Технология листовой штамповки
Четырехугловую гибку деталей можно выполнять в штампе, обеспечивающем изгиб четырех углов одновременно (рис. 4, а). Однако при этом, ввиду повышенного растяжения металла из-за его защемления между пуансоном и матрицей, деталь получается со значительным искривлением полок (рис. 4, б). Для исключения таких искривлений гибку следует выполнять за два перехода в одном или двух штампах (рис. 4, в и г… Читать ещё >
Технология листовой штамповки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агентство по образованию САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА Факультет летательных аппаратов Кафедра производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении
Курсовая работа
По теме: Технология листовой штамповки
Самара 2010
Реферат
Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса для изготовления детали, заданной руководителем. Выполнение курсового проекта позволяет систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также приобрести опыт самостоятельного решения вопросов, связанных с проектированием рабочего инструмента для холодной листовой штамповки.
Основной задачей данного проектирования является разработка оптимальной технологии изготовления заданной детали.
Этапы реализации этой задачи:
анализ технологичности конструкции детали;
разработка технологической схемы штамповки;
разработка схемы раскроя материала;
определение величины потребного усилия по операциям;
выбор оборудования;
расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц;
сборочный чертеж.
В общем комплексе технологии машиностроения все возрастающее значение приобретает обработка металлов давлением, в том числе листовая штамповка. Это один из способов обработки, при котором металл пластически деформируется в холодном состоянии при помощи штампов. Листовая штамповка применяется для изготовления самых разнообразных деталей практически во всех отраслях промышленности связанных с металлообработкой.
Листовая штамповка представляет собой самостоятельный вид технологии, обладающей рядом особенностей:
высокой производительностью;
возможностью получения самых разнообразных по форме и размерам полуфабрикатов и готовых деталей;
возможностью автоматизации и механизации штамповки путем создания комплексов оборудования, обеспечивающих выполнение всех операций производственного процесса в автоматическом режиме (в том числе роторных и роторно-конвейерных линий);
возможностью получения взаимозаменяемых деталей с высокой точностью размеров, без дальнейшей обработки резанием.
Современное холодноштамповочное производство развивается по пути совершенствования традиционных и создания новых технологий и оборудования. При этом наметились тенденции создания холодноштамповочного оборудования для крупносерийного и массового производства автоматических линий и холодноштамповочных пресс-автоматов и оборудования для мелкосерийного, серийного и единичного часто переналаживаемого производства холодноштамповочного оборудования с числовым программным управлением, универсальных прессов, гибких производственных модулей с ЧПУ.
1. Технологическая часть
1.1 Анализ технологичности конструкции детали
Под технологичностью следует понимать такое сочетание конструктивных элементов, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное изготовление деталей при соблюдении техники и эксплуатационных требований к ним.
Основными показателями технологичности листовых холодноштамповочных деталей являются:
наименьший расход материала;
наименьшее количество и низкая трудоемкость операции;
отсутствие последующей механической обработки;
наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;
наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства.
Общим результативным показателем технологичности является наименьшая стоимость штампуемых деталей.
Возможность формообразования при разделительных операциях определяется способностями материала заготовки изменять форму под действием деформирующего усилия и возможностью изготовления рабочих частей штампа способных осуществить заданное формоизменение.
Материал, из которого будет выполнена деталь — сталь 0,8 кП.
Характеристика стали 08кп (8кп):
Применение: для прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей, подвергаемых химико-термической обработке — втулок, проушин, тяг. Основные характеристики представлены в табл.1, табл. 2, табл. 3, табл.4.
