Разработка технологического процесса листовой штамповки и проектирования штампа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н.Е. Жуковского

"ХАИ"

Разработка технологического процесса листовой штамповки и проектирования штампа

по дисциплине "Основы технологии ремонта и производства автомобилей"

Выполнил: студент 153т группы

Лыман И.В.

Проверил: преподаватель

Шипуль О.В.

Харьков 2014

Оглавление

• Введение
• 1. Конструктивно-технологический анализ заготовки и проектирование штампа
• 1.1 Анализ технологичности конструктивных элементов детали
• 1.2 Определение оптимального раскроя материалла
• 1.3 Разработка технологического процесса изготовления детали
• 1.4 Разработка технологической схемы штампа
• 2. Проектирование штампа для листовой штамповки
• 2.1 Определение центра давления штампа
• 2.2 Расчёт конструктивных элементов штампа на прочность
• 2.3 Расчёт исполнительных размеров матрицы и пуансона
• 2.4 Описание конструкции, работы и последовательности сборки штампа
• 2.5 Выбор оборудования
• Введение
• Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении.
• Наибольший эффект от применения холодной штамповки может быть обеспечен при комплексном решении технических вопросов на всех стадиях подготовки производства, начиная с создания технологичных конструкций или форм деталей, допускающих экономическое изготовление их.
• Основным прогрессивным конструктивным показателем, характеризующим эффективность применения холодной листовой штамповки, является снижение массы при увеличении прочности и жесткости, штампованных из листа деталей по сравнению с литыми, кованными или обработанными из сортового проката.
• Основным прогрессирующим технологическим фактором дальнейшего развития холодной листовой штамповки является стремление получить штамповкой полностью законченную деталь, не требующую дальнейшей обработки резанием. штамп раскрой заготовка прочность
• 1. Конструктивно-технологический анализ заготовки и проектирование штампа

1.1 Анализ технологичности конструктивных элементов детали

Деталь, предлагаемая для изготовления в данной курсовой работе (рис. 1.1) имеет малые габариты и имеет простые геометрические элементы, как внутренней, так и наружной поверхностей.

Рис. 1.1. Чертёж детали

Ввиду геометрических особенностей данной детали экономически не целесообразно изготавливать её штамповкой из листового проката, её изготовление можно выполнять из отходов основного производства. Однако целью данного курсового проекта является изучение именно листовой холодной штамповки, поэтому мы умышленно допускаем возможную нерациональность использования материала.



1.2 Определение оптимального раскроя материалла

Для листовой штамповки выбор исходной заготовки осуществляется путём экономического анализа возможных вариантов раскроя материала и определения оптимального.

В качестве критерия оптимальности принимается коэффициент использования материала:

,

где - масса готового изделия, кг; - норма расхода материала на одно изделие, кг;

,

где - масса единицы куска ленты, применяемого для штамповки, кг; - число изделий, получаемых в результате раскроя материала.

Кроме коэффициента использования материала, вычисляется коэффициент раскроя

,

где - число деталей, штампуемых из одной исходной заготовки; - масса исходной заготовки.

Для вычисления и вместо значений массы детали и массы исходной заготовки можно подставлять значения соответствующих площадей их поверхностей, при одинаковой толщине листа. Деталь располагается следующим образом.

А)

Б)

Определим наименьшие размеры перемычек [1]: для круглых заготовок с толщиной материала от 2.5 до 3 мм при наибольшем размере штампуемых заготовок от 50 до 100 мм между краем листа и заготовкой а=3,2 (мм), между заготовками b=2,7 (мм)

Для листа габаритами 1200Х1000 мм:

По длинной стороне листа (вариант а):

Ширина полосы:

, принимаем .

Шаг штамповки:

t = 60+2,7= 62,7 (мм).

Количество полос, которые вмещаются на листе:

1200/36=33,3

Количество заготовок на полосе:

1200/62=19,4

Количество заготовок на листе:

33*19=627

Рассчитываем КИМ:

,

- количество заготовок,

- площадь заготовки,

B,L- ширина и длина разрезаемого листа.

По короткой стороне листа (вариант б):

Ширина полосы:

, принимаем .

Шаг штамповки:

t = 30+2,7= 32,7 (мм).

Количество полос, которые вмещаются на листе:

1000/65=15,4

Количество заготовок на полосе:

1000/32=31,3

Количество заготовок на листе:

15*31=465

Рассчитываем КИМ:

,

- количество заготовок,

- площадь заготовки,

B,L- ширина и длина разрезаемого листа.

Для листа габаритами 1000Х800 мм:

По длинной стороне листа (вариант а):

Ширина полосы:

, принимаем .

Шаг штамповки:

t = 60+2,7= 62,7 (мм).

Количество полос, которые вмещаются на листе:

1000/36=27,7

Количество заготовок на полосе:

1000/62=16,1

Количество заготовок на листе:

27*16=432

Рассчитываем КИМ:

,

- количество заготовок,

- площадь заготовки,

B,L- ширина и длина разрезаемого листа.

По короткой стороне листа (вариант б):

Ширина полосы:

, принимаем .

Шаг штамповки:

t = 30+2,7= 32,7 (мм).

Количество полос, которые вмещаются на листе:

800/65=12,3

Количество заготовок на полосе:

800/32=25

Количество заготовок на листе:

12*25=300

Рассчитываем КИМ:

,

- количество заготовок,

- площадь заготовки,

B,L- ширина и длина разрезаемого листа.

Таким образом наиболее рациональное размещение детали и раскроя листа будет таким, как показан на рисунке 1.2а

1.3 Разработка технологической схемы штамповки

Штамповку будем выполнять комбинированно, в одном штампе последовательного действия. Сначала выполняется пробивка внутреннего отверстия, затем вырубка детали. Процесс изготовления детали выполняется в следующей последовательности:



Таблица 1.Процесс изготовления детали "шайба"

№	Содержание операции
1.	Подготовка: получить техническую документацию, оснастку и инструмент, ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.
2.	Контроль исполнителем: проверить марку материала, толщину листа.
3.	Отрезка: отрезать из листа 1000 Ч 800 мм заготовку 1000 Ч 36 мм -27 деталей.
4.	Слесарная: снять заусенцы по контуру заготовки .
5.	Правка: править заготовку
6.	Пробивка: пробить деталь.
7.	Вырубка: вырубить деталь.
8.	Слесарная: снять заусенцы по контуру.
9.	Правка: править деталь.
10.	Контроль ОТК.
11.	Закалка: по ТТ.
12.	Правка: править деталь с проверкой размеров

1.4 Разработка схемы штампа

Штамповку будем выполнять с помощью двухоперационного штампа: на первом этапе - пробиваем отверстие в детали, на втором - вырубаем деталь. Одновременно изготавливается 2 детали. Удаление отхода при пробивке и отделение самой детали - проталкиванием через отверстие в матрице за счёт рабочего усилия пресса.

Определим усилие штамповки деталей. Так как одновременно изготавливается и внутренняя и наружная поверхность детали (для двух деталей) усилие штамповки равно:

здесь - коэффициент, учитывающий неравномерность толщины материала, неравномерность физических характеристик, затупление режущих кромок инструмента; - сопротивление материала срезу; периметр контура; - толщина материала.

Определим Силу проталкивания детали и отхода через отверстия в матрице:

здесь - коэффициент для определения усилия проталкивания, - высота цилиндрического пояска в матрице.

Усилие обрезки шаговым ножом:

Суммарное усилие штамповки:

Введём запас потребного усилия штамповки в размере 25% от усилия штамповки:

Принимаем 495 (КН)



2. Проектирование штампа выбор оборудования

2.1 Расчет исполнительных размеров рабочих деталей штампа, определение центра давления штампа, конструирование штампа

Расчет исполнительных размеров рабочих деталей штампа Предварительно, выберем из стандартных размеров оптимальный зазор между пуансоном и матрицей: для толщины металла от 2.5 до 3 мм при , . Допуски на размеры пуансона и матрицы принимаем соответственно [1]( для штампуемого материала толщиной 2.5 - 3 мм) и они составляют .

Определим исполнительные размеры матрицы и пуансона:

При пробивке отверстия:

;

При вырубке отверстия:

Конструирование штампа

В результате проведённых расчётов спроектируем штамп последовательного действия с одним упором, тремя пуансонами (двумя вырубными и пробивным), двумя направляющими колонками и неподвижным съёмником.

Штамп находится в открытом состоянии. Полоса, шириной 30 мм подаётся с одной из сторон штампа по направляющим колонкам до упора. Выполняется обрезка материала листа шириной 3 мм и длиной 60 мм.

Далее лист продвигается далее и упирается только что обрезанным концом в упор. Пробивается внутреннее отверстие детали.

Деталь вновь продвигается и в очередной раз упирается краем обрезанной полосы в упор. Пробивается очередное отверстие внутренней части детали, вырубается первая деталь.

Штамп собирается в такой последовательности: нижняя плита устанавливается на верстак, в неё запрессовываются две направляющие колонки. Далее на нижнюю плиту устанавливается матрица, две направляющие планки и съёмник. Устанавливаются и запрессовываются 4 штифта и 4 винта. В верхнюю плиту запрессовываются две втулки направляющих колонок. Далее, в верхнюю плиту устанавливается хвостовик и фиксируется штифтом. В пуансонодержатель устанавливаются пуансоны, стыкуется с верхней плитой и фиксируется четырьмя штифтами и четырьмя винтами. Верхняя часть штампа устанавливается в нижнюю, штамп собран.

2.2 Расчет деталей штампа на прочность и жесткость: обоснование выбора пресса для спроектированого штампа, его техническая характеристика

Расчёт конструктивных элементов штампа на прочность и жесткость

Размеры рабочей области матрицы: 30 Ч 60, в связи с этим принимаем размеры матрицы 125 Ч 100 (по ГОСТ 15861-81). Толщину матрицы определим по эмпирической зависимости:



заготовка штамп матрица пуансон

Здесь - коэффициент штампуемого материала (для от 400 до 800 МПа), - толщина штампуемого материала, , - максимальные размеры рабочей зоны. Диаметры винтов и штифтов (при наибольшем габаритном размере матрицы до 130мм и технологическом усилии до 500 кН): винтов - М6, штифтов - 6мм. Дополнительно, проверим необходимую толщину матрицы по формуле:

Принимаем толщину матрицы - 28мм.

Форму рабочих и провальных отверстий принимаем [1]:

Рис. 2.1. Форма провальных отверстий матрицы.

Форму пуансона принимаем по рекомендациям (рис. 2.2.). Высоту рабочей части пуансона принимаем исходя из толщины матрицы. По рекомендациям .Остальные размеры пуансона определим конструктивно.

Рис. 2.2. Размеры пуансонов

Выполним проверку пуансонов на:

- Смятие опорной поверхности:

Здесь - напряжения смятия пробивного и вырубного пуансонов соответственно,- площади пробивного и вырубного пуансонов.

Сжатие пуансонов:

Проверка на сжатие осуществляется с учётом продольного изгиба пуансона. Предварительно, определим коэффициент понижения допускаемого напряжения :

Здесь - длина рабочей части пуансона, - площади пробивного и вырубного пуансонов, - минимальный осевой момент инерции пробивного пуансона, - минимальный осевой момент инерции вырубного пуансона.

Ширину кольцевого пояска принимаем равным 0,35мм [1]. Тогда, напряжения сжатия определим по формуле:

,

Здесь - площадь кольцевого пояска, вычисляемая по формуле:

Тогда, напряжения сжатия равны:

Напряжения сжатия пуансона существенно ниже предельных (для Ст 3 - предел прочности 400МПа), поэтому делаем вывод, что пуансоны при рабочем усилии не разрушатся.

Толщину направляющих планок выбираем (для толщины материала от 2,5 до 4мм и длине направляющих планок до 200мм): 6мм.

Для снятия полосы с пуансонов используем неподвижный съёмник. Наибольший двусторонний зазор между съемником и пуансоном( для толщины штампуемого материала от 2,5 до 3 мм и напряжениям среза свыше 480 МПа) 1.1мм.



2.5 Выбор оборудования

Выберем пресс для штамповки данной детали: пресс кривошипный КД2218Г. Наибольшее усилие пресса 10 т; ход ползуна регулируемый 20 мм - минимальный, 75мм - максимальный; частота ходов ползуна в минуту - 350; размер стола 125х100 Габаритные размеры 155х200х210; масса пресса 620 кг.

Размещено на Allbest.ru

...