Разработка технологии и оснастки для изготовления детали «Планка»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра: «Автоматизированные процессы и машины пластической обработки материалов»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по курсу: Технология листовой штамповки на тему: Разработка технологии и оснастки для изготовления детали «Планка»

Проектант студент гр. 41-Д Руководитель к.т.н, доцент Орел 2008

Содержание Задание на курсовой проект…3

Аннотация…4

Введение

…5

1. Анализ конструктивности формы и технологичности изготовления элементов детали операциями листовой штамповки…7

2. Составление технологической схемы штамповки…8

3. Разработка схемы раскроя материала…9

4. Определение величины потребного усилия штамповки по операциям и полного технологического усилия…10

5. Выбор оборудования…12

6. Определение центра давления штампа…13

7. Расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц…15

8. Проектирование технологических и вспомогательных деталей штампов.16

9. Расчет пуансона на прочность…17

Заключение

…21

Список использованных источников

…22

Задание на курсовой проект Студенту группы 41-Д Жаркову С.В.

Специальность 150 201, факультета новых технологий и автоматизации производства Тема проекта Разработка технологии и оснастки для изготовления детали «Планка»

Исходные данные для проектирования Чертеж детали «Планка»

Содержание основных разделов пояснительной записки в соответствии с методическими указаниями Перечень графических работ Штамп для вырубки-пробивки -1л. Деталировочные чертежи -2л.

Примечание_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выдачи Срок сдачи проекта Руководитель проекта И.И.Бурнашев__________________

Аннотация Курсовой проект выполнен на тему: «Разработка технологии и оснастки для изготовления детали «Планка». В ходе выполнения курсового проекта разработаны:

Оптимальная технология изготовления заданной детали;

Комплект штампов для ее изготовления.

Кроме этого дан анализ технологичности конструкции детали, разработаны технологическая схема штамповки и схема раскроя материала, определена величина потребного усилия по операциям, проведен расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц, и расчет пуансона на прочность.

Введение

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.

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;

расчет пуансона на прочность

1. Анализ конструктивности формы и технологичности изготовления элементов детали операциями листовой штамповки 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;

применение прогрессивных материалов;

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. Деталь получаем за две операции: вырубка контура, пробивка отверстий. Конфигурация детали простая.

Для достижения качественных деталей при вырубке должны соблюдаться определенные требования по наименьшему расстоянию отверстий и пазов от края детали, а также минимальные диаметры вырубаемых отверстий.

Расстояние между пробиваемыми отверстиями, а также между краем детали и отверстием больше минимальных значений перемычек, при которых можно использовать пробивку, т. е. больше чем таблица 1 /2/.

Масштаб 5:1

Рис. 1 Эскиз для анализа технологичности формы детали

2. Составление технологической схемы штамповки Технологическая схема штамповки включает в себя определение размеров плоской заготовки, необходимой для изготовления заданной детали, определения операций для изготовления детали, их качество и последовательность. Также оценивается возможность совмещения операций. Определение типа штампа с учетом серийности производства.

В рассматриваемом случае деталь гибке не подлежит, поэтому все размеры оставляем без изменений.

3. Разработка схемы раскроя материала Понятие раскрой включает в себя такие составные элементы, как раскрой листа и раскрой полосы. Мерой эффективности раскроя служит коэффициент использования металла.

Раскрой полосы должен обеспечить: наилучшее качество детали, наилучшее использование материала, простоту конструкции штампа и наивысшую стойкость его рабочих частей, а также удобство и безопасность работы на штампе. Экономичность раскроя зависит от правильно выбранной величины перемычек. Ширина перемычек при вырубке (между деталями и по краям полосы) зависит от ряда факторов: толщины листа, свойств материала. типа штампа. Размеров и формы вырубаемого контура.

Рассчитаем ширину полосы

/2/

гдедопуск на ширину ленты (таблица ½/), мм;

— ширина перемычки, мм;

— ширина полосы, мм;

— размер вырубаемой детали, мм;

По ГОСТ 4986–70 выбираем ленту 12Х18Н9(М) Находим коэффициент использования металла:

гдекоэффициент использования металла;

— площадь штампуемой детали,; Площадь

ширина ленты, ;

— шаг подачи.

Рис. 2 Эскиз схемы раскроя

4. Определение величины потребного усилия штамповки по операциям и полного технологического усилия При вырубке и пробивке, потребное для этих операций усилие зависит от габаритных размеров вырубаемой детали и пробиваемых отверстий, толщины и механических свойств штампуемого материала, зазора между пуансоном и матрицей формы и состояния режущих кромок пуансона и матрицы, способа удаления деталей и отхода применяемой смазки.

Для операции «вырубка детали по контуру с пробивкой отверстий применяем инструмент с плоскими кромками.

Усилие вырубки и пробивки определяем по формуле

/1/

где — усилие вырубки, кН;

— периметр вырубаемого контура, включая отверстие, мм;

— толщина материала, мм;

— сопротивление срезу, МПа.

.

(Приложение 1 /2/)

При вырубке деталь остается в матрице, а отход плотно охватывает пуансон. В связи с этим при рабочем ходе пуансона необходимо преодолеть не только сопротивление выруке-пробивки, но и сопротивление сил трения, возникающих при перемещении детали относительно матриц, а также сопротивление сил трения на контактной поверхности пуансону и отхода металла. В этом случае усилие пресса

/1/

Усилие для снятия с пуансона полосы и проталкивания детали через матрицу принимаются в процентах от усилия вырубки где=0,03 (по таблице 11 /2/) — коэффициент усилия снятия.

где =0,02 (по таблице 11/2/) — коэффициент проталкивания детали (отхода) после штамповки.

Фактическое усилие берется больше расчетного усилия и принимается с поправочным коэффициентом 1,3 /1/, учитывающим наличие побочных явлений — неравномерность толщины материала, затупления режущих кромок и т. д.

Следовательно:

5. Выбор оборудования Пресс для осуществления заданного технологического процесса листовой штамповки должен отвечать следующим требованиям:

иметь в своей структуре столько исполнительных механизмов, сколько требуется для обеспечения необходимых манипуляций над заготовкой;

развивать усилие, необходимое для деформирования заготовки;

иметь соответствующие скоростные параметры;

иметь необходимые размеры штампового пространства;

величина хода рабочих органов должна быть достаточной;

обеспечивать требуемую точность штамповки;

иметь необходимые размеры элементов крепления;

отвечать серийности производства.

При выборе типа процесса решающими обстоятельствами является характер операции и производства. Наиболее универсальными являются кривошипные прессы, на которых можно производить практически любые операции холодной штамповки — вырубку, пробивку, гибку, необходимую вытяжку, надсечку. Для операции «Вырубка детали по контуру с пробивкой отверстий» выбираем пресс однокривошипный простого действия открытый КИ2128

Таблица 1. Характеристики пресса

6 Определение центра давления штампа Для правильной уравновешенной работы штампа необходимо вырезаемый контур расположить на матрице таким образом, чтобы центр давления совпадал с осью хвостовика (рис.3). В противном случае в штампе возникают перекосы, несимметричность зазора, износ направляющих, быстрое притупление режущих кромок, а затем и к поломке штампа. Нахождение центра давления штампа имеет смысл главным образом для сложных вырубных, многопуансонных пробивных и последовательных комбинированных штампов. Существует два способа нахождения центра давления штампа: 1) графический; 2) аналитический.

Аналитический способ нахождения центра давления штампа основан на равенстве момента равнодействующей нескольких сил сумме моментов этих сил относительно одной и той же точки. Составляем уравнения равенства моментов относительно обеих осей.

Уравнение моментов относительно оси Х:

; (6.1)

Уравнение моментов относительно оси Y:

(6.2)

где Х — искомое расстояние от оси 0Y до центра давления;

Y — искомое расстояние от оси 0Х до центра давления;

х1, х2 — расстояния от оси 0Y до центра тяжести фигуры;

у1, у2 — расстояния от оси 0Х до центра тяжести фигуры;

Р1, Р2 — усилия вырубки каждой фигуры. При расчете вместо усилий вырубки следует подставлять длину соответствующего контура.

мм, мм.

Рис. 4 — Эскиз центра давления штампа

7 Расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц При определении исполнительных размеров пуансонов и матриц для разделительных операций следует исходить из размеров штампуемой детали, ее точность и характера износа штампа.

Размеры контура штампуемой детали и отверстий в ней определяется размерами оформляющей части штампа, т. е. матрицей при вырубке и пуансона при пробивке. Для получения штампуемого изделия с заданной степенью точности необходимо предусмотреть правильный выбор зазоров и допусков на рабочие размеры инструмента.

Исполнительные размеры пуансонов и матриц вырубного штампа определяем исходя из расположения поля допуска относительно номинального размера детали и совместного их изготовления.

