Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

филиал в г. Белорецке

Кафедра МТ и МО

Задание на курсовой проект

Разработать технологию производства универсального штампа для пробивки отверстий диаметром 20 мм

Руководитель: Терентьев Д.В. к.т.н., доцент /

Задание получил: Мустафин А.Р. студент 5 курса гр. КАБ-09

Белорецк 2013

Содержание

• Введение
• 1. Расчет штамповки
• 1.1 Расчет усилия штамповки
• 1.1.1 Пробивка и вырубка
• 1.2 Проверочный расчет на прочность рабочих деталей и штампа
• 1.2.1 Расчет матрицы
• 1.3 Определение исполнительных рабочих размеров матрицы
• 1.3.1 Определение исполнительных диаметральных рабочих размеров матрицы
• 1.4 Расчет штамповых плит
• 1.5 Определение центра давления штампа
• 1.6 Выбор буферного устройства
• 1.6.1 Расчет буферных устройств с цилиндрической винтовой пружиной
• 2. Технология изготовления штамповой оснастки
• 2.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали
• 2.2 Обоснование выбора материала детали
• 2.3 Анализ технологичности детали
• 2.4 Определение типа производства

Введение

деталь штамп материал прочность

Как показывает анализ состояния производства заготовок деталей машин, в настоящее время кузнечно-штамповочное производство ни по качеству, ни по количеству производимых заготовок не отвечает требованиям, предъявляемым к нему современным машиностроением.

Объем и темпы роста заготовок отстают от темпов роста машиностроения по ряду причин, и прежде всего вследствие недостаточного развития специализированных предприятий кузнечно-штамповочного производства.

В целом в нашей стране насчитывается свыше 600 крупных кузнечно-штамповочных цехов. Из них только 76 выпускают больше 20 тысяч тонн поковок в год. Поэтому многие действующие кузнечно-штамповочные цехи в настоящее время имеют низкие технико-экономические показатели.

У крупных кузниц эти показатели значительно выше: коэффициент использования металла выше на 12%, выработка на одного рабочего -- на 30%, а себестоимость 1 тонны поковок ниже на 18%.

Другая причина недостаточного развития кузнечно-штамповочного производства -- несовершенная структура парка этого оборудования. До сих пор основным кузнечным оборудованием являются ковочные и штамповочные молоты. В частности, в автомобильной промышленности на паровоздушных штамповочных молотах штампуется около 55% всех поковок по весу, несколько более 25% штампуется на горизонтально- ковочных машинах и около 20% на кривошипных горячештамповочных прессах. Недостаточно количество современного производственного оборудования -- кривошипных горячештамповочных и чеканочных прессов, горизонтально-ковочных машин. Соотношение между штамповочными молотами и кривошипными горячештамповочными прессами в стране составляет 1,8:1.

В настоящее время самый высокий уровень прогрессивного кузнечно-прессового оборудования достигнут в автомобильной промышленности и тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. Эти отрасли промышленности выпускают более 60% штампованных поковок и во многом определяют направление развития кузнечно-штамповочного производства. Здесь достигнут высокий уровень механизации производственных процессов -- 85%- Однако уровень механизированного труда в кузнечно-штамповочных цехах других отраслей ниже этого уровня в 1,5--2 раза. Особенно низким остается уровень механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных операций.

Несмотря на наличие примеров эффективной работы, для российского машиностроительного комплекса характерен ряд тяжелейших проблем: отставание технологического уровня ряда отраслей от мировых стандартов на 20-30 лет, низкий уровень качества продукции, высокая энергозатратность, недостаточная развитость трансфера технологий и инноваций между оборонным и гражданским машиностроением, дефицит высококвалифицированных кадров, неумение сохранять и завоевывать новые рынки сбыта, что ведет к низкой конкурентоспособности большей части продукции российского машиностроительного комплекса на мировом рынке.

Выход из сложившейся ситуации видится в комплексном, взаимосвязанном решении этих и других проблем машиностроения в рамках эффективной государственной промышленной политики, подкрепленной нормативно-правовой базой, продуманной кадровой политикой, деятельностью соответствующих финансовых институтов, согласованными действиями государства и машиностроительных предприятий.

