МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ОРЛОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра: «Автоматизовані процеси і машини пластичної обробки матеріалів»
Розрахунково-пояснювальна записка
до курсового проекту
за курсом: Технологія листового штампування
на тему: Розробка технології та оснащення для виготовлення деталі «Планка»
Проектант студент гр. 41-Д
Керівник к.т.н., доцент
Орел 2008
Зміст
Завдання на курсовий проект .............................................. ..................................... 3
Анотація ................................................. .................................................. ............. 4
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... .. ... 5
1. Аналіз конструктивності форми і технологічності виготовлення елементів деталі операціями листового штампування ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... 7
2. Складання технологічної схеми штампування ... ... ... ... ... ... ... .... ... .. ... 8
3. Розробка схеми розкрою матеріалу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... 9
4. Визначення величини потрібного зусилля штампування по операціях і повного технологічного зусилля ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ..... 10
5. Вибір обладнання ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .... 12
6. Визначення центра тиску штампа ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
7. Розрахунок виконавчих розмірів пуансонів та матриць ... ... ... ... ... ... ... .... 15
8. Проектування технологічних і допоміжних деталей штампів .. 16
9. Розрахунок пуансона на міцність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 17
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .21
Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22
Завдання на курсовий проект
Студенту групи 41-Д Жаркова С.В.
Спеціальність 150201, факультету нових технологій і автоматизації виробництва
Тема проекту Розробка технології та оснащення для виготовлення деталі "Планка"
Вихідні дані для проектування Креслення деталі "Планка"
Зміст основних розділів пояснювальної записки у відповідності з методичними вказівками
Перелік графічних робіт Штамп для вирубки-пробивання-1л. Деталювальні креслення-2л.
Примечание_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата видачі
Термін здачі проекту
Керівник проекту І. І. Бурнашев__________________
Анотація
Курсовий проект виконаний на тему: «Розробка технології та оснащення для виготовлення деталі« Планка ». У ході виконання курсового проекту розроблені:
Оптимальна технологія виготовлення заданої деталі;
Комплект штампів для її виготовлення.
Крім цього дано аналіз технологічності конструкції деталі, розроблені технологічна схема штампування і схема розкрою матеріалу, визначена величина потрібного зусилля по операціях, проведено розрахунок виконавчих розмірів пуансонів і матриць, і розрахунок пуансона на міцність.
Введення
У загальному комплексі технології Машинобудування все зростаюче значення набуває обробка металів тиском, в тому числі листове штампування. Це один із способів обробки, при якому метал пластично деформується в холодному стані за допомогою штампів. Листове штампування застосовується для виготовлення найрізноманітніших деталей практично у всіх галузях промисловості пов'язаних з металообробкою.
Листове штампування являє собою самостійний вид технології, що володіє рядом особливостей:
високою продуктивністю;
можливістю отримання найрізноманітніших за формою і розмірами напівфабрикатів та готових деталей;
можливістю автоматизації і механізації штампування шляхом створення комплексів устаткування, що забезпечують виконання всіх операцій виробничого процесу в автоматичному режимі (у тому числі роторних і роторно-конвеєрних ліній);
можливістю отримання взаємозамінних деталей з високою точністю розмірів, без подальшої обробки різанням.
Сучасне холодноштампувальні виробництво розвивається по шляху вдосконалення традиційних і створення нових технологій і устаткування. При цьому намітилися тенденції створення холодноштампувального устаткування для великосерійного та масового виробництва автоматичних ліній і холодноштампувальні прес-автоматів та обладнання для дрібносерійного, серійного та одиничного часто переналагоджуваної виробництва холодноштампувального обладнання з числовим програмним управлінням, універсальних пресів, гнучких виробничих модулів з ЧПУ.
Метою даного курсового проекту є розробка технологічного процесу для виготовлення деталі, заданої керівником. Виконання курсового проекту дозволяє систематизувати, закріпити і розширити теоретичні знання, а також придбати досвід самостійного вирішення питань, пов'язаних з проектуванням робочого інструменту для холодного листового штампування.
Основним завданням даного проектування є розробка оптимальної технології виготовлення заданої деталі.
Етапи реалізації цього завдання:
аналіз технологічності конструкції деталі;
розробка технологічної схеми штампування;
розробка схеми розкрою матеріалу;
визначення величини потрібного зусилля по операціях;
вибір обладнання;
розрахунок виконавчих розмірів пуансонів і матриць;
розрахунок пуансона на міцність
1. Аналіз конструктивності форми і технологічності виготовлення елементів деталі операціями листового штампування
Під технологічністю слід розуміти таке поєднання конструктивних елементів, що забезпечує найбільш просте і економічне виготовлення деталей при дотриманні техніки та експлуатаційних вимог до них.
Основними показниками технологічності листових холодноштампувальні деталей є:
найменшу витрату матеріалу;
найменшу кількість і низька трудомісткість операції;
відсутність подальшої механічної обробки;
найменшу кількість необхідного обладнання та виробничих площ;
застосування прогресивних матеріалів;
найменшу кількість оснащення при скороченні витрат і термінів підготовки виробництва.
Загальним результативним показником технологічності є найменша вартість штампованих деталей.
Можливість формоутворення при розділювальних операціях визначається здібностями матеріалу заготовки змінювати форму під дією деформуючого зусилля і можливістю виготовлення робочих частин штампа здатних здійснити заданий формозмінення. Деталь отримуємо за дві операції: вирубка контуру, пробивка отворів. Конфігурація деталі проста.
Для досягнення якісних деталей при вирубці повинні дотримуватися певні вимоги по найменшому відстані отворів і пазів від краю деталі, а також мінімальні діаметри вирубуваних отворів.
Відстань між пробивають отвори, а також між краєм деталі і отвором більше мінімальних значень перемичок, за яких можна використовувати пробивання, тобто більше ніж таблиця 1 / 2 /.
Масштаб 5:1
Рис.1 Ескіз для аналізу технологічності форми деталі
2. Складання технологічної схеми штампування
Технологічна схема штампування включає в себе визначення розмірів плоскої заготовки, необхідної для виготовлення заданої деталі, визначення операцій для виготовлення деталі, їх якість і послідовність. Також оцінюється можливість суміщення операцій. Визначення типу штампу з урахуванням серійності виробництва.
У розглянутому випадку деталь згинанні не підлягає, тому всі розміри залишаємо без змін.
3. Розробка схеми розкрою матеріалу
Поняття розкрій включає в себе такі складові елементи, як розкрій листа і розкрій смуги. Мірою ефективності розкрою служить коефіцієнт використання металу.
Розкрій смуги повинен забезпечити: найкраща якість деталі, найкраще використання матеріалу, простоту конструкції штампа і найвищу стійкість його робочих частин, а також зручність і безпеку роботи на штампі. Економічність розкрою залежить від правильно вибраної величини перемичок. Ширина перемичок при вирубці (між деталями і по краях смуги) залежить від ряду чинників: товщини листа, властивостей матеріалу. типу штампу. Розмірів і форми вирубуваного контуру.
Розрахуємо ширину смуги
/ 2 /
де - Допуск на ширину стрічки (таблиця 1 / 2 /), мм;
- Ширина перемички, мм;
- Ширина смуги, мм;
- Розмір вирубуваних деталі, мм;
За ГОСТ 4986-70 вибираємо стрічку 12Х18Н9 (М)
Знаходимо коефіцієнт використання металу:
де - Коефіцієнт використання металу;
- Площа штампувало деталі,
; Площа
ширина стрічки,
;
- Крок подачі.
Рис.2 Ескіз схеми розкрою
4. Визначення величини потрібного зусилