Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Проектирование инструмента листовой штамповки»

Проектирование инструмента листовой штамповки Разработка технологического процесса штамповки детали

«Рычаг промежуточный»



Введение

Холодная штамповка является самостоятельным видом обработки металлов давлением, объединяющим ряд особых технологических процессов, осуществляемых без снятия стружки. Производственные процессы холодной штамповки характеризуются следующими признаками:

1. Способом производства работ, представляющим обработку металлов давлением в холодном состоянии;

2. Родом применяемого оборудования прессами и автоматами различного типа, создающими рабочее усилие, необходимое для деформации штампуемого материала;

3. Видом применяемого инструмента - различного вида штампами, непосредственно деформирующими металл и выполняющими требуемую операцию;

4. Видом обрабатываемого материала, состоящего главным образом из листовых, полосовых и ленточных металлов.

Форма и размеры штампованных изделий довольно точно соответствуют форме и размерам рабочих частей штампа (пуансона и матрицы). прессовый деталь пробивка штамповка

Холодная штамповка - один из наиболее прогрессивных технологических методов производства, она имеет ряд преимуществ. В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

1. Выполнять сложные операции посредством простых ударов пресса и получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки невозможно;

2. Получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки;

3. Создавать прочные и жесткие, но легкие по весу конструкции деталей при небольшом расходе материала.

В экономическом отношении холодная штамповка обладает следующими преимуществами:

1. Экономным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;

2. Весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

3. Простотой работы на прессах и возможностью обслуживания их рабочими невысокой квалификации;

4. Массовым выпуском и низкой стоимостью изготавливаемых изделий.

Наибольший эффект от применения холодной штамповки может быть обеспечен при комплексном решении технических процессов на всех стадиях подготовки производства, для чего необходимо:

1. Создать рациональные и технологические конструкции или формы деталей, допускающие экономичное изготовление их;

2. Применять материал, обладающий необходимыми для данной деформации механическими и технологическими свойствами;

3. Разработать и применить технически правильный и экономически целесообразный технологический процесс штамповки, обеспечивающей получение требуемых деталей и соответствующий масштабу производства;

4. Разработать правильную конструкцию штампов, обеспечивающую изготовление деталей требуемого качества и точности, а также высокую производительность, стойкость и безопасность в работе;

5. Рационально выбрать и использовать тип и мощность пресса;

6. Правильно организовать рабочее место в соответствии с характером изделий и масштабом производства.

Цель работы: получение качественной детали с применением наиболее совершенных способов холодной штамповки, конструкции штампов, обеспечивающий наименьший расход материала, наилучшие и безопасные условия труда и минимальную себестоимость выпускаемой продукции.

Деталь изготавливается из стали 20пс. По механическим свойствам это тонколистовая качественная малоуглеродистая сталь для автомобильных кузовов.

ГОСТ 19904-90 - сталь рулонная холоднокатаная.

По способности к вытяжке Г - для глубокой вытяжки.

По состоянию поверхности III - высокая отделка поверхности.

Механические свойства:

у_в = 450 МПа - предел прочности;

у_сдв = 0.83* у_в =374 МПа - сопротивление сдвигу;

д₁₀ = 24% - относительное удлинение.



1. Анализ технологичности конструкции детали

Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональными лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономичное изготовление. Поэтому технологичность холодноштампованных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрессивности технологических методов и экономичности производства.

Технологичность - такое сочетание конструктивных элементов, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное изготовление деталей (в условиях серийного производства) при соблюдении технологических и эксплуатационных требований к ним.

Эксплуатационно-технологические требования к холодноштампованным деталям:

1) Полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации детали.

2) Обеспечение требуемой поверхности, твердости, жесткости при минимальном весе.

3) Обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости.

4) Соответствие специальным физическим и химическим условиям.

Основными показателями технологичности холодноштампованных деталей являются:

1) Наименьший расход материала.

2) Наименьшее количество и низкая трудоемкость операций.

3) Отсутствие последующей механической обработки.

4) Наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей.

5) Наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства.

6) Увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.

7) Повышение стойкости штампов.

Общим результатом технологичности является наименьшая себестоимость штампуемых деталей.

В большинстве случаев основным критерием технологичности конструкции является наиболее экономичное расходование материала при наименьшем количестве операций и снижении трудоемкости.

1.1 Основные технологические требования к конструкции деталей, получаемых вырубкой и пробивкой

1. Необходимо избегать сложных конфигураций с узкими и длинными вырезами контура;

2. При применении цельных матриц сопряжения в углах внутреннего контура необходимо выполнять с радиусом закругления r = 0,5S. В составных матрицах сопряжение сторон делать без закруглений;

3. Сопряжения сторон наружного контура следует выполнять с закруглениями при вырубке детали по всему контуру;

4. Следует избегать вырубки длинных и узких деталей постоянной ширины при b?3S, заменяя вырубку расплющиванием проволочных заготовок;

5. При конструировании детали не нужно назначать допусков повышенной точности, так как это повышает стоимость изготовления штампа и приводит к неполному использованию его в эксплуатации.

Значения наименьших базовых параметров при S=3.9 мм:



2. Выбор и обоснование оптимального варианта технологического процесса штамповки детали

Большинство деталей, получаемых методом холодной штамповки, могут быть изготовлены несколькими способами.

Технология листовой штамповки и конструкция штампового инструмента устанавливается в зависимости от размеров и формы штампуемой детали, точности штамповки, а также от серийности производства. В массовом и крупносерийном производствах оправдывают себя сложные совмещенные штампы. Уменьшаются затраты на рабочую силу, повышается производительность труда, что прямо влияет на себестоимость детали. В условиях серийного производства усложнение конструкций штампов и, как следствие, стоимости их изготовления, наладки и ремонта в большинстве случаев не целесообразно.

Для получения детали «Рычаг промежуточный» можно предложить несколько вариантов технологического процесса, имеющего следующую последовательность операций:

1. Штамповка из листа

1.1. Резка листа на полосы.

1.2. Пробивка отверстий.

1.3. Вырубка наружного контура.

2. Штамповка из листа

2.1. Резка из листа на полосы.

2.2. Вырубка-пробивка центрального отверстия, пробивка двух боковых отверстий.

Второй вариант штамповки является наиболее оптимальным как по технологическим, так и по экономическим соображениям.

Для изготовления детали «Рычаг промежуточный» с точки зрения оптимизации технологического процесса целесообразно применение совмещенного штампа для вырубки-пробивки. Это обеспечивает повышенную точность штамповки и качество вырубаемых деталей: отсутствие погнутости, лучший срез благодаря прижиму материала, одновременная правка.

Основными техническими признаками, влияющими на выбор варианта технологического процесса, является: механические свойства и толщина материала, степень сложности конфигурации детали и ее габариты, требуемая точность детали, место расположения отверстий и точность расстояния между их осями и т.д.



3. определение формы и размеров исходной заготовки

S=3.9 мм - толщина материала.

L - длина детали.

L=12+294+12+8.4=326.4 мм

l_н=8.4 мм - длина нейтрального слоя условных закруглений.

При изготовлении сложных и ответственных деталей рекомендуется определять длину заготовки опытным путем, так как не всегда удается точно подсчитать ее теоретическим путем из-за влияния факторов: свойств материала, скорости деформации, конструкции штампов и др.



4. Раскрой листового материала

Для холодной штамповки наиболее широко применяют листы, полосы, ленты, фасонный материал. Наибольшую часть себестоимости штампованных деталей (до 80%) составляет стоимость основного материала. Поэтому необходимо выбрать рациональный раскрой материала при разработке технологического процесса штамповки.

При заданных параметрах, вытекающих из конструкции и размеров штампуемой детали и частично определяющих сортамент основного материала, окончательный его выбор осуществляют на основании экономического анализа возможных вариантов и определение оптимального.

Поскольку контур вырубаемой заготовки криволинейный, то контуры вырубаемых заготовок должны быть удалены друг от друга на величину технологической перемычки. Основное назначение перемычки - компенсировать погрешности подачи материала и фиксация его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырубку детали по всему контуру и предотвратить получение бракованных деталей. Ширину перемычки выполняют меньшей для снижения расхода материала, а также для уменьшения усилий, необходимых для снятия материала с пуансона.

4.1 Определение перемычек

Перемычка между контурами заготовок называется межконтурной и обозначается: а₁=3.5 мм при S=4 мм.

Перемычка между контуром заготовки и краем полосы называется боковой и обозначается: b₁=3.5 мм при S=4 мм.

а=b=2.5 мм



4.2 Определение ширины полосы

Расчет номинальной ширины полосы проводят исходя их условия сохранения минимальной ширины боковых перемычек при различных способах подачи и допусков при ширине полосы:

;

где b_р - расчетная ширина полосы;

?_ш - односторонний допуск на ширину полосы.

Допуски на ширину полос и лент в зависимости от штампуемого материала принимают по государственным стандартам. При получении полос на гильотинных ножницах допуски на ширину полосы свыше 100 мм зависят от толщины полосы.

Принимаем ?_ш=3 мм

Расчетная ширина полосы:

Номинальная ширина полосы:

Шаг подачи:



4.3 Выбор раскроя материала

В листоштамповочном производстве применяют несколько способов раскроя материала при вырубке заготовок.

Для раскроя, обеспечивающего наилучшее использование материала, вычисляют норму его расхода.

В качестве исходного материала будем рассматривать листы размером 850Ч1250.

Оценку экономичности типа раскроя производят посредством коэффициента раскроя:

где F_д - площадь поверхности детали.

N - количество деталей из листа.

L - длина листа.

B - ширина листа.

Площадь поверхности детали F_д=9441.25 мм².

Вариант раскроя:

1) Поперечный раскрой, 850Ч1250 (BЧL).

1.1. Число полос, получаемых из листа:

1.2. Число деталей, получаемых из полосы:



1.3. Число деталей, получаемых из листа:

1.4. Коэффициент раскроя:

1.5. Коэффициент использования металла:

2) Продольный раскрой, 1250Ч1500 (BЧL):

2.1. Число полос, получаемых из листа:

2.2. Число деталей, получаемых из полосы:

2.3. Число деталей, получаемых из листа:

2.4. Коэффициент раскроя:



5. расчет числа штамповочных операций

1) В крупносерийном производстве следует стремиться к наименьшему количеству операций и увеличению производительности, в отличие от мелкосерийного производства, когда уменьшение количества операций приводит к необходимости изготовления оригинальных дорогостоящих штампов.

2) Последовательность операций зависит от требуемой точности отдельных элементов.

3) Для данной детали следует совместить операции вырубки и пробивки, чтобы не допустить неточности при переустановке из одного штампа в другой.



6. расчет технологических сил

6.1 Стойкость резания листового металла ножницами

где S=3.9 мм - толщина материала.

у_сдв=374 МПа - сопротивление сдвигу.

ц=2⁰ч6⁰ - угол створа ножниц.

Из-за изгиба при резке, неравномерности толщины материала и притупления ножниц, силу увеличиваем на 30%.

6.2 Вырубка-пробивка

А) Вырубка - полное отделение металла по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть заготовки является изделие.

Сила вырубки:

где L - периметр получаемой заготовки, L=700 мм

у_сдв=374 МПа.

S=3.9 мм

К=1.1ч1.3 - поправочный коэффициент, учитывающий неоднородность материала и затупление режущих кромок.

Сила прижима:

где q=30ч70 МПа - давление.

F_д - площадь поверхности детали.

Сила проталкивания:

К_пр=0.07ч0.14 - при вырубке с обратным выталкивателем.

Сила снятия:

К_сн=0.1ч0.12

Б) Пробивка - это операция, имеющая целью получение отверстия путем отделения при помощи пробивного штампа части материала по замкнутому контуру.

Пробивка отверстий Ш6.2, Ш13 мм

Сила пробивки:

Сила прижима:

Сила проталкивания:

К=0.07ч0.14

Сила снятия:

К_сн=0.1ч0.12



7. выбор штампов для всех технологических операций

Из всего изложенного следует, что наиболее удобным будет совмещенный штамп для вырубки-пробивки.

расчет исполнительных размеров рабочего инструмента

Штамп для вырубки пробивки

По виду и толщине штампуемого материала определим величину двухстороннего оптимального зазора между матрицей и пуансоном.

При S = 3.4 мм z=0.32 мм.

Определим размеры матрицы и пуансона при вырубке детали со свободными размерами по следующим зависимостям:

В этом случае допуски на деталь соответствуют квалитету 14, допуск на изготовление матрицы и пуансона определим по 12 квалитету.

По длине заготовки:

По ширине заготовки:



Аналогичным образом рассчитаем другие размеры матрицы и пуансона.

Определим размеры матрицы и пуансона при пробивке отверстия со свободными размерами по следующим зависимостям:

Расчет пуансона на прочность при пробивке отверстий

Пуансон для пробивки отверстия проверяют на сжатие:

, где

технологическая нагрузка;



площадь наименьшего сечения пуансона;

изгибающий момент в пуансоне;

момент сопротивления изгибу;

По расчетам на прочность пуансона выбираем сталь Х12М;

, условие прочности выполняется.

Расчет максимальной свободной длины пуансона без направляющей плиты

, где

- модуль упругости;

- момент инерции;

- коэффициент запаса;

Расчет матрицы на прочность



- допустимое напряжение изгиба материала матрицы;

- толщина рабочего пояска матрицы. Принимаем

Для матрицы применяем материал сталь У10А.

Расчет стойкости штампа

Стойкость пробивного штампа:

- коэффициент, зависящий от свойств пуансона и матрицы;

;

- коэффициент, зависящий от механических свойств материала детали;

При .

Расчет подкладной плиты на смятие



Расчет на смятие верхней плиты:

Для подкладной плиты из стали 40Х:



8. выбор прессового оборудования

При выборе пресса исходят из следующих соображений:

1. Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции;

2. Номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, требуемого для штамповки;

3. Пресс должен обладать достаточной жесткостью (малой упругой деформацией), а для разделительных операций также повышенной точностью направляющих;

4. Закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампа;

5. Габаритные размеры стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и закрепления штампов и подачу заготовок, а отверстие в столе пресса - позволять свободное проваливание штампуемых деталей (при штамповке «на провал»);

б. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки;

7. В зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специальных устройств и приспособлений (буфера, выталкиватели, механизмы подачи и т. д.);

8. Удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать требования техники безопасности.

Подбор пресса по усилию производят следующим образом. Усилие, необходимое для выполнения технологической операции, находят по соответствующим формулам. Определяют усилие выталкивателей, суммируют с технологическим усилием и сравнивают с номинальным усилием пресса.

Пресс берут большего усилия, чем требуется по расчету. Применение более сильного пресса обеспечивает повышенную жесткость и меньшее пружинение станины, а следовательно, и большую стойкость штампов, особенно для разделительных операций. Некоторый избыток усилия против расчетного предохраняет от поломки при попадании более толстой заготовки. Прессы изготавливают по номинальному усилию: 25, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600 кН и т. д.

Величина усилия, создаваемая кривошипным прессом, переменна на протяжении хода пресса, достигая наибольшего (номинального) значения в конце рабочего хода.

Обычно каталожные и паспортные данные приводят номинальное усилие кривошипных прессов, создаваемое при угле = 20 - 30°.



9. конструирование и расчет штампов

Конструкция штампа должна обеспечивать высококачественную штамповку, максимальную производительность, достаточную стойкость в эксплуатации, сравнительно невысокую стоимость изготовления, а также удовлетворять условиям техники безопасности.

По конструктивному признаку штампы для рассматриваемых технологических переходов относятся к группе штампов с направляющими устройствами. В качестве последних применяются направляющие колонки.

По способу подачи и установки заготовки различают штампы с ручной и автоматической подачей. В нашем случае штамп относится к группе с автоматической подачей. По способу удаления детали штамп относится к типу с обратным выталкиванием на поверхность пуансона и ручным удалением.



заключение

1) Предложенный в данном проекте раскрой и технология изготовления детали «Рычаг промежуточный» соответствует возможностям операций холодной штамповки.

2) В данной работе был произведен расчет усилий, необходимых для изготовления детали и расчет на прочность некоторых основных деталей.

3) Применение совмещенного штампа позволило сократить количество потребного оборудования, а значит, и количество рабочих мест. Следовательно, себестоимость изготовления детали уменьшается.



список литературы

1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. -- Л.: Машиностроение, 2009.

2. Лекции по проектированию инструментов листовой штамповки

3. Справочник конструктора штампов. Листовая штамповка. Под ред. Рудмана Л.И. - М. Машиностроение, 2011.

Размещено на Allbest.ru

...