Некоторые научно-технические достижения в области машиностроения: нанотехнологии в приложении к новым задачам техники, разработка и использование новых материалов с новыми служебными свойствами и памятью формы, применение которых дает колоссальный экономический эффект. Следует также отметить прорыв в области вибрационных технологий, технологий на основе сверхпластичности металлов и др., использование которых позволяет улучшить служебные свойства принципы обработки материалов давлением и т.д.

1. Расчет штамповки

1.1 Расчет усилия штамповки

1.1.1 Пробивка и вырубка

Пробивка - образование в заготовке сквозных отверстий с удалением материала в отход (рис. 1.1).

Вырубка - разделение заготовки по замкнутому контуру для получения плоского полуфабриката или детали с заданным контуром (рис. 1.2).

Рисунок 1.1 Схема пробивки Рисунок 1.2 Схема вырубки

Для штампов с параллельными режущими кромками пуансонов и матриц усилие вырубки (пробивки) подсчитывается по формуле:

, (1.1)

где - наибольшее усилие, Н;

- периметр пробиваемого (вырубаемого) контура, мм;

S - толщина материала, мм;

- сопротивление срезу, МПа.

Для вырубки небольших деталей (d/s=5-250) при относительном зазоре z/s=0,05-0,09

(1.2)

При других условиях табличные значения следует умножить на коэффициент корректировки (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Значение коэффициентов корректировки

d/s	z/s	d/s	z/s
	0,15	0,005		0,15	0,005
св. 100	0,80	0,86	2,5-5	1,40	2,20
50-100	0,90	1,0	1,5-2,5	1,73	3,05
5-50	1,0	1,45	1,0-1,5	2,40	4,80

В остальных случаях коэффициенты корректировки определяют соответствующим интерполированием.

(1.3)

1.2 Проверочный расчет на прочность рабочих деталей и штампа

1.2.1 Расчет матрицы

Минимальную толщину стенки матрицы можно определить, исходя из допускаемых номинальных напряжений в радиальном и тангенциальных напряжениях. Стенки цилиндрической матрицы испытывают распирающее усилие виде номинального давления P_p, возникающего от деформируемого материала в процессе резания. К этому давлению приплюсовывается давление торцов P_T, детали или отхода, отделяемого от исходной заготовки.

Стенка матрицы в момент резания испытывает максимальное ударное давление:

Сила возникающая от деформирования:

, (1.4)

(1.5)

Эта сила распределяется равномерно по всему режущему контуру.

Удельная нагрузка этой силы:

(1.6)

где P_с - потребное усилие для вырубки;

d - диаметр рабочего отверстия в матрице;

h_n - высота цилиндрического пояска на отделяемой части материала, погруженной в матрицу:

(1.7)

(1.8)

где д - величина натяга,

d - диаметр рабочего контура матрицы;

E₁ и Е₂ - модули упругости штампуемого материала и матрицы;

µ - коэффициент пуансона отделяемого материала.

Уравнение напряжений в теле матрицы в рассматриваемый момент для приближенных расчетов выводим на основании формулы Ляме [4].

1. Среднее напряжение на контактной поверхности в осевом направлении z зависит от продольной силы P_c

(1.9)

где R₃ - наибольший радиус пояска на отходе или детали, образованной в результате смятия материала инструментом, R₃ = R₁ + 0,5·s

R₁ = 10 мм

R₃ = 10 + 0,5·10 = 15 мм

2. Главное номинальное напряжение в радиальном направлении:

(1.10)

где с - координаты произвольной точки.

при

при

3. Главное номинальное напряжение в тангенциальном направлении (напряжение от расстояния):

(1.11)

при

Наибольшее напряжение точки находится у рабочей поверхности матрицы. Полученные значения напряжений сравниваются с допускаемыми:

Для инструментальных и углеродистых сталей:

Толщина матрицы H_м определяется из следующей эмпирической зависимости, мм:

(1.12)

где S - толщина штампуемого материала, мм;

a и b - размеры рабочей зоны матрицы, мм;

K - коэффициент, определяемый из таблицы 1.2.

Таблица 1.2

ув, МПа	до 120	120-200	200-300	300-500	500-1000	Св. 1000
kм	0,5	0,6	0,8	1,0	1,3	1,5-2,0

Для круглых матриц:

(1.13)

где b - диаметр отверстия, мм

Принимаем большее из значений: 35,6>34,3.

Найденное таким образом значение округляем до ближайшего числа из следующего ряда чисел: 8,10,12,16,20,25,28,32,36,40,45,50,56,63,71,80.

Принимаем H_м = 36мм.

1.3 Определение исполнительных рабочих размеров матрицы

1.3.1 Определение исполнительных диаметральных рабочих размеров пуансона

Допуски на рабочие размеры пуансонов и матриц должны задаваться в таких пределах, чтобы обеспечить полученному изделию требуемую точностью и получение оптимального зазора между пуансоном и матрицей на рис. 1.3 дана схема расположения допусков на пуансон и матрицу при вырубке круглого напряженного контура (а) и пробивка круглого отверстия (б).

Рисунок 1.3 Схема расположения допусков: а - вырубка; б - пробивка

Учитывая, что износ матрицы приводит к увеличению ее размеров, а износ пуансона к уменьшению его зазора, номинальные размеры их задаются соответственно: минимальный - для матрицы и максимальный - для пуансона.

Как видно из рис. 1.3, размеры пуансонов и матриц определяются по следующим формулам:

- при вырубке наружного контура:

(1.14)

- при пробивке отверстия:

(1.15)

где D - диаметры матрицы при вырубке и пробивке, мм;

d - номинальный диаметр изделия, мм;

z_min - зазор между матрицей и пуансоном.

1.4 Расчет штамповых плит

Размеры верхней и нижней плит в плане определяют из конструктивных соображений по размерам пакета.

Толщину верхних и нижних плит следует определять соответствующими расчетами на прочность и жесткость. Однако ввиду большого числа факторов, влияющих на условия нагружения плит, точный расчет выполнить затруднительно. Поэтому на практике следует ограничиваться заданными толщинами плит стандартизированных блоков с их проверкой на прочность только в случае больших нагрузок. Расчет нижней плиты рекомендуется выполнять с учетом следующих допущений:

- форма и размеры отверстия (если оно имеется) в нижней плите строго соответствует форме и размерам отверстия в матрице или другой детали, непосредственно примыкающей к плите;

- указанное отверстие эквидистантно отверстию в подштамповой плите пресса; полную нагрузку воспринимает только нижняя плита. Если при этом сделать дополнительное допущение, что характер нагружения плиты 1 (рис. 1.4) одинаков во всех ее сочетаниях, перпендикулярных к ее плоскости, то требуемый момент сопротивления W_D сечения плиты в направлении размера D_пл, отверстия в подштамповой плите 2 пресса ориентировочно можно определить из выражения:

(1.16)

где P - полная нагрузка, действующая на нижнюю плиту,

- диаметр плиты.

(1.17)

По найденному значению момента сопротивления, определяем толщину плиты:

(1.18)

Рисунок 1.4 К расчету нижней плиты штампа

1.5 Определение центра давления штампа

Центром давления штампа является центр отверстия и не рассчитывается, так как пробиваем одно отверстие.

1.6 Выбор буферного устройства

При штамповке на кривошипных прессах простого действия для работы прижимного кольца штампа, выталкивателя и съёмника отхода необходимы специальные устройства.

Современные кривошипные прессы простого действия, как правило, имеют пневматические буферные устройства, которые создают противодавление до 100% номинального усилия пресса. Конструкция и размеры буферов для штамповолистовой штамповки регламентированы ГОСТ (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Основные технические характеристики буферов штампов

Тип буфера, ГОСТ	Максимальное усилие, кН	Максимальное сжатие, кН	Полная высота буфера, мм	Диаметр опорной шайбы, мм
С винтовой цилиндрической пружиной ГОСТ 22188-83	0,5-0,6	30-140	120-580	48-195
С тарельчатыми пружинами ГОСТ 22190-83	4,02-3,93	30-71	248-622	48-195
С резиновыми пружинами ГОСТ 22191-83	1,18-42	22,5-135	128-582	48-195
Сполиуретано-выми пружинами ГОСТ 22192-83	2,7-85	22,5-135	128-608	48-195

1.6.1 Расчет буферных устройств с цилиндрической винтовой пружиной

Усилие съёма с пуансона отхода или детали определяется по формуле:

, (1.19)

где P_c - усилие вырубки;

k - коэффициент съёма, выбираемый по табл. 1.4.