Вырубка:

; (7.1)

где — исполнительные размеры матрицы и пуансона;

— припуск на износ пуансона (таблица 13 /2/);

— предельное отклонение исполнительного размера матрицы и пуансона (таблица 13 /2/);

z — нормальный зазор между матрицей и пуансоном.

По таблице 13/2/ для 14 квалитета находим значения Пи. По таблице 14/2/ при уср=290 МПа, s=0,6 находим значения зазоров z. По таблице 15/2/ находим поля допусков для матрицы и пуансонов, рисунок 5,6.

Пробивка:

; (7.2)

Отверстие

3 мм

R0.6 мм

Длина паза:

Ширина паза:

8. Проектирование технологических и вспомогательных деталей штампов Проектирование матриц Форма матрицы определяется формой и размерами штампуемой детали. Размеры круглой матрицы ориентировочно определяют исходя из размеров ее рабочей зоны. Размеры рабочей зоны:

aр х bр = 24×30

Размеры матрицы принимаем диаметр матрицы D=64мм.

Высоту штампа Нм находим по формуле:

где Рф — фактическая сила вырубки, кН мм, округляем значение до ближайшего из стандартного ряда Нм = 10 мм.

Форму рабочих и провальных отверстий в матрице для пробивки и вырубке принимаем по табл.22/3/

Конструирование съемника Неподвижный съемник предназначен для съема отхода и ленты с пуансона, выполняется с отверстиями, повторяющими контур соответствующего пуансона с зазором, определяемым по табл.28/3/. Наибольший двухсторонний зазор zc между съемником и пуансоном zc =0,9 мм. Если зазор будет больше, лента будет застревать в зазоре. Толщина съемника составляет 10 мм, зазор между съемником и матрицей 2мм — соответствует высоте направляющих планок.

9. Расчет пуансона на прочность Проверочному расчету на прочность подлежат в основном наиболее нагруженные пробивные пуансоны небольших размеров.

Рассчитываем на прочность пуансон для пробивки отверстия 3 мм .

Материал пуансона — Сталь У8А Твёрдость 58…61HRC

Наименьшее сечение пуансона- 3 мм.

Расчет пуансона на сжатие в наименьшем сечении

/3/

гдеусилие пробивки, Н;

— площадь наименьшего поперечного сечения пуансона, ;

— допускаемое напряжение на сжатие, МПа, для стали — 2500МПа.

/3/

гдетолщина материала, мм;

— длина контура пробиваемого отверстия, мм;

— сопротивление срезу =290МПа Н

Т. к. на практике может иметь место неточность изготовления штампа и некоторое смещение оси пуансона штампа относительно оси матрицы, в результате чего появится изгибающий момент, то следует дополнительно проверить пуансон на напряжение от изгиба в близи посадочной его части.

Приняв величину смещения пуансона равной половине зазора между матрицей и пуансоном штампа, напряжение изгиба определяем по формуле

/3/

где

;

— момент сопротивления пуансона, .

Тогда суммарные напряжения

Сравнивая полученное действительное напряжение, возникающее в пуансоне с допустимым, можно сделать вывод, что при

данный пуансон отвечает условию прочности на сжатие.

Определим какую наибольшую длину пуансона можно принять при конструировании штампа. Для штампа с направляющей плитой свободная длина пуансона определяется исходя из третьей расчетной формулы по Эйлеру где Емодуль упругости, ;

эквивалентный момент инерции,, определяемый поперечным сечением пуансона;

nкоэффициент запаса. n=3.

.

Свободная длина пуансона должна быть меньше критической, т. е. .

Заключение

В данном курсовом проекте рассматриваются особенности холодной листовой штамповки, ее преимущества и недостатки, разработан технологический процесс изготовления детали — скоба, спроектирован штамп в котором совмещены все операции по изготовлению 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. Справочник конструктора штампов, Под редакцией Л. И. Рудмана. — М.: Машиностроение, 1988 г.

2. В. П. Романовский, Справочник по холодной листовой штамповки, — Л.: Машиностроение, 1979 г.

3. Зубцов М. Е., Листовая штамповка: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и технологии обработки материалов давлением», 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1980 г. — 432 с.

4. Основные требования к текстовым документам ГОСТ 2.105.95 — М.: Издательство стандартов 1996 г.

5. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления ГОСТ 7.32.-91-М.: Издательство стандартов 1996 г.

6. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980. -728с.

7. Кузнечно-прессовое оборудование, выпускаемое в 1992;1993гг. Номенклат. кат. / НПО «ЭНИКмаш» — М.