Разработка технологического процесса

Вторая часть к диплому «Технологические требования к конструкции штампованных деталей». Первую ищите на том же сайте, под таким же названием, вместе не помещаються J

Конструирование штампов.

3.2.5.1. Штамп для вытяжки..

Расчет исполнительных размеров рабочих частей пуансона и матрицы вытяжного штампа ([1], стр. 410, табл. 195).

Вытяжка деталей с допуском по наружному размеру:

L_м = (L - D)⁺^dм; L_п = (L - D - Z)_-_dп (3. 25), (3. 26)

где d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,14 ([1], стр. 411, табл. 196);

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,09 ([1], стр. 411, табл. 196);

Z – величина зазора, Z = S + d,

где d - верхнее отклонение допуска на толщину материала

d = 0,1S, тогда Z = 1,65 мм

1) Размер 692,5_-0,8 ® D = 0,8

L_м = (692,5 – 0,8)^+0,14 = 691,7^+0,14 мм,

L_п = (692,5 – 0,8 – 1,65)_-0,09 = 690,05_-0,09 мм

2) Размер 284_-0,8 ® D = 0,8

L_м = (284 – 0,8)^+0,14 = 283,2^+0,14 мм,

L_п = (284 – 0,8 – 1,65)_-0,09 = 281,55_-0,09 мм

Вытяжка деталей с допуском по внутреннему размеру (ребра жесткости):

L_м = (L + Z)⁺^dм; L_п = L_-_dп (3. 27), (3. 28)

1) Размер 460^+0.8 ® D = 0,8

L_м = (460 + 1,65)^+0,14 = 461,65^+0,14 мм,

L_п = 460_-0,09 мм

2) Размер 15^+0.8 ® D = 0,8

L_м = (15 + 1,65)^+0,14 = 16,65^+0,14 мм,

L_п = 15_-0,09 мм

Остальные элементы деталей высчитываются аналогично.

3.2.5.2. Штамп для гибки.

Расчет исполнительных размеров рабочих частей пуансона и матрицы гибочного штампа:

Поскольку заданы внутренние радиусы гиба, изготовляется пуансон по заданным размерам детали с допуском на изготовление пуансона d_п = 0,09

L_п = L_-_dп (3. 29)

Матрица пригоняется к пуанону с требуемым размером

Z = 1,65 мм

R_п = 450_-0,09

R_м = (450 - 1,65)^+0,14 = 448,35^+0,14 мм

Деталь «Крышка».

Деталь типа Крышка изготовляется из материала Лист АМГ6 М – 1,5 ГОСТ 21631 – 76, толщина материала S = 1,5 мм.

Материал – алюминий.

рис. 3.10. Эскиз детали.

3.3.1. Анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали. ([1], стр. 280-281)

1. Радиусы закруглений у дна должны быть

r ³ (2 ¸ 4) S = (2 ¸ 4)1,5 = 3¸6 мм. В нашем случае R = 40 мм, что удовлетворяет условию.

2. Наименьшие радиусы пробиваемых отверстий должны быть не менее S, то есть 1,5 мм.

3. Расстояние от стенки до края отверстия с ³ r + 0,5S = 40 + 0,75 = 40,75 мм.

Исходя из изложенных ранее технологических требований делаем вывод, что деталь технологична и ее изготавливать возможно методом холодной штамповки.

3.3.2. Определение формы и размеров заготовки. Расход материала. ([1], стр. 284)

Основным правилом для определения размеров заготовок при вытяжке является равенство объемов заготовки и детали, так как в процессе пластической деформации объем металла остается постоянным.

Для определения ширины полосы и шага вырубки необходимо определить наименьшую величину перемычки ([1], стр. 292, табл. 139), при S = 1,5 мм, а = в = 1,4 мм.

Таким образом, можем принять размеры перемычки 1,5 мм для удобства изготовления и простоты расчетов.

Вместо вычисления диаметра заготовки мы разбиваем деталь на элементарные части.

Диаметр заготовки определяем разбив деталь на элементарные части ([1], стр. 92, табл. 31):

1) F₁ = p d h = p 2R h = p ´ 2 ´ 270 ´ 30 = 50868 мм² (3. 30)

рис. 3.11. Отдельный элемент детали.

2) F₂ = p (dL + 2rh) (3. 31)

рис. 3.12. Радиусы закруглений дна.

L = 0,017 r a = 0,017 ´ 40 ´ 64 = 43,52 мм, тогда

F₂ = p (200 ´ 43,25 + 2 ´ 40 ´ 34) = 35871,36 мм²

3) F₃ = p d h (3. 32)

Причем с учетом технологического припуска h = 4 + 10 = 14 мм

F₃ = p ´ 280 ´ 14 = 12308,8 мм²

Тогда по формуле ([1], стр. 98):

D_д = 1,13 , (3. 33)

где F_p – сумма расчетных площадей вытянутой детали;

b - коэффициент увеличения поверхности, b = 1

D_д = 1,13 = 355,6 мм

Находим ширину полосы по формуле ([1], стр. 296):

B = D + 2 (b + D_ш) + Z, (3. 34)

где D_ш – односторонний допуск на ширину полосы ([1], стр. 297, табл. 144), D_ш = 1,2 мм;

Z – гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной шириной полосы ([1], стр. 297, табл. 143), Z = 1,5 мм

В = 355,6 + 2 (1,5 + 1,2) + 1,5 = 362,5 мм

Оценку экономичности производим при помощи коэффициента раскроя ([1], стр. 287):

к_р = (f n / B h) 100%, (3. 35)

где f – площадь поверхности детали, f = 99048,16 мм²;

h – шаг вырубки, h = D + a = 355,6 + 1,5» 357 мм

к_р = (99048,16 ´ 1 / 357 ´ 362,5) 100% = 76,5%

Величина полезного использования металла определяется общим коэффициентом использования ([1], стр. 290) по формуле:

к_и = , (3. 36)

где m – количество деталей, полученных из листа,

A ´ C – размеры листа, A ´ C = 1500 ´ 3000 мм, ГОСТ 19903 – 74.

Из листа получаем 8 полос, из полосы получаем 4 детали.

m = 8 ´ 4 = 32 детали

к_и = = 70,4%

Концевые отходы (полосы шириной 96 и 72 мм) используются для изготовления деталей в цехах средней и мелкой штамповки.

Разработка технологического процесса.

Технологический процесс:

1. Резка листа на полосы. Ножницы гильотинные.

2. Штамповка. Вырубка.

3. Штамповка. Вытяжка. Так как m = d / D = 280 / 355,6 = 0,78 вытяжку производим за один переход.

4. Штамповка. Пробивка отверстия диаметром 60 мм.

3.3.4. Выбор оборудования. Расчет усилия пресса.

3.3.4.1. Усилие для вырубки.

Операция вырубка заготовки диаметром 355,6 мм:

Усилие среза ([1], стр. 16):

Р_ср = L S s_ср, (3. 37)

где s_ср – сопротивление срезу, s_ср = 7 кг / мм²;

S – толщина детали, S = 1,5 мм;

L – периметр среза, L = p d = p 355,6 = 1116,58 мм;

Р_ср = 1116,58 ´ 1,5 ´ 7 = 11724,1 кгс

Полное усилие вырубки составляет

Р = 1,3 Р_ср = 1,3 ´ 11724,1 = 15241,37 кгс (3. 38)

Выбираем пресс усилием 16 т. с.

Штамп устанавливается на 16 т. с. пресс модели - КД 23221 – пресс одно-кривошипный открытый простого действия двухстоячный наклоненный:

Номинальное усилие на внутреннем ползуне пресса, кН	160
Ход, мм	5…55
Число ходов в минуту	160
Число одиночных ходов в минуту	50
Габаритные размеры 1100 ´ 1130 ´ 1865

3.3.4.2. Усилие для вытяжки.

Определяем усилие вытяжки ([1], стр. 172):

Р_в = p d S s_в K, (3. 39)

где К – коэффициент вытяжки при m = 0,78 К = 0,5;

d – диаметр детали;

S – толщина материала;

s_в = 11 кгс / мм²

Р_в = p ´ 280 ´ 1,5 ´ 11 ´ 0,5 = 7253,4 кг

Исходя из конструктивных особенностей пресса, величины хода, размеров рабочего стола, выбираем пресс усилием 40 т. с.

Штамп устанавливается на 40 т. с. пресс модели КД2126К – пресс одно-кривошипный с С-образной станиной простого действия:

Номинальное усилие на внутреннем ползуне пресса, кН	400
Число ходов ползуна в минуту в автоматическом режиме	140
Число ходов ползуна в минуту в одиночном режиме	50
Ход ползуна, мм	10…80
Наибольшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении при наибольшем ходе, мм	280
Мощность электродвигателя, кВт	4,5

3.3.4.3. Усилие для пробивки отверстия.

Усилие пробивки отверстия диаметром 60 мм:

Р_ср = L S s_ср = p ´ 60 ´ 1,5 ´ 7 = 1978,2 кг (3. 40)

Полное усилие пробивки:

Р = 1,3 Р_ср = 1,3 ´ 1978,2 = 2571,66 кг (3. 41)

3.3.5. Конструирование штампов.

3.3.5.1. Штамп для вырубки.