Таблица 1.4

Значение коэффициентов съема

Съем отхода	Съем детали
	Отношение h/b
	До 0,5	0,5-1,0	1,0-1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0,03	0,04	0,045	0,05	0,06	0,07

Примечание. h - расстояние контура детали до кромки полосы;

b - ширина профиля детали.

Для материалов толщиной свыше 8 мм, а также при работе без смазки, значения k необходимо увеличить на 20-25%. Усилие проталкивания изделия или отхода через матрицу определяется аналогично.

На рис. 1.5 показана схема конструкции буферного устройства с винтовой цилиндрической пружиной.

Рисунок 1.5 Схема конструкции буферного устройства с винтовой цилиндрической пружиной: 1 - подвижная деталь (съёмник); 2 - опорно-фиксирующая шайба; 3 - винт; 4 - плита; 5 - пружина

Рабочий орган буфера, пружину, устанавливают после предварительного сжатия обеспечивает требуемое давление пружины уже в самом начале операции. Ориентировочно его принимают равным половине пружины (F). При переналадке пресса в связи с возможной неточностью настройки пресса сжатие пружины должно иметь определённый запас (F_з) до 0,15F, т.е. F_з = 0,15. С учетом этого рабочее сжатие пружины F_p = 0,35F.

Рабочий ход штампа при вытяжке равен высоте вытягиваемой детали, при пробивке (вырубке):

, (1.20)

где a - расстояние между зеркалом выталкивателя и пуансоном;

c - заглубление режущих кромок пуансона в матрицу;

s - толщина материала.

Зная рабочий ход штампа, определяем полное сжатие пружины:

Максимальное усилие пружины при полном ее сжатии F определяют путем экстраполяции, исходя из условия линейного изменения усилия сжатия пружины рис. 1.6.

Рисунок 1.6 К определению максимального усилия пружины

(1.21)

При силовом (P_max) и деформационном (F) параметрам, пружину и буфер выбирают, используя ГОСТ 18793-80 и ГОСТ 22188-83. Пружину изготавливают из стали 65Г, 60С2А и закаливают в масле с последующим отпуском на твердость 38-45 HRC.

Согласно ГОСТ 18793 - 80, выбираем требуемый размер пружины:

Рисунок 1.7 Пружина сжатия, конструкция и разметы

Таблица 1.5

Обозначение пружины	Основные параметры витков	P2,H	P3,H	D	d	t	H0	F2	F3*	n p. вит	n1, n. вит	Sk	Длина, L	Масса, кг
	Обозначение стандарта	Номер пружины
1086-1253	ГОСТ13773-68	104	20000,00	25000,00	125	22,00	33,66	134,0	28,00	34,98	3	5	5,50	1648,0	4,9024

2. Технология изготовления штамповой оснастки

2.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали

К изготовлению штампов для холодной штамповки предъявляются следующие основные требования:

- высокая точность изготовления деталей и сборки;

- высокое качество обработки сопрягаемых и формующих поверхностей деталей.

Эти требования зависят друг от друга. Так, например, высокое качество обработки поверхностей пуансонов и матриц штампа обеспечивает необходимую стойкость, а точная взаимная подгонка пуансона и матрицы -- получение высококачественных деталей и высокую стойкость штампа в работе. Пренебрежение одним из этих требований явится причиной низкого качества штампа. Например, низкая твердость штампа вследствие неправильного режима термической обработки сведет на нет все усилия по получению высокой точности обработки, так как штамп будет иметь низкую стойкость.

Штамповая оснастка в процессе эксплуатации находится под действием значительных нагрузок. Эти нагрузки различны по величине и направлению и зависят от характера работ, для которых предназначен штамп. Так, например, матрицы вырубных штампов при работе испытывают напряжение на изгиб, на разрыв и на срез; матрицы штампов ударного выдавливания испытывают напряжения на изгиб и разрыв, а пуансоны к этим штампам -- напряжения на изгиб и сжатие. Выдержать все эти нагрузки сможет лишь такая деталь штампа, для изготовления которой правильно выбран материал.

Помимо силовых нагрузок, возникающих в рабочий момент, на штамповую оснастку влияют и другие условия, например загрязнение материала, подвергающегося штамповке. Попадание грязи в виде земли или песка является причиной истирания рабочей кромки пуансонов и матриц в вырубных штампах или приводит к задирам на рабочих поверхностях вытяжных и гибочных штампов.

Штамп, изготовленный с учетом особенностей технологии штамповки (например, устройство соответствующего уклона в окнах вырубных матриц), имеет более высокие эксплуатационные данные.

Повышение стойкости штампов зависит от качества их изготовления: от точности сопряжения, термической обработки деталей штампа, участвующих в формообразовании изделий, и качества отделки рабочих поверхностей пуансонов и матриц.

В результате механической обработки на поверхностях деталей штампа остаются следы воздействия режущего инструмента или абразива. Эти следы в виде гребешков и впадин отрицательно влияют на работу формующих и сопрягаемых деталей.

Направление штриха от полировочного материала на рабочих поверхностях деталей штампов должно быть параллельно течению или движению материала штампуемой детали.

Правильное и стабильное сопряжение трущихся поверхностей штампов также зависит от шероховатости поверхности сопрягаемых деталей. Плохо отполированные посадочные поверхности после непродолжительной работы вследствие истирания гребешков теряют свои размеры: увеличивается размер отверстия, а размер стержня уменьшается и скользящая посадка переходит в посадку движения или ходовую, точность теряется.

В инструментальном производстве для контроля шероховатости обработанных поверхностей применяют специальные приборы или сравнивают проверяемую поверхность с поверхностью эталона чистоты.

Точность изготовления деталей штампов связана с точностью, предъявляемой к детали, для которой предназначен штамп, Поэтому вопросы точности рассматриваются в каждом случае, исходя из назначения детали штампа и заданной точности штампуемой детали.

При этом все детали штамповой оснастки разделяются на две группы:

- детали технологического назначения, непосредственно участвующие в формообразовании штампуемых изделий (матрицы, пуансоны); к изготовлению деталей этой группы предъявляются наиболее высокие требования;

- детали конструктивного назначения, обеспечивающие связь и взаимную фиксацию частей штампа; детали этой группы изготовляются с пониженной точностью.

Точность обработки отдельных участков деталей штампа обычно рассматривается в соответствии с принадлежностью их к одной из следующих трех категорий:

- участки или отдельные элементы деталей, определяющие качество изготовления штампуемых деталей по конфигурации и размерам (рабочие окна матриц, рабочие части вырубных, вытяжных и других пуансонов); эти детали, наиболее трудоемкие и сложные по технике обработки, характеризуются наибольшей точностью изготовления и требуют соблюдения строгих допусков;

- сопрягаемые поверхности, обеспечивающие правильное положение в штампе отдельных его деталей, участвующих в формообразовании штампуемых изделий (плоскости соединения сборных матриц и их посадочные плоскости, установочные поверхности пуансонов, вкладышей, стержней, контурные окна направляющих и пуансонодержателей и т. д.); в большинстве случаев все эти поверхности (при некруглой форме) обрабатываются по месту индивидуальной подгонкой;

- поверхности и участки деталей, не влияющие на точность изготовляемой детали (верхние и нижние плиты, плоскости пуансонодержателей, основания штампов и т. п.); эти поверхности обрабатывают по допускам свободных размеров.

Наиболее точного изготовления требуют матрицы и пуансоны вырубных и пробивных штампов, а также направляющие колонки и втулки.

