LABORATORIUM TECHNOLOGII
Ciągnienie wytłoczek
cylindrycznych
3
Adam Leśniewicz
Cel ćwiczenia:
o zapoznanie z procesem kształtowania, podczas któ-
rego następuje przekształcenie płaskiego półwyrobu
w powłokę trójwymiarową o powierzchni nierozwijal-
nej czyli wytłoczkę,
o wyznaczenie dopuszczalnego przeformowania, ko-
nieczności zastosowania dociskacza, sił wytłaczania i
docisku,
o nabycie umiejętności obliczania wartości parame-
trów, niezbędnych do:
- projektowania procesu technologicznego wytła-
czania,
- konstruowania tłoczników do wytłaczania.
Strona 3 - 1
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
Wykaz oznaczeń:
d mm d = ds + g średnica walcowej części wytłoczki mierzona
pośrodku grubości ścianek
dw mm dw = d 2r
h mm wysokość gotowej wytłoczki
hc mm całkowita wysokość gotowej wytłoczki
g mm początkowa grubość blachy
r mm promień zaokrąglenia dna wytłoczki
a mm naddatek na okrawanie
D mm średnica krążka wyjściowego
m m=1/² współczynnik ciÄ…gnienia
² ² = D/d wskaznik wytÅ‚aczania
mc całkowity współczynnik ciągnienia
rs mm promień zaokrąglenia krawędzi stempla
rm mm promień zaokrąglenia krawędzi ciągowej matrycy
ds mm średnica stempla
dm mm średnica matrycy
q MPa nacisk jednostkowy zależny od materiału i jego grubości
z, zgr % zgniot, zgniot graniczny
Rr MPa wytrzymałość odkształcanego materiału na rozciąganie
Rt MPa wytrzymałość materiału na cięcie
ą kąt pochylenia stycznej do zarysu powłoki w punkcie le-
żącym na średnicy d
Fdoc N powierzchnia, na którą działa dociskacz
Pkmax N maksymalny nacisk stempla występujący w czasie od-
kształcania kołnierza
Pkpl N nacisk stempla potrzebny do uplastycznienia kołnierza
Pzr N siła powodująca oderwanie denka wytłoczki
Pdoc N siła wywierana przez dociskacz na materiał
nkpl nkpl = Pkpl / (d · g · Rr ·cos Ä…) wskaznik siÅ‚y osiowej po-
trzebnej do zapoczątkowania płynięcia kołnierza (bez
uwzględnienia wpływu dociskacza)
nkdoc wzrost wskaznika siły osiowej spowodowany działaniem
dociskacza
nkmax nkmax = Pkmax / (d · g · Rr) wskaznik siÅ‚y osiowej odpowia-
Strona 3 - 2
CIGNIENIE WYTAOCZEK CYLINDRYCZNYCH
dający maksymalnej wartości siły
n numer kolejnej operacji procesu ciÄ…gnienia
3.1 Wiadomości podstawowe
Kształtowanie - to procesy tłoczenia, podczas których nie do-
chodzi do rozdzielenia materiału.
Typowe operacje kształtowania na prasach wytłoczek o po-
wierzchniach nierozwijalnych to:
wytłaczanie stosowane do przekształcenia płaskiego
półwyrobu w powłokę trójwymiarową czyli wytłoczkę o
powierzchni nierozwijalnej, mo\e być realizowane z za-
stosowaniem dociskacza lub bez niego,
przetłaczanie stosowane w celu zmniejszenia średnicy
walcowej ścianki uprzednio uzyskanej wytłoczki w ope-
racji wytłaczania (wytłoczka jest osiowo rozciągana),
wywijanie płaskie obrze\e wyciętego uprzednio otworu
zostaje przekształcone w walcowy kołnierz.
ciągnienie wytłoczek jest to proces wytłaczania połą-
czony z procesem przetłaczania.