Расчет исполнительных размеров рабочих частей пуансона и матрицы вырубного штампа ([1], стр. 408):

Вырубка наружного контура размером 355,6_-1:

D_м = (D - D)⁺^dм; D_п = (D - D - Z)_-_dп, (3. 42), (3. 43)

где d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,03 ([1], стр. 409, табл. 194);

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,02 ([1], стр. 409, табл. 194);

Z – величина двустороннего зазора, Z = 0,1 мм;

D - допуск на изготовление диаметра, D = 1

D_м = (355,6 – 1)^+0,03 = 354,6^+0,03 мм,

D_п = (355,6 – 1 – 0,1)_-0,02 = 354,5_-0,02 мм

3.3.5.2. Штамп для пробивки.

Пробивка отверстия диаметром 60_+0,74:

d_м = (d + D + Z)⁺^dм; d_п = (d – D)_-_dп (3. 44), (3. 45)

d_м = (60 + 0,74 + 0,1)^+0,03 = 60,84^+0,03 мм

d_п = (60 – 0,74)_-0,02 = 60,74_-0,02 мм

3.3.5.3. Штамп для вытяжки.

1) Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы с допуском по внутреннему контуру диаметр 277^+1,3:

d_м = (d + Z)⁺^dм; d_п = d_-_dп, (3. 46), (3. 47)

где Z – зазор между пуансоном и матрицей ([1], стр. 183), Z = S + d,

где d - верхнее отклонение допуска на величину материала, при S = 1,5 мм, d = 0,15 мм Z = 1,5 + 0,15 = 1,65 мм;

d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,14;

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,09

d_м = (277 + 1,3)^+0,14;

d_п = 277_-0,09

2) Оптимальное значение радиуса закругления вытяжной кромки матрицы ([1], стр. 179), при относительной толщине вытяжки (S / D) 100 = 0,42:

r_м = 8 S = 8 ´ 1,5 = 12 мм

Деталь «Пластина».

Деталь типа Пластина изготовляется из материала сталь 3, толщина листа S = 6 мм.

рис. 3.13. Эскиз детали.

3.4.1. Анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали. ([1], стр. 280-281)

Исходя из технологических требований делаем вывод, что деталь технологична и ее изготовление возможно путем холодной штамповки.

3.4.2. Определение формы и размеров заготовки. Расход материала. ([1], стр. 284)

Для определения ширины полосы и шага вырубки необходимо определить наименьшую величину перемычек ([1], стр. 292, табл. 139), при S = 6 мм, а = b= 3,5 мм.

рис.3.14. Раскрой материала.

Исходя из этого ширина полосы определяется по формуле ([1], стр. 296):

В = L + 2 (b + D_ш) + Z, (3. 48)

где D_ш – односторонний допуск на ширину полосы ([1], стр. 297, табл. 144), D_ш = 3 мм;

Z – гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной шириной полосы ([1], стр. 297, табл. 143), Z = 1,5 мм

В = 347 + 2 (3,5 + 3) + 1,5 = 361,5 мм

Выбираем полосу шириной 362_-1 мм.

Оценку экономичности производим посредством коэффициента раскроя ([1], стр. 287):

к_р = (f n / B h) 100%, (3. 49)

где f – площадь поверхности детали, для определения площади поверхности детали разобьем ее на элементарные части:

f = F – f₁ – f₂ – f₃ – f₄ – f₅ = 347 ´ 210 – (54 ´ 172) / 2 - 86 ´ 12 – 84 ´ 6 – (100 ´ 100) / 2 - (98 ´ 70) / 2 = 58260 мм²;

h – шаг вырубки, h = 210 + 3,5 = 213,5 мм;

В – ширина полосы, В = 362 мм

к_р = (58260 ´ 1 / 362 ´ 213,5) 100% = 75,4%

к_и = , (3. 50)

где m – количество деталей, полученных из листа,

A ´ C – размеры листа, A ´ C = 1500 ´ 3000 мм, ГОСТ 19903 – 74;

рис. 3.15. Раскрой листа на полосы.

Из листа получаем 8 полос, из полосы получаем 7 деталей.

m =8 ´ 7 = 56 деталей

к_и = = 75,1%

Так как вырубка из полосы неудобна из-за тяжести полосы будем производить вырубку детали из карточки. Для уменьшения расхода материала будем изготавливать 2 детали из 1 карточки, тогда ширина карточки такая же как ширина полосы 362_-1 мм, а длина карточки 2 ´ 210 + 3,5 ´ 3 = 430,5 мм. Принимаем ширину карточки 431_-1 мм.

Тогда оценку экономичности производим общим коэффициентом использования:

к_и = , (3. 51)