Шероховатость поверхностей деталей штампов рекомендуется следующая:

- нерабочие поверхности деталей, т. е. не соприкасающиеся ни со штампуемой деталью, ни с поверхностями других деталей (стержни винтов и отверстия под них, просверленные отверстия в матрицах и нижних плитах) обрабатывать по 4-му классу чистоты;

- опорные поверхности, к которым не предъявляются высокие требования (опорные поверхности винтов, поверхности хвостовиков, соприкасающиеся с ползуном пресса), обрабатывать по 5-му классу чистоты;

- неподвижные соединения пуансонов с пуансонодержателем некруглой формы, а также круглой формы, выполняемые по 3-му классу точности (отверстия под пуансоны в пуансонодержателях, поверхности выталкивающих штифтов, неподвижные соединения пуансонов с ловителями, прилегающие поверхности плит блока), при зазорах между матрицей и пуансоном более 0,05 мм обрабатывать по 6-му классу чистоты;

- неподвижные соединения деталей круглой формы, изготовляемых по 2-му классу точности (соединения пуансона или пуансона-матрицы круглой формы с пуансонодержателем, соединения установочных штифтов, упоров, направляющих втулок и колонок, прилегающие и опорные поверхности пакета, выталкивателей, съемника, плит блока), при зазорах между матрицей и пуансоном менее 0,05 мм обрабатывать по 7-му классу чистоты;

- рабочие поверхности матриц и пуансонов, оформляющие контур вырезаемых или изгибаемых деталей, а также поверхности вытяжных пуансонов, поверхности;

- скольжения, выполняемые по 1-2-му классам точности (подвижные соединения направляющих колонок и втулок и т. п.), обрабатывать по 8-му классу чистоты;

- рабочие поверхности матриц, прижимов и выталкивателей вытяжных штампов, рабочие поверхности вырезных штампов при штамповке мягких цветных металлов и сплавов, а также неметаллических материалов; рабочие поверхности пуансонов и матриц зачистных штампов; поверхности качения в блоках с шариковыми направляющими; поверхности подвижных соединений направляющих колонок и втулок в блоках прецизионных штампов -- выполнять по 9 - 10-му классам чистоты.

Формообразующие элементы (матрицы и пуансоны) штампов для холодной штамповки должны обладать достаточной износостойкостью и высокой прочностью, чтобы воспринимать без разрушения высокие давления, вязкостью для восприятия при высадке и вырубке динамических нагрузок, малой остаточной деформации для сохранения формы штампа при выдавливании с большими удельными нагрузками и достаточной теплоемкостью.

Технологические требования к материалам для изготовления формующих элементов заключаются в малой деформации при термической обработке и хорошей обрабатываемости.

С увеличением длины жесткость пуансона уменьшается, поэтому следует стремиться к максимальному укорочению пуансонов.

В случае необходимости повышения прочности пуансона допускается увеличение размеров посадочной части.

Точность штампа определяется точностью изготовления размеров пуансонов и матриц и величиной зазора между ними. Помимо величины зазора весьма важна и равномерность его распределения, которая зависит от эквидистантности профиля пуансона и матрицы и точности их совмещения при сборке. Точность совмещения пуансона и матрицы в рабочем положении определяется соосностью направляющих и зазором между колонками и втулками, т.е. направляющими деталями штампа.

Рисунок 2.1 Универсальный штамп для пробивки отверстий

Все составные части универсального штампа устанавливаются на нижнюю плиту. Для настройки и фиксации планок в заданном положении предусмотрены стопорные винты и стопора. Для устранения перемещения заготовки в вертикальной плоскости установлена прижимная пластина. Пуансон установлен в пуансонодержателе. Специальная Т-образная форма пуансона обеспечивает необходимую точность и легкость установки в полости пуансоно держателя. Таким образом при минимальной обработке и небольшой трудоемкости установке обеспечивается достаточная соосность пуансона и отверстия матрицы. В конструкции отсутствует как отдельный элемент съемник, но в связи с небольшой толщиной пробиваемой листовой заготовки (1-3 мм), его роль выполняет выступ на планке продольной координационной линейке, который препятствует смещению заготовки в вертикальной плоскости при обратном ходе пуансона, для пробивки следующей заготовки необходимо немного подать ее в направлении обратном задаче. Матрица установлена в корпусе специальной конструкции, обеспечивающей легкость установки при отсутствии стопорного винта. После установки матрицы при закручивании стопорного винта происходит жесткое закрепление матрицы в корпусе.

