Разработка технологического процесса изготовления детали в заготовительно-штамповочном производстве

Разработка технологического процесса изготовления детали в заготовительно-штамповочном производстве

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:

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

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

) 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).

.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, Ø 2,6мм и Ø 20 мм.

гибка заготовки в штампе;

доводка детали вручную.

контроль.

заготовка деталь пресс гибка

2. Расчет технологических параметров

Определим размеры развертки детали:

 = 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;

φ-угол изогнутого участка, град;

χ - 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;пр2 =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:

 = 2,5 мм - величина перемычки между заготовками.

Δш =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 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:

 = 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.

.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/мм²,- 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/мм² 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).

.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];- 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 = 2π×S0 ×σcр = 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)

,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 σB =200МПА ( [1], таблица 22).

Формула для расчета этого параметра имеет следующий вид:

=2,5×B×S0 ×σB ×k2- для двухугловой гибки

P=1,25×B×S0 ×σB ×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 αпуансона = 89,2º.

Список использованной литературы

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

3.   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.

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

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

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

7.   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.

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