ВЫРУБКА И ПРОБИВКА ПОЛИУРЕТАНОМ
Цель работы: изучить приемы исследования процессов штамповки эластичным материалом и выбора оптимальных технологических параметров процесса.
Краткие теоретические сведения:
Штампы, в которых некоторые рабочие детали изготавливают из эластичных материалов (резины, полиуретана и др.), применяют главным образом в мелкосерийном производстве с целью уменьшения затрат на штампы при штамповке тонколистовых деталей. Полиуретан позволяет штамповать детали толщиной до 2,5 м, когда необходимое давление не превышает 700 МПа.
Основной сменной деталью в таком штампе является шаблон. Это пластинка из инструментальной стали, внешний контур которой соответствует контуру детали, а отверстия – отверстиями детали. Оптимальная толщина шаблона:
где 
– относительное удлинение десятикратных образцов;
S - толщина материала, мм.
Необходимый односторонний припуск при вырубке деталей:
I=1,4H+(H+S)/f,
где f – коэффициент трения по Кулону.
Если необходимый припуск будет меньше, то процесс разделения будет неполным, т.е. на некоторых участках или полностью по всему контуру деталь на отделится от отходов.
Больший припуск практически не влияет на процесс штамповки, но увеличивает расход материала.
Давление полиуретаном при штамповке зависит от свойств и толщины материала, толщины шаблона. Если деталь имеет элементы в виде отверстий или пазов, то давление штамповки определяется наибольшим давлением, необходимого для выполнения отдельного элемента. Для пробивки круглого отверстия необходимо давление:
,
где 
– предел прочности штампуемого материала, МПа;
d – диаметр отверстия, мм.
Если отверстие имеет форму прямоугольника, то:
,
где 
– длина отверстия, мм;
- ширина отверстия, мм.
Материальное обеспечение:
1 Пресс с аппаратурой для определения усилия и перемещения пуансона.
2 Универсальный штамп с контейнером диаметром 50 мм и комплект шаблонов для пробивки круглых и овальных отверстий разных размеров..
3 Комплект заготовок толщиной до 1 мм диаметром 45...48 мм из стали и цветных металлов (каждый комплект изготовлен из одного и того же листа).
4 Микрометр и штангенциркуль
Порядок выполнения работы:
1. Подготовить комплект шаблонов, которые имеют круглые отверстия.
2. Пробить отверстия первым шаблоном, зафиксировать усилие по характерному звуку. Повторить пробивку тем же шаблоном в таких же заготовках 5 раз.
3. Пробить круглые отверстия в таких же заготовках другими шаблонами выбранного комплекта.
4. Пробить круглые отверстия в заготовках из другого материала тем же комплектом шаблонов.
5. Рассчитать давление и усилие штамповки для всех опытов.
6. Построить графики зависимостей давления штамповки от диаметра отверстия каждого материала по экспериментальным и теоретическим данным.
7. Подготовить комплект шаблонов с овальными отверстиями, которые имеют одинаковую ширину и разную длину 
. Толщина Н одинаковая для всех шаблонов комплекта.
8. Пробить по одному отверстию в заготовках из разного материала шаблонами выбранного комплекта.
9. Рассчитать давление и усилие штамповки.
10. Построить графики зависимостей давления от параметра, который изменяется в данной серии опытов. Экспериментальные и теоретические данные показать на одном графике.
11. Сделать выводы о проделанной работе.
Таблица 1 – Экспериментальные и расчетные данные
| № се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | ||||
| 
|  , Н
|  ,МПа
|  , Н
|  ,МПа
|  , %
|  , %
| |||
| ст. 20 | 15,22 | 2,5 | 40666,8 | 223,5 | 40343,9 | 221,7 | 0,8 | 0,8 | ||
| 15,24 | 222,9 | 40396,9 | 221,4 | 0,7 | 0,7 | |||||
| 15,2 | 224,1 | 40290,9 | 0,9 | 0,9 | ||||||
| 9,98 | 26666,8 | 340,9 | 26454,2 | 338,2 | 0,8 | 0,8 | ||||
| 7,1 | 488,3 | 475,4 | 2,6 | 2,6 | ||||||
 6
| 5,05 | 698,9 | 13386,1 | 668,3 | 4,3 | 4,3 |
Таблица 2 – Экспериментальные и расчетные данные
| № се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | ||||
|
|
| , Н
| ,МПа
| , Н
| ,МПа
| , %
| , %
| |||
| титан | 15,4 | 2,5 | 236,2 | 43542,5 | 233,8 | 1,04 | 1,04 | |||
| 10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
| 10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
| 10,2 | 29333,5 | 258,9 | 28839,8 | 352,9 | 1,7 | 1,7 | ||||
| 10,2 | 482,9 | 21205,7 | 0,6 | 0,6 | ||||||
| 5,1 | 14666,7 | 705,9 | 1,7 | 1,7 |
Таблица 3 – Экспериментальные и расчетные данные
| № се- рии | Материал | № о-та | Размеры, мм | Данные опытов | Данные расчетов | Погрешность | |||||
| 
|
| , Н
| ,МПа
| , Н
| ,МПа
| , %
| , %
| |||
| Ст.20 | 7,4 | 38,05 | 0,3 | 44,98 | 43,58 | 3,1 | 3,1 | ||||
| 7,3 | 30,5 | 0,3 | 47,9 | 45,84 | 4,3 | 4,3 | |||||
| 7,1 | 20,3 | 0,3 | 55,5 | 51,33 | 7,5 | 7,5 | |||||
| Титан | 7,7 | 37,6 | 2,5 | 375,3 | 375,5 | 0,4 | 0,4 | ||||
| 7,1 | 30,8 | 2,5 | 417,6 | 415,9 | 0,4 | 0,4 | |||||
| 7,4 | 20,2 | 2,5 | 445,9 | 443,1 | 0,6 | 0,6 |
Рисунок 1 – Диаграмма зависимостей qэ=f(d) и qТ=f(d) для стали 20
Рисунок 2 – Диаграмма зависимостей qэ=f(d) и qТ=f(d) для титана
Рисунок 3 – Диаграмма зависимостей qэ=f(b) и qТ=f(b) для стали 20
Рисунок 4 – Диаграмма зависимостей qэ=f(b) и qТ=f(b) для титана
Выводы: в данной лабораторной работе исследовали процесс штамповки эластичным материалом, а именно полиуретаном, зафиксировали экспериментальные данные, провели теоретические расчеты давления и усилия, необходимого для штамповки эластичным материалом. По полученным экспериментальным и рассчитанным параметрам штамповки построили графики зависимостей экспериментального и теоретического давления от изменяющихся параметров шаблонов. По приведенным выше значениям можно сделать вывод, что рассчитанные усилие и давление меньше, чем действительное усилие и давление штамповки.