W procesie ciągnienia wytłoczki cylindrycznej płaskie obrze\e
wykrojki pod działaniem stempla ulega uplastycznieniu i stop-
niowo przemieszcza się w głąb płyty ciągowej, przekształcając
je w walcową ściankę.
a) b) c)
Rysunek 3.1.1 Przebieg procesu wytłaczania z dociskaczem wytłoczki
cylindrycznej
Strona 3 - 3
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
Podczas wytłaczania w wytłoczce panuje zło\ony, zró\nicowany
stan naprÄ™\enia (rysunek 3.1.2):
a) w kołnierzu występują promieniowe naprę\enia rozcią-
gające i obwodowe naprę\enia ściskające,
b) w dolnej odkształconej części walcowej stan jednoosio-
wego rozciÄ…gania,
c) w dnie wytłoczki dwuosiowe naprę\enie rozciągające.
Rysunek 3.1.2 Stan naprężeń w wytłoczce w trakcie procesu odkształ-
cania
3.2 Projektowanie procesu ciÄ…-
gnienia
Celem projektowania procesu ciągnienia wytłoczek kołowo-
symetrycznych jest sprawdzenie czy wykonanie danej wytłoczki
jest mo\liwe w operacji wytłaczania czy nale\y poddać ją kolej-
nym operacjom przetłaczania.
Wyznaczenie średnicy krążka wyjściowego D.
.
.
.
Na początku projektowania wylicza się średnicę krą\ka wyj-
ściowego D jako pierwszego półwyrobu do dalszych operacji.
Dla prostego kształtu walcowego z zaokrągleniem przy dnie
(miseczka bez kołnierza, rysunek 3.2.1, mo\na zastosować
wzór:
Strona 3 - 4
CIGNIENIE WYTAOCZEK CYLINDRYCZNYCH
D = + 4d(h+a) + 2Ä„d r + 8r2 (3.2.1)
w
W tabeli 3.2.1 podane sÄ… naddatki na okrawanie a miseczek
bez kołnierza.
Tablica 3.2.1 Naddatek na okrawanie (a) miseczek bez kołnierza [1]
wysokość
20 25 50 75 90 100 125 150 > 150
h [mm]
naddatek
2,0 2,5 3,5 4,5 5 6 7 8 5%
a [mm]
Rysunek 3.2.1 Wytłoczka cylindryczna bez kołnierza
Przebieg procesu ciągnienia wytłoczek cylindrycznych bez koł-
nierza
Proces ciągnienia powinien być przeprowadzony w taki sposób,
aby nie wystąpiły wady wytłoczki, tzn. pękanie, fałdowanie,
oderwanie dna.
Rysunek 3.2.2 Wady wytłoczek
Strona 3 - 5
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
Oderwanie dna wytłoczki
W celu uniknięcia pękania wytłoczki w czasie wytłaczania oraz
przetłaczania nale\y zastosować współczynnik wytłaczania m
1
oraz współczynniki przetłaczania m , & , m większe od gra-
2 n
nicznych.
Dla pierwszej operacji współczynnik ten wynosi:
m = d /D (3.2.2)
1 1
Dla kolejnych operacji:
m = d / d (3.2.3)
n n n-1
(gdzie: n kolejny numer operacji,
d oraz d średnice uzyskane w kolejnych opera-
n n-1
cjach).
Tabela 3.2.2 Minimalne współczynniki ciągnienia dla wytłoczek bez koł-
nierza [4]
g/D ×100 2÷1 1÷0,3 0,3÷0,08
m = d /D 0,48÷0,53 0,53÷0,58 0,58÷0,63
1 1
m = d /d 0,73÷0,76 0,76÷0,79 0,79÷0,82
2 2 1
m = d /d 0,76÷0,79 0,79÷0,81 0,81÷0,84
3 3 2
m = d /d 0,78÷0,81 0,81÷0,83 0,83÷0,86
4 4 3
m = d /d 0,80÷0,84 0,84÷0,86 0,86÷0,88
5 5 4
Do wyliczenia, ile operacji nale\y wykonać trzeba zastosować
wzór na całkowity współczynnik ciągnienia, który wynosi:
m = d / D (3.2.4)
c
m = m × m × m ×& m (3.2.5)
c 1· 2 3 n
W przypadku, gdy stosunek d / D nie pokrywa siÄ™ z iloczynem
m × m × m ×& m współczynniki nale\y skorygować.
