Исследование процесса протяжки на плоских бойках с использованием планирования эксперимента: Методические указания для выполнения лабораторных работ

Министерство  образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра технологии и автоматизации

кузнечно-штамповочного производства

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОТЯЖКИ НА ПЛОСКИХ БОЙКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Методические указания для выполнения лабораторных работ.

Специальность «Обработка металлов давлением» (110600),

специализация «Кузнечно-штамповочное производство»

(110602)

Издание СибГИУ                                  Новокузнецк 2002

УДК 621.73 (07)

Приведены теоретические положения процессов протяжки заготовок, на плоских бойках, основные сведения о планировании эксперимента и составлении уравнения регрессии, методика и порядок выполнения экспериментальной и расчетной части работы, правила оформления отчета и контрольные вопросы.

Предназначены для студентов специальности  «Обработка металлов давлением» (110600), специализации «Кузнечно-штамповочное производство» (110602).

Рецензенты – кафедра обработки металлов давлением Сибирского государственного индустриального университета (зав. кафедрой  В.Н.Кадыков.)

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

Цель работы: изучить влияние основных факторов на  соотношения между деформациями и интенсивностью изменения  площади поперечного сечения при протяжке с помощью метода планированного эксперимента.

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОТЯЖКЕ

Кузнечная протяжка производится путем нескольких последовательных нажатий пресса или молота на заготовку.

В промежутках между нажатиями заготовка подается под бойки вдоль ее длины на определенную величину, называемую шагом подачи. Несколько последовательных нажатий без кантовки заготовки называется проходом. Два прохода (нажатия) с кантовкой между ними 90° называют переходом.

При протяжке увеличивается длина заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. В общем случае протяжку заготовки квадратного сечения можно представить, как последовательную осадку ее смежных участков (рис.1). При этом к каждому осаживаемому участку примыкают свободные участки заготовки, так называемые «жесткие» концы , не находящиеся в данный момент под воздействием инструмента. Эти участки задерживают течение металла в поперечном направлении, увеличивают неравномерность деформации, резко снижая уширение на концах деформируемого участка и способствуют удлинению заготовки. В свою очередь, деформируемый участок воздействует на примыкающие к нему переходные зоны, вызывая в этих зонах пластические деформации. Однако их протяженность невелика и зависит от соотношения геометрических размеров, величины трения и других условий деформирования.

Большое влияние на интенсивность процесса протяжки и удлинения заготовки оказывает величина подачи. С увеличением шага подачи заготовки при протяжке удлинение заготовки после деформирования уменьшается, уширение увеличивается. И наоборот, чем меньше подача, тем больше удлинение заготовки, меньше ее уширение при прочих равных условиях.

Это обстоятельство можно объяснить на основании закона наименьшего сопротивления, из которого следует, что в случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях, каждая его точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления. При протяжке, когда имеет место осадка призматического участка заготовки, направление траектории движения точек, где сопротивление перемещению будет наименьшим, совпадает с кратчайшей нормалью к периметру заготовки.

Рисунок 1 – Протяжка на плоских бойках

Формоизменение образца при протяжке можно характеризовать степенями деформации:

относительным обжатием                      

                                                                                                 (1)                                                                                     

относительным уширением                                      

                                                                                         (2)

относительным удлинением                 

                                                                                        (3)                                                                                                  

Уменьшение площади поперечного сечения характеризуется коэффициентом  укова                                  

                                                                                    (4)

В приведенных выше выражениях приняты следующие обозначения (рис.1)

   и          _-  начальная  и конечная высота образца;

 и     - начальная и конечная ширина образца;

    - величина подачи; 

    - длина обжатого участка образца;

  и     - площадь поперечного сечения образца до и после вытяжки.

Для расчета формоизменения при вытяжке может быть применен экспериментально определяемый коэффициент интенсивности уширения

                                                                                  (5)                                                                                   

Зная     и         , можно определить коэффициент укова

                                                                              (6)                       

В первом приближении неравномерность деформации можно характеризовать следующим образом:

                                                                             (7)       

где       и      - максимальное или минимальное значение ширины полосы после вытяжки

                                                                                  (8)                                                                                                      

2. ПОЛНЫЙ ФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Рассматривая  операцию протяжки, необходимо выяснить как    величина