Разработка технологического процесса изготовления детали в заготовительно-штамповочном производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Разработать технологический процесс изготовления детали в заготовительно-штамповочном производстве, маршрутная карта.

Объектом разработки является деталь, изготовленная из материала материала Д16Т по ГОСТ 4784-97.



Введение

Высокие темпы развития машиностроения и значительное расширение механизации и автоматизации производственных процессов требуют дальнейшего совершенствования технологии обработки металлов.

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства.

В настоящее время в машиностроении методом холодной штамповки изготавливают 50?70% деталей, в приборостроении до 75%, а в производстве товаров народного потребления до 98%.

Листовая штамповка имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении.

В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

1) получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;

2) создавать прочные и жёсткие, но и лёгкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;

3) получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.



1 Конструктивно-технологический анализ детали

Деталь не имеет сложной конфигурации с узкими и длинными вырезами контура или очень узкими прорезами (b=28 мм>2S=4.0 мм). Внутренний контур состоит из круглых отверстий. Вырубка детали производится по всему контуру - сопряжения сторон наружного контура выполняется с закруглениями. Деталь не является длинной и узкой, поэтому вариант изготовления заготовки вырубкой обоснован.

Отверстия в детали можно реализовать пробивкой, так как они имеют большие размеры, чем минимально возможные (d=2,6 мм>0,8=1,6 мм).

Соблюдая ограничение по наименьшему расстоянию от края круглого отверстия до прямолинейного наружного контура (не менее S= 2.0).

Расстояние от краев круглых отверстий до прямолинейного наружного контура составляет:

с1 =

с2 =с3=

c4 =

1.1 Описание марки материала

Химический состав сплава, из которого изготавливаются, листы Д16АТ эквивалентен Д16АТ по ГОСТ 4784-97. Д16 - термоупрочняемый сплав, который можно облагородить до или после изготовления детали.

Таблица 1- Химический состав в % Д16АТ ( ГОСТ 4784-97).

Основные механические свойства сплава Д16АТ
Модуль упругости первого рода, E	6900 кг/мм2
Модуль упругости первого рода при температуре 100°C, E100°	6350 кг/мм2
Временное сопротивление разрыву, ?в	400 МПа
Напряжение при относительном растяжении 0,2%	28 кг/мм2
Напряжение при относительном растяжении 0,2% при температуре 100°С	26 кг/мм2
Напряжения смятия при относительной деформации 0,2%	35 кг/мм2
Коэффициент температурного расширения	23,8·10-6 1/град
Плотность	2,78 г/см3
Условный предел усталости при 108 циклов	10 кг/мм2

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. Основным экономическим признаком, от которого зависит решение вопроса экономической целесообразности того или иного варианта, является серийность производства.

Вариант 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 4-х отверстий, O 2,6мм и O 20 мм.

-гибка заготовки в штампе;

-доводка детали вручную.

-контроль.

заготовка деталь пресс гибка



2. Расчет технологических параметров

Определим размеры развертки детали:

L = lпр + lкр

где lпр -длина прямолинейных участков, мм;

Lкр -длина нейтрального слоя изогнутого участка, мм.

x = 0,46 -коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя ([1],таблица16).

Таким образом, ширина заготовки определится по формуле:

где n-количество участков;

?-угол изогнутого участка, град;

? - коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя [1];

S0 -толщина материала, мм.

lпр1 =а1+2h - 4S-4R2 = 82+2?32-4?2,0-4?3=126 мм;

lпр2 =b+h-S-2R2 = 28+32+20-2,0-2?3=56 мм.

L1 = lпр + lкр =126+12,2=138 мм;

L2 = lпр + lкр =56+6,1=62мм.

Размеры заготовки штамповки детали: 138х62 мм.



2.1 Расчет ширины полосы материала для изготовления заготовки

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:

b = 2,5 мм - величина перемычки между заготовками.

?ш =1,2 мм - односторонний (минусовый) допуск на ширину полосы ([1],таблица 144) .

Z=1мм - гарантийный зазор между полосой и направляющими штампа.