1· 2 3 n
Pęknięcia wytłoczki
Aby uniknąć pękania wytłoczki nale\y równie\ stosować odpo-
wiedni promień krawędzi ciągowej r i stempla r . Przy wytła-
m s
czaniu przyjmuje siÄ™ promieÅ„ r = (5÷10) g, a promieÅ„ r >
m s
Strona 3 - 6
CIGNIENIE WYTAOCZEK CYLINDRYCZNYCH
(4÷6) g. Przy przetÅ‚aczaniu promienie te mo\na zmniejszyć o
10÷30%.
Fałdowanie kołnierza
W celu zapobiegania fałdowaniu kołnierza podczas wytłaczania
przy g < 0,015 D nale\y zastosować dociskacz. W przypadku,
gdy g > 0,02 D fałdowanie nie występuje i mo\na stosować wy-
tłaczania swobodne. Dla 0,015 D < g < 0,02 D mo\liwe jest wy-
tłaczanie zarówno swobodne jak i z dociskaczem. Zale\y to od
współczynnika wytłaczania m oraz od rodzaju materiału. Im
1
mniejszy współczynnik oraz im bardziej miękki materiał tym
większe prawdopodobieństwo pofałdowania.
Przy przetłaczaniu nale\y zastosować dociskacz, gdy g < 0,01
d (gdzie d to średnica wytłoczki przed bie\ącą operacją
n-1 n-1
przetłaczania), natomiast dla g > 0,015 d stosuje się przetła-
n-1
czanie swobodne. Dla 0,01 d < g < 0,015 d rodzaj przetła-
n-1 n-1
czania podobnie jak przy wytłaczaniu zale\y od wartości współ-
czynnika ciągnienia oraz od rodzaju materiału.
Rysunek 3.2.3 Proces wytłaczania z dociskaczem
W celu obliczenia siły dociskacza nale\y posłu\yć się poni\szym
wzorem:
Ä„
P = F × q = [ D 2 (d + 2 r )2 ] × q (3.2.6)
doc doc m m
4
Strona 3 - 7
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
Wartość nacisków jednostkowych q powinna być tym większa
im większa jest skłonność blachy do fałdowania.
Tablica 3.2.3 Wartości jednostkowych nacisków dociskaczy [1]
Nacisk Nacisk
Materiał jednostkowy Materiał jednostkowy
q [MPa] q [MPa]
Stal miÄ™kka g<1mm 2,5÷3,0 Miedz 1,2÷1,8
Stal miÄ™kka g>1mm 1,5÷2,5 Aluminium 0,8÷1,2
MosiÄ…dz 1,5÷2,0 BrÄ…z 2,0÷2,5
Wzdłużne pęknięcia brzegu
Wzdłu\ne pękanie mo\e nastąpić na skutek utraty własności
Wzdłu\ne pękanie mo\e nastąpić
Wzdłu\ne pękanie mo\e nastąpić
Wzdłu\ne pękanie mo\e nastąpić
plastycznych przez materiał, dlatego, aby pękanie to nie nastę-
powało powinien być spełniony poni\szy warunek.
Dla operacji wytłaczania:
z = (1 m ) 100% < z
1 gr
Dla kolejnych operacji przetłaczania:
z = (1 m × m × m ×& m ) 100% < z (3.2.8)
1· 2 3 n gr
Tabela 3.2.4 Wartości dopuszczalnego zgniotu granicznego zgr [4]
Materiał z [%]
gr.
Stal miÄ™kka 60÷70
MosiÄ…dz 50÷70
Aluminium 60÷80
Miedz 60÷80
Nacisk stempla
Nacisk stempla potrzebny do zapoczÄ…tkowania plastycznego
płynięcia kołnierza wytłoczki wyrazić mo\na wzorem:
Pk = Ä„ d g (nk + nk ) R cosÄ… (3.2.9)
pl 1 pl doc r
W miarę zmniejszania się średnicy kołnierza siła nacisku
kmax
stempla początkowo rośnie, osiągając P wartość maksy-
Strona 3 - 8
CIGNIENIE WYTAOCZEK CYLINDRYCZNYCH
malną, a następnie maleje. Maksymalną wartość siły (przyjmu-
jąc cosą = 1) określa wzór:
P k = Ä„ d g (nk + nk ) R (3.2.10)
max 1 max doc r
Wartości wskazników nk , nk , nk nale\y odczytać z wykre-
max doc pl
su (rysunek 3.2.4).