Таблица 1 — Химический состав в процентах стали 08кп (8кп)
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As | |
0.05−0.11 | до 0.03 | 0.25−0.5 | до 0.25 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.1 | до 0.25 | до 0.08 | |
Таблица 2 — Температура критических точек стали 08кп (8кп)
Ac1=732, Ac3(Acm)=874, Ar3(Arcm)=854, Ar1=680 | ||
Твердость стали 08кп (8кп) калиброванного нагартованного | HB=179 | |
Твердость стали 08кп (8кп) горячекатанного отожженного | HB=131 | |
Таблица 3 — Физические свойства стали 08кп (8кп)
T | E 10−5 | a106 | l | r | C | R 109 | |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м· град) | кг/м3 | Дж/(кг· град) | Ом· м | |
2.03 | |||||||
2.07 | 12.5 | ||||||
1.82 | 13.4 | ||||||
1.53 | 14.0 | ||||||
1.41 | 14.5 | ||||||
14.9 | |||||||
15.1 | |||||||
15.3 | |||||||
14.7 | |||||||
12.7 | |||||||
13.8 | |||||||
Таблица 4 — Технологические свойства стали 08кп (8кп).
Свариваемость: | без ограничений. | |
Флокеночувствительность: | не чувствительна. | |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. | |
Сопротивление резу — 25 кгс/ммІ (при вырубке);
Предел прочности — 30 кгс/ммІ
Относительное удлинение — 35% (не менее) Для изготовления детали будет применяться гибка. Произведем корректировку размеров детали, с учетом свойств материала детали 0,8 кП:
— Наименьший размер пробиваемых отверстий: мм. Размер отверстия — 3 мм. Условие выполняется;
— Наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного контура: Условие выполняется.
— Наименьшее расстояние от края отверстия до загнутой полки: Условие не выполняется. Следовательно, увеличим горизонтальный размер детали до 48 мм и передвинем отверстия на 4 мм. Тогда
— Наименьшее расстояние между отверстиями Условие выполняется.
— Наименьшая высота отгибаемой полки Условие выполняется.
Размеры детали с учетом корректировки указаны на рис. 1.
Рис. 1 — Эскиз детали
1.2 Анализ вариантов технологических схем изготовления детали
Основными техническими признаками, влияющими на выбор варианта технологического процесса, являются: 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. Основным экономическим признаком, от которого зависит решение вопроса экономической целесообразности того или иного варианта, является серийность производства.
Анализируя конструкцию и материал детали, могут приниматься следующие варианты технологических схем ее изготовления:
— раскрой листа на полосы;
— вырубка в штампе полосы заготовки с одновременной пробивкой в ней отверстий в штампе совмещенного действия;
— гибка заготовки в штампе;
— доводка детали вручную.
— раскрой листа на полосы;
— вырубка детали;
— пробивка 4х отверстий, диаметром 4 мм;
— гибка заготовки в штампе;
— доводка детали вручную.
— раскрой листа на полосы;
— вырубка детали;
— сверление в кондукторе 4х отверстий, диаметром 4 мм;
— гибка заготовки в штампе;
— доводка детали вручную.
Принимаем I вариант изготовления детали, т.к. он содержит меньшее количество операций и является более экономичным.
1.3 Расчет технологических параметров
1.3.1 Определение размеров заготовки
Размеры развертки детали:, где — длина прямолинейных участков детали, ,
Итак, размеры заготовки штамповки детали: 76,4×30 мм.
1.3.2 Расчет ширины полосы материала для изготовления заготовки
Она в основном зависит от марки и толщины материала, величины перемычек между выбираемыми заготовками, расположения заготовок в полосе, конструкции штампа, точности работы оборудования для раскроя листов, применяемых средств механизации подачи полосы в штамп.
Принимаем для разрабатываемого процесса, что лист разрезается на полосы на гильотинных ножницах. Заготовки из полос вырубаются в штампе без бокового прижима полосы и с подачей материала в любую зону вручную.
Формула для расчета ширины полосы в этом случае имеет вид:
— величина перемычки между заготовками,
— односторонний (минусовый) допуск на ширину полосы,
— гарантийный зазор между полосой и направляющими штампа, В зависимости от расположения заготовки на полосе, ширина полосы может быть следующая:
.
1.3.3 Расчет шага расположения заготовок
По ГОСТу выбираем листы, габаритом 1000×2000 мм. При изготовлении деталей гибкой, необходимо, по возможности, соблюдать правило, чтобы линия сгиба не совпадала с направлением проката листа (рис. 2). Шаг расположения заготовок на полосе составляет:
.
Рисунок 2 — Расположение полос при раскрое листа
1.3.4 Определение количества заготовок
Определяем количество заготовок, которое можно получить по вариантам а) и б) (Табл.5)
Таблица 5 — Количество заготовок, получаемых из листов при различных вариантах раскроя.
Габариты листа мхм | Вариант раскроя | Количество (шт.) | |||
Полос из листа | Заготовок из полосы | Заготовок из листа | |||
1,0×2,0 | а | 2000:84,8=23 | 1000:31,6=31 | 23×31=713 | |
б | 1000:38,4=26 | 2000:78=25 | 26×25=650 | ||
1,2×2,0 | а | 2000:84,8=23 | 1200:31,6=37 | 23×37=851 | |
б | 1200:38,4=31 | 2000:78=25 | 31×25=775 | ||
Расчет коэффициента использования материала
Производим расчет коэффициента использования материала листов:
.
Для определения площади заготовки f, разбиваем ее на фигуры простой геометрической формы. Общая площадь заготовки: .
.
Таким образом, для разработки технологического процесса изготовления детали выбираем лист габаритом 1000×2000 и его раскрой по варианту а).
Использование оставшегося материала листа:
., значит, можно использовать оставшуюся полосу листа, изменив расположение заготовок на листе (рис. 3). Количество заготовок из полосы: 1000:84,8=11.
., значит, оставшуюся полосу листа использовать невозможно.
Следовательно,
Рисунок 3 — Расположение заготовок на листе
Расчет усилия резки листа на полосы
Произведем подбор гильотинных ножниц исходя из усилий резания и ширины отрезаемой полосы. Усилие резания определяем по формуле:
где — толщина материала, =25 кгс/ммІ, — угол створа ножниц, =1,3 — коэффициент, учитывающий затупление ножей, разброс толщины и механических свойств материала и др.
(24,8кН) Ножницы для резки материала толщиной 2,5 мм, пределом прочности 50 кг/ммІи шириной реза 1600ммпо каталогу выбираем модель Н473 (ГОСТ 6282−52). Правильность их выбора проверяем по развиваемому усилию резания:
(31,03кН) Таким образом, для техпроцесса можно рекомендовать гильотинные ножницы модели Н473.
Определение усилия вырубки развертки детали и подбор пресса
Усилие резания материала при вырубке заготовок по наружному контуру определяем по формуле:
=10 296кгс (103кН).
Усилие снятия полосы с пуансона:
где — для штампа последовательного действия (вырубка-пробивка).
.
Усилие проталкивания заготовки через матрицу:
где — при вырубке на провал, n — количество заготовок, находящихся одновременно в цилиндрической шейке матрицы. Учитывая необходимость периодического ремонта — перешлифовки режущей кромки матрицы, принимаем n=3:
.
Усилие резания при пробивке 4х отверстий:
(18,8кН),
Усилие снятия заготовки с пуансона:
где — для многопуансонного пробивного штампа.
Усилие проталкивания отходов при пробивке отверстий:
где — при вырубке с обратным выталкиванием, n=3.
.
Общее усилие пресса, необходимое для выполнения этой операции, составит:
где =1,3 — коэффициент, учитывающий потери, затупление режущих кромок, разброс толщины и механических свойств материала и др.
Произведем выбор пресса по каталогу оборудования, в зависимости от, величины рабочего хода ползуна, закрытой высоты габаритов штампа в плане.
При этом условно принимаем следующее:
— рабочий ход ползуна должен быть не менее 10−20 мм,
— закрытая высота штампа мм,
— габариты штампа в плане 450×700мм.
Наиболее подходящим для нашего случая выбираем пресс К 116 Б (усилие пресса Р=360кН, ход ползуна h=64мм, габариты стола пресса 480×720мм = 300мм).
Определение усилий гибки детали, выбор марки пресса
Определим усилие гибки заготовки. Применяется четырехугловая гибка с прижимом:
где В=30мм — длина линии гиба, =0,2 — коэффициент для двухугловой гибки.