Перед пробивкой отверстия происходит настройка штампа при помощи стопорных винтов для обеспечения точности отверстия на листовой заготовке. Затем заготовка задается со свободной стороны штампа, таким образом чтобы ее края были плотно прижаты к планкам координационных линеек, один из краев заходил под выступ планки продольной линейки. После установки листовой заготовки в штамп происходит пробивка отверстия, затем заготовка подается в сторону задачи и полностью убирается из пространства штампа.

При анализе соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали на основании сборочного чертежа и технологического процесса сборки было выявлено, что пуансон своими размерами, расстояниями, относительными поворотами и формой своих поверхностей непосредственно участвует в установке, обеспечение точности и непосредственно в операции пробивки.

2.2 Обоснование выбора материала детали

На основании анализа условий работы детали в узле для изготовления заданной детали целесообразно применить сталь У8А, твердостью HRC 54...58.

Инструментальная сталь У8А имеет плотность 7850 кг/м3„ Область применения инструментальной стали У8А - стали для инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: фрез, зенковок, топоров, стамесок, долот, пил продольных и дисковых, накатных роликов, кернеров, отверток, комбинированных плоскогубцев, боковых кусачек.

Химический состав инструментальной стали У8А:

Кремний: 0,17-0,33

Марганец: 0,17-0,33

Медь: 0,20

Никель: 0,20

Сера: 0,018

Углерод: 0,76-0.83

Фосфор: 0.030

Хром: 0,20

Температура ковки (в °С): начала 1180, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 - в яме.

В качестве замещающих сталей могут быть использованы У10А, 45 Х12Ф1, 7ХГ2ВМ.

Углеродистые инструментальные стали обладают высокой прочностью, твердостью после термической обработки, теплостойкостью при резании металлов до 200-250 ОС и износостойкостью.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую красностойкость. Таким образом, данная марка стали является наиболее подходящей для данной детали при данном виде производства по своим механическим свойствам и экономическим показателям.

2.3 Анализ технологичности детали

Технологичность - совокупность свойств конструкции изделия, которые обеспечивают его изготовление, ремонт и техническое обслуживание по наиболее эффективной технологии по сравнению с однотипными конструкциями того же назначения при одинаковых условиях их изготовления и эксплуатации и при одних и тех же показателях качества. Применение эффективной технологии предполагает оптимальные затраты труда, материалов, средств, времени при технологической подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функционированию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание. Условия изготовления (ремонта), которые определяются типом производства (единичное, серийное и т. д.), его организацией, специализацией, программой и повторяемостью выпуска, связаны с отработкой, направленной на снижение трудоёмкости изготовления (ремонта) изделия и его себестоимости.

К основным требованиям технологичности можно отнести:

- обоснованный выбор материала детали и увязка требований качества поверхностного слоя с маркой материала детали;

- обеспечение достаточной жесткости конструкции:

- наличие или создание искусственных технологических баз. используемых при обработке;

- сокращение числа установок заготовки при обработке;

- наличие элементов, удобных для закрепления заготовки в приспособлении:

- простота формы поверхностей, подлежащих обработке;

- возможность максимального использования стандартизированных и нормализованных режущих и измерительных инструментов;

- унификация формы и размеров обрабатываемых элементов, что обеспечит обработку их минимальным числом инструментов и использование типовых подпрограмм на станках с ЧПУ;

- надежное удаление стружки;

- обеспечение благоприятных условий работы режущего инструмента;

- сокращение числа обрабатываемых поверхностей и т.д.

Технологичность бывает:

- производственная;

- эксплуатационная;

- ремонтная.

Производственная технологичность заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, процессы изготовления и контроля.

Технологичность детали оценивается сравнением трудоемкости и себестоимости изготовления различных вариантов ее конструкции,

Трудоемкость - абсолютная трудоемкость, затраченная на изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт.

Себестоимость складывается из стоимости материалов, заработной платы рабочих с отчислениями и накладных расходов.