Rysunek 3.2.4 Wartości wskazników nkmax, nkdoc, nkpl w funkcji D/d
Strona 3 - 9
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
3.3 Przebieg ćwiczenia
Ćwiczenie realizowane jest w dwóch części:
Ò! doÅ›wiadczalnej w celu sprawdzania poprawnoÅ›ci wzo-
rów i danych tablicowych operacji wytłaczania,
Ò! projektowej w celu nabycia umiejÄ™tnoÅ›ci projektowa-
nia procesu technologicznego i konstruowania tłoczni-
ków do wytłaczania.
Badania doświadczalne wytłaczania
Postępowanie przy realizacji ćwiczenia:
1. Zmierzyć średnice i grubości otrzymanych krą\ków oraz
średnicę otworu matrycy.
2. Obliczyć względną grubość blachy (g /D )" 100% i wybrać z
o o
tabeli 3.2.2 wartości współczynników granicznych m . Ob-
1
liczyć rzeczywiste współczynniki m = d / D.
1
3. Określić spodziewany wynik wytłaczania dla ka\dego
krą\ka, niebezpieczeństwo zerwania dna wytłoczki lub fał-
dowania kołnierza.
4. Obliczyć siłę dociskacza P oraz maksymalną siłę wytłacza-
d
nia P k .
max
5. Umieścić posmarowany krą\ek w przyrządzie i dokręcić
śruby dociskacza.
Rysunek 3.3.1 Tłocznik stosowany w ćwiczeniu
Strona 3 - 10
CIGNIENIE WYTAOCZEK CYLINDRYCZNYCH
6. Przeprowadzić wytłaczanie na prasie hydraulicznej, zano-
tować maksymalną siłę wytłaczania.
7. Postępując analogicznie do w/w punktów przeprowadzić
wytłaczanie wszystkich krą\ków.
8. Opisać zaobserwowane zjawiska i wyciągnąć wnioski doty-
czące prób ciągnienia.
Projekt procesu technologicznego wytłoczki
Rys. 3.3.2 Program projektowania procesu technologicznego wytłoczek
Postępowanie przy realizacji ćwiczenia:
1. Na podstawie otrzymanego rysunku tulei obliczyć średnicę
wykroju wstępnej.
2. Obliczyć względną grubość blachy (g /D )" 100%, obliczyć
o o
całkowity współczynnik ciągnienia m i wybrać z tabeli
c
3.2.2 wartości współczynników m .
1 m
5
3. Określić ilość operacji, średnice d po przetłoczeniach, ko-
n
nieczność zastosowania dociskaczy i operacji wy\arzania.
4. Obliczyć siłę dociskacza P oraz maksymalną siłę wytłacza-
d
nia P k .
max
Strona 3 - 11
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 3
5. Porównać otrzymane wyniki z rezultatami obliczeń pro-
gramu komputerowego Projekt procesu technologicznego
wytłoczki.
Literatura
1. Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.: Projektowanie
technologii maszyn Oficyna Wydawnicza PW, 2007, War-
szawa.
2. Marciniak Z.,Konstrukcja tłoczników, Ośrodek Techniczny
A. Marciniak Sp. z o.o., Warszawa, 2002,.
3. Marciniak Z., Odkształcenia graniczne przy tłoczeniu blach.
Warszawa. 1971. WNT.
4. Erbel E., Kuczyński K., Marciniak Z., Obróbka plastyczna
na zimno. Warszawa 1975.
Strona 3 - 12
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Lab technologii ćw 5Lab technologii ćw 2 ogarnijtemat comLab technologii ćw 7Lab KN cw 3Lab PWD Cw 9 pytaniaKS lab spr cw 4 [5]Lab KN cw 1Lab KN cw 2Lab KN cw 6KS lab spr cw 5 [6]KS lab spr cw 3 [4]Lab PWD Cw 10Lab PWD Cw 9 przebiegwięcej podobnych podstron