(9кН).
Выбираем пресс для выполнения операции четырехуголовой гибки с прижимом, при этом условно принимаем:
— ход ползуна не менее 2х высот детали, т. е. 40 мм,
— закрытая высота штампа ,
— габариты штампа в плане 350×750мм.
По каталогу выбираем пресс ЭР50 (усилие пресса Р= 500кН, ход ползуна h= 70 мм, габариты стола пресса 370×575мм = 265мм).
Расчет параметров пружинения материала
Радиус закругления пуансона, учитывающий отпружинивание заготовки после ее гибки, определим по формуле:
— внутренний радиус детали,
— модуль упругости материала,
2,96 мм;
Угол пружинения материала после снятия внешней нагрузки:
Таким образом, в технических условиях на проектирование гибочного штампа необходимо задать радиус закругления пуансона 2,96 мм, а угол сопряжения рабочих кромок пуансона 89,6є.
2. Конструктивная часть
2.1 Обоснование конструктивной схемы штампа
Штампы для гибки подразделяются на штампы простого, последовательного и совмещенного действия. В штампах простого действия за один ход подвижной части блока выполняется только одна операция или переход гибки. Штампы этой группы подразделяются на специальные и универсальные. Специальные штампы применяют для изготовления деталей простейшей формы однооперационной гибкой в одном штампе или для получения деталей сложной формы многопереходной поэлементной гибкой в штампах простого действия. Универсальные штампы применяют для получения однотипных деталей простой формы, но разных размеров, однопереходной гибкой или для выполнения деталей сложной формы многопереходной гибкой в одном и том же универсальном штампе.
Четырехугловую гибку деталей можно выполнять в штампе, обеспечивающем изгиб четырех углов одновременно (рис. 4, а). Однако при этом, ввиду повышенного растяжения металла из-за его защемления между пуансоном и матрицей, деталь получается со значительным искривлением полок (рис. 4, б). Для исключения таких искривлений гибку следует выполнять за два перехода в одном или двух штампах (рис. 4, в и г). Однако экономичнее использовать один штамп.
Рисунок 4 — Схемы штампов для четырехугловой гибки детали
2.2 Описание конструкции штампа, принцип действия
Двухугловой гибочный штамп показан на рис. 5. С его помощью будет выполняться четырехугловая гибка детали. Заготовку укладывают на прижим 1, действующий от выталкивателя 2. При опускании пуансона 3 заготовка сначала зажимается между пуансоном и выталкивателем, а затем изгибается с помощью матрицы 4 и принимает форму скобы. Затем деталь переворачивают загнутыми углами вниз и выполняется второй переход.
После гибки деталь из матрицы удаляется выталкивателем, действующим от нижнего буферного устройства.
Рисунок 5 — Двухугловой гибочный штамп Определение исполнительных размеров элемента штампа.
К конструктивно-технологическим параметрам штамповой оснастки относятся:
1. Односторонний зазор z — между матрицей и пуансоном при двухугловой гибке. Он определяется в зависимости от толщины материала по формуле
где — коэффициент, зависящий от длины отгибаемых полок и толщины материала.
Радиус закругления рабочей кромки матрицы
Глубина матрицы k=20мм Радиус закругления пуансона рассчитан в п. 3.7, 2,96 мм;
Исполнительный размен матрицы ,
— номинальный размер детали после гибки (1 переход),
=0,4 — коэффициент, определяющий долю допуска,
=0 — предельное отклонение размера детали.
Техника безопасности при изготовлении детали
Техника безопасности и охрана труда работающих приобретают особое значение при холодной листовой штамповке. Избежать производственных травм в этой области можно различными путями.