Деталь, подвергаемая обработке резанием, будет технологична в том случае, когда ее конструкция позволяет применять рациональную заготовку, форма и размеры которой максимально приближены к форме и размерам готовой детали, а также использовать высокоэффективные процессы обработки.

Чтобы обеспечить технологичность детали в качестве заготовки выберем прокат, а именно круг горячекатаный ГОСТ 2590-88 из стали У8А диаметром 30 мм. Таким образом процесс изготовления детали и требования ГОСТ 2590-88 позволят обеспечить обоснованный выбор материала детали и увязка требований качества поверхностного слоя с маркой материала детали; достаточную жесткость конструкции (с увеличением длины жесткость пуансона уменьшается, поэтому следует стремиться к максимальному укорочению пуансонов); сокращение числа установок заготовки при обработке; элементы, удобные для закрепления заготовки в приспособлении; простоту формы поверхностей, подлежащих обработке; возможность максимального использования стандартизированных и нормализованных режущих и измерительных инструментов; унификацию формы и размеров обрабатываемых элементов, что обеспечит обработку их минимальным числом инструментов и использование типовых подпрограмм на станках с ЧПУ; благоприятные условия работы режущего инструмента: сокращение числа обрабатываемых поверхностей и т.д.

В качестве заготовки для производства пуансонов наиболее технологично выбрать цилиндрическую заготовку, а именно круг горячекатаный. Именно цилиндрическая заготовка обеспечит хорошую обрабатываемость, легкость и меньшее число установов, небольшие потери металла в стружку при изготовлении и обработке, также точность размеров и качество поверхности (ее шероховатость) заготовки по ГОСТ 2590-88 удовлетворяют требованиям к поверхностям пуансона, не подвергающимся обработке при изготовлении.

2.4 Определение типа производства

Тип производства и соответствующие ему формы организации работы определяют характер технологического процесса и его построение. От правильного выбора типа производства зависит качество разработки всего проекта.

Производство можно отнести к тому или иному типу условно, по объему годового выпуска и массе детали, используя таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Зависимость типа производства от объема годового выпуска и массы детали

Тип производства	Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типа размера
	Крупных, тяжелых, большой трудоемкости, массой > 30 кг	Средних размеров и трудоемкости, массой от 8 до 30 кг	Небольших, легких, мало- трудоемких массой до 8 кг
Единичное	<5	< 10	< 100
Мелкосерийное	5...100	10...200	100...500
Среднесерийное	100...300	200...500	500...5000
Крупносерийное	300...1000	500...5000	5000...50000
Массовое	> 1000	>5000	> 50000

Таким образом, при производстве деталей 20 шт/год и массой менее 8 кг тип производства будет единичной.

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта была проведена разработка технологии производства матрицы универсального штампа для пробивки отверстий по шаблону, проведен анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению пуансона, произведен обоснованный выбор материала и вида заготовки, выполнен анализ технологичности детали, разработан маршрут технологии изготовления детали, выполнен организационный раздел, произведены графические разработки.

На основании анализа условий работы матрицы в узле было дано заключение о целесообразности применения того или иного материала для изготовления заданной детали, аргументирован выбор марки материала для изготовления детали, его свойства, химический состав, способы упрочняющей обработки и ее режимы для выполнения технических требований на изготовление.

Оценка технологичности проводилась качественно и количественно, с расчетом показателей технологичности по ГОСТ 14.201.

Тип производства определялся на основании зависимости типа производства от объема годового выпуска и массы детали.

При выборе заготовки стремились к тому, чтобы форма и размеры заготовки были максимально приближены к форме и размерам готовой детали.

Выбор режущих инструментов при оснащении технологического процесса механической обработки заготовок был произведен, исходя из условий обработки с учетом вида станка, режимов обработки, материала обрабатываемой заготовки, ее размеров и конфигурации, требуемой точности обработки, шероховатости поверхности, типа производства, стоимости инструмента.

На основании принятого варианта маршрутного технологического процесса произведена разработка содержания операций, определение рациональной последовательности и содержания технологических переходов, расчет припусков, операционных размеров и допусков, расчет режимов резания, техническое нормирование, разработка инструментальных наладок.

Размещено на Allbest.ru

...