В зависимости от расположения заготовки на полосе, ширина полосы может быть следующая:

В1 = 138+2? (2,5+1,2)+1,5 = 150мм.

В2 = 62+2?(2,5+0,8)+1,0 = 70 мм.

2.2 Расчет шага расположения заготовок

По ГОСТу выбираем листы, габаритом 1000 ?2000 мм и 1500?2000. При изготовлении деталей гибкой, необходимо, по возможности, соблюдать правило, чтобы линия сгиба не совпадала с направлением проката листа (рисунок 2).

Шаг расположения заготовок на полосе составляет:

t = E+a,

где Е-размер вырезаемой детали ( вдоль полосы), мм;

а - перемычка между вырезами мм [ 1].

t1= 62+2,5 = 64,5 мм, t2 = 138+2,5 = 140,5 мм

а) б)

Рисунок 2 - Расположение полос при раскрое листа; а- вертикально, б-горизонтально.

Определяем количество заготовок, которое можно получить по вариантам а) и б).

Таблица 1 - 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	2000:150=13	1000:64,5=15	13х15=195
	б	1000:70=14	2000:140,5=14	14х14=196
1,5 ? 2,0	а	2000:150=13	1500:64,5=23	13х23=299
	б	1500:70=21	2000:140,5=14	21х14=294

2.3 Расчет коэффициента использования материала

Производим расчет коэффициента использования материала листов:

.



f- площадь вырубаемой заготовки ( без учета отверстий), мм2

m- количество заготовок из листа;

Ал -ширина листа, мм;

Вл -длина листа, мм.

f - площадь вырубаемой заготовки ( без учета отверстий), мм2.

f = 138?62-(123-45)?(62-28)=5904 мм2

Для разработки технологического процесса изготовления детали выбираем лист габаритом 1500х2000 и его раскрой по варианту а), для разработки технологического процесса изготовлений деталей.



3. Расчет усилия резки листа на полосы

Произведем подбор гильотинных ножниц исходя из усилий резания и ширины отрезаемой полосы. Усилие резания определяем по формуле:

,

где S0 = 2,0 мм - толщина материала;

=25 кгс/мм?,- сопротивление материала срезу;

- угол заострения ножей;

=1,3 - коэффициент, учитывающий затопление ножей, разброс толщины и механических свойств материала .

Ножницы для резки материала толщиной 2,5 мм , пределом прочности 50 кг/мм? и шириной реза 1600 мм по каталогу выбираем модель Н473А (ГОСТ 6282-52). Правильность их выбора проверяем по развиваемому усилию резания:

Таким образом, для техпроцесса можно рекомендовать гильотинные ножницы модели Н473 А ( ГОСТ 6282-52).

3.1 Определение усилия вырубки развертки детали и подбор пресса

Усилие резания материала при вырубке заготовок по наружному контуру определяем по формуле:

,

где L- длина контура, мм.

где - длина прямолинейных участков контура, мм;

- длина криволинейных участков контура, мм.

L =368+25=393 мм.

кН

Усилие снятия полосы с пуансона:

Рсн1=Ксн ? Р ,

где Ксн = 0,12 - для штампа последовательного действия (вырубка -пробивка [1], таблица 6].

Pсн1 =0,12 ? 196,5 = 23,5 кН

Усилие проталкивания заготовки через матрицу:

,

где - при вырубке на провал [1, страница 21];

n - количество заготовок, находящихся одновременно в цилиндрической шейке матрицы. Учитывая необходимость периодического ремонта - перешлифовки режущей кромки матрицы, принимаем n=3:

Pпр1 =0,1?196,5?3 = 58,9 кН

Усилие резания при пробивке 4-х отверстий:

P2 = 2??S0 ??cр = 2?3,14? ( 4 ?2,6+20 +14)?2,0?25 =139,4 кН.

Усилие снятия заготовки с пуансона:

,

где Ксн - для многопуансонного пробивного штампа [1,таблица 6]

Рсн2 =0,12?139,4 = 16,7кН

Усилие проталкивания отходов при пробивке отверстий:

Рпр2 = кпр ?Р2?3,

где кпр = 0,08 - при вырубке с обратным выталкиванием [1, страница 21] n=3.

Рпр2 = 0,1 ?139,4?3 = 41,8 кН

Общее усилие пресса, необходимое для выполнения этой операции, составит:

,

где =1,3 - коэффициент, учитывающий потери, затопление режущих кромок, разброс толщины и механических свойств материала и др.

Р? =1,3?(196,5+139,4+23,5+16,7+58,9+41,8)= 619 кН.

Произведем выбор пресса по каталогу оборудования [2] , в зависимости, от Р?, , величины рабочего хода ползуна, закрытой высоты и габаритов штампа в плане.

При этом условно принимаем следующее:

-рабочий ход ползуна должен быть не менее 5-10 толщина материала 10….20 мм,

-закрытая высота штампа Нзакр =150?S0 =150?2,0=300 мм

-габариты штампа в плане( 250….300)?2,0? (350….400)

2,0/ (600?800) мм.

По каталогу оборудования [2] выбираем пресс КД2330 (усилие пресса Р=1000 кН, ход ползуна h=32…130 мм, габариты стола пресса 630?950 мм, закрытая высота штампа Нзак= 340мм)



4. Определение усилий гибки

По справочнику ?B =200МПА ( [1], таблица 22).

Формула для расчета этого параметра имеет следующий вид:

P=2,5?B?S0 ??B ?k2- для двухугловой гибки

P=1,25?B?S0 ??B ?k2- для одноугловой гибки

P-усилие гибки;

где В - длина линии гиба,

к = 0,1- коэффициент, учитывающий изгиб листа при резке, неравномерность механических свойств и толщены материала, притупления режущих кромок ножей [1].

P1=2,5?28?2.0 ?200?0.1=2,8 кН.

P1=1,25?28?2,0 ?200?0,1=1,4 кН.

P?=Р1 +Р2 = 2,8+1,4=4,2 кН.

Для выполнения операции гибки, выбираем пресс в зависимости от параметров, указанных в п. 4, при этом условно принимаем:

-Рабочий ход ползуна не менее 2-х высот детали, т.е. 32мм,

-Закрытая высота штампа Нзак 3?3296 мм;

-Габариты штампа в плане -3А?3В= 3?82 х 3?28=24 х84мм.

По каталогу оборудования [2] выбираем пресс RL2122 (усилие пресса Р= 160 кН , ход ползуна h= 32 мм , габариты стола пресса 500 х380 мм = 250мм).



5. Расчет параметров пружинения материала

Радиус закругления пуансона, учитывающий от пружинивание заготовки после ее гибки, определим по формуле:

,

- внутренний радиус детали,

- модуль упругости материала,

Угол пружинения материала после снятия внешней нагрузки:

Таким образом, в технических условиях на проектирование гибочного штампа необходимо задать радиус закругления пуансона 2,93 мм , а угол сопряжения рабочих кромок пуансона ?пуансона = 89,2?.



Список использованной литературы

Л.А. Штамповые стали для холодного деформирования. Издательство Металлургия, Москва, 1966 -365 с.

Справочное пособие. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. М.: Машиностроение, 1973-258 с.

В.В Уваров., Носова Е.А. Структура и свойства листовых сталей для холодной штамповки: Учеб. пособие / Под общ. ред. Ф.В Гречникова , Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2004-73 с.

M.E Зубцов. Листовая штамповка. -Л.: Машиностроение, 1980. - 432с.

В.П Романовский. Справочник по холодной штамповке. -Л: Машиностроение, 1971. -782с.

В.П. Попов. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 280 с.

Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. Т. 4 Листовая штамповка / Под. ред. Матвеева А.Д.; Ред. совет: Семёнов Е.И. и др. - М.: Машиностроение, 1985 - 1987. - 544 с.: ил.

Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка / Под общ. ред. Рудмана Л.И. - М.: Машиностроение, 1988. - 496 с.

Размещено на Allbest.ur