При работе на открытых штампах, а также при штамповке из отдельных (штучных) заготовок их обязательно следует укладывать, а отштампованные детали удалять посредством какого-либо ручного инструмента (пинцетами, щипцами, линейками и т. д.). При штамповке из полосы рекомендуется применять штампы безопасной конструкции, например, закрытые штампы с направляющей плитой и с автоматически действующими упорами, ловителями, боковыми ножами и т. д. Особое внимание при конструировании прессов и штампов уделяется системе ограждения штампового пространства, так как в этой зоне максимальное число травм. Штамповое пространство ограждается решетками. Для защиты персонала используют блокирующие устройства, основной деталью которой являются фотоэлектрические датчики, расположенные в штамповом пространстве. Они дают команду на мгновенную остановку пресса при попадании в зону руки. Кроме того, в прессах используют двурукое включение. Здесь необходимо использовать педаль выше пола на 100 мм.
Также необходимо следить за уровнем освещенности на рабочем месте, ибо плохая освещенность может привести к различным видам травм.
2.3 Применение стандартных элементов
По ГОСТу выбираем стандартные элементы штампа.
Габаритные элементы матрицы определяем по таблице, исходя из размеров рабочей зоны: 80×40 — рабочая зона, 140×80 — габаритные размеры.
По ГОСТу 13 125−83 принимаем обозначение блока 1004−4354 и его размеры: d=32мм; расстояние при нижнем положении верхней плиты, h=50мм,, А=160,. Обозначение плиты 1004−4354/001, обозначение заготовки 1022−4448, колонки 1030−6045, втулка 1032−2643.
По ГОСТу 13 112−83 принимаем размеры заготовки: Н=50мм, h=25мм, А=160мм,, l=25мм,, r=45мм, .
По ГОСТу 13 118−83 принимаем размеры колонок: D=32мм, L=160мм, l=8мм, R=3мм,, c=4мм.
По ГОСТу 13 120−83 принимаем размеры втулки: d=32мм,, D=43мм, L=100мм, l=40мм,, , .
Заключение
В данном курсовом проекте рассматриваются особенности холодной листовой штамповки, ее преимущества и недостатки, разработан технологический процесс изготовления детали — накладка, спроектирован штамп, в котором осуществляется первый переход операции гибки для изготовления заданной детали. Особенность данного курсового проекта в том, что был изготовлен малоотходный раскрой материала, который позволяет наиболее эффективно использовать материал.
Выполнение курсового проекта позволило систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также приобрести опыт самостоятельного решения вопросов, связанных с проектированием технологического процесса и конструированием рабочего инструмента для холодной листовой штамповки.
Список использованных источников
1. Рудман Л. И. Справочник конструктора штампов [Текст]/ Л. И. Рудман, В. Л. Марченко. — М.: Машиностроение, 1988 г.
2. Романовский В. П. Справочник по холодной листовой штамповки [Текст]/ В. П. Романовский. — Л.: Машиностроение, 1979 г.
3. Смеляков Е. П. Технология листовой штамповки в производстве летательных аппаратов [Текст]: метод. указания/ Е. П. Смеляков, Ю. В. Федотов, В. П. Самохвалов. — СГАУ, Самара, 2004. — 65 с.
4. Смеляков Е. П. Технология листовой штамповки в производстве летательных аппаратов [Текст]: метод. указания/ Е. П. Смеляков, П. Я. Пытьев. — СГАУ, Самара, 2002. — 65 с.
5. Смеляков Е. П. Основы конструирования штамповочной оснастки для изготовления листовой детали ЛА [Текст]: метод. указания/ Е. П. Смеляков, Ю. В. Федотов. — СГАУ, Самара, 2002. — 105 с.
6. ГОСТ 13 125–83. Штампы для листовой штамповки. Блоки штампов с задним расположением направляющих узлов скольжения [Текст] - Введ. 1984;07−01. — М.: Издательство стандартов, 2001. — 18 с.
7. ГОСТ 13 112–83. Штампы для листовой штамповки. Плиты-заготовки для штампов с задним расположением направляющих узлов. Конструкция и размеры [Текст] - Введ. 1984;07−01. — М.: Издательство стандартов, 2001. — 8 с.
8. ГОСТ 13 118–83. Штампы для листовой штамповки. Втулки направляющие гладкие. Конструкция и размеры [Текст] - Введ. 1984;07−01. — М.: Издательство стандартов, 2001. — 11 с.