заготовки сводится к определению длины нейтрального слоя, при этом необходимо:

-  разбить деталь на элементы, представляющие собой прямые и криволинейные участки;

-  определить положение нейтрального слоя с помощью коэффициента х (рис.5.3), учитывающего смещение нейтрального слоя;

-  просуммировать длины этих участков: длины прямых по чертежу, криволинейных – с учетом смещения нейтрального слоя по формуле:

, (5.1)

где – длина нейтрального слоя изогнутого участка, мм;

φ – угол изогнутого участка;

t – толщина заготовки, мм;

r – относительный радиус, т. е. радиус гибочного

инструмента, мм;

х – коэффициент, определяемый относительным радиусом

гибки и формой поперечного сечения (рис.5.3).

 

Рисунок 5.3. Зависимость коэффициента х от относительного радиуса гибки и формы поперечного сечения заготовки

Для наиболее распространенных типов гибки по радиусу, в таблице 5.1 приведены примеры определения размеров заготовок.

1.3. Усилие гибки

Определение усилия гибки в штампах представляет существенные трудности из-за многообразия конструкций гибочных штампов, размеров и механических характеристик материала изгибаемых заготовок.

Для наиболее распространенных схем в таблице 5.2 представлены формулы расчета усилия гибки.

Таблица 5.1. Определение размеров заготовки при гибке с

радиусом

Тип гибки	Эскиз	Длина заготовки, мм
Одноугловая гибка под прямым углом
Двухугловая гибка под прямым углом
Многоугловая гибка под прямым углом
Полукруглая (U-образная) гибка

Таблица 5.2. Расчет усилия гибки

Способ гибки	Схема гибки	Усилие гибки, Н
Свободная гибка (без калибровки)
Гибка с прижимом
Угловая гибка с калибровкой

где В – ширина заготовки, мм;

t – толщина заготовки, мм;

F – площадь калибруемой заготовки (под пуансоном),мм2 ;

–предел прочности материала заготовки, Н/мм2;

р – давление калибровки, определяемое по таблице 5.3;

k1 – коэффициент, определяемый по таблице 5.4

Таблица 5.3. Давление калибровки р, МПа

Материал	Давление правки при толщине материала, мм
До 1	1…2	2…5	5…10
Алюминий	10…15	15…20	20…30	30…40
Сталь 10…20	20…30	30…40	40…60	60…80
Сталь 25…35	30…40	40…50	50…70	70…100

Таблица 5.4. Значения коэффициента k1

Материалы	Коэффициент k1 в зависимости от отношения о/t
8	10	15	20	25	30
Сталь10…15 Алюминий	0,23	0,18	0,12	0,090	0,073	0,060
Сталь20…25 Алюминий	0,21	0,17	0,11	0,086	0,070	0,057
Сталь30…40	0,20	0,16	0,10	0,080	0,065	0,053

где – расстояние между опорами, мм (рис.4) (оптимальное

значениео=(15÷20)·t).

Для получения точных размеров гибку заканчивают калибрующим ударом, обеспечивающим полное прилегание заготовки к пуансону. Для повышения точности гибки применяют прижимы, прижимающие заготовку к пуансону. При гибке без прижима возможно смещение заготовки, что снижает точность получаемых деталей.

Рис.5.4. Схема для определения расстояния

между опорами

1.4. Определение упругого пружинения при гибке

При гибке, вследствие наличия упругой деформации, при снятии нагрузки растянутые слои заготовки упруго сжимаются, а сжатые растягиваются, что приводит к изменению угла гибки α, т. е. к пружинению детали (рис.5.5).

Величина угла пружинения β зависит от радиуса гибки детали, толщины листа, материала и его свойств. Решающее значение имеют упругие свойства материала, неоднородность механических свойств также сказывается на величине угла пружинения. С увеличением толщины листа угол пружинения, как правило, уменьшается. Такое же влияние оказывает уменьшение радиуса гибки.

 

Рис.5.5. Пружинение при гибке

С помощью упрощенных формул можно приближенно определить упругое пружинение при гибке:

(для V-образной гибки);

(5.2)

(для П-образной гибки),

где β – угол пружинения (односторонний);

х – коэффициент, определяемый относительным радиусом

гибки и формой поперечного сечения (рис.5.3);

– предел текучести, Н/мм2;

t – толщина заготовки, мм;

Е – модуль упругости, Н/мм2;

а – плечо гибки, мм:

(для V-образной гибки);

(5.3)

(для П-образной гибки),

где – расстояние между опорами (рис.5.4), мм

(оптимальное значениео=(15÷20)·t);

rм – радиус матрицы, мм;

rп – радиус пуансона, мм.

Для уменьшения или исключения пружинения разрабатывают схемы гибки, обеспечивающие напряженное состояние.

2. Содержание лабораторной работы

2.1. Цель и задачи лабораторной работы

Ознакомится с характерными особенностями и технологическими возможностями процесса гибки; выполнить типовое задание.

2.2. Последовательность выполнения работы

2.2.1. Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.

2.2.2. Получить индивидуальное задание на лабораторную

работу.

2.2.3. Изучить особенности и технологические возможности

процесса гибки.

2.2.4. Начертить эскиз детали индивидуального задания.

2.2.5. Выбрать тип и способ гибки. Рассчитать основные

параметры процесса гибки: длину заготовки, усилие

гибки, упругое пружинение при гибке.

2.2.6. По расчетным параметрам дать заключение.

2.2.7. Составить отчет о работе.

2.3.Материалы и оборудование

1.  Чертеж детали индивидуального задания.

2.  Оборудование для гибки (матрица, пуансон).

3.  Линейки, угломеры.

Контрольные вопросы

1.  В чем заключаются особенности процесса гибки?

2.  Как определить длину заготовки при гибке?

3.  Каковы способы гибки и в чем их особенности?

4.  В результате чего образуется пружинение?

5.  Угол пружинения является той величиной, на которую следует уменьшить или увеличить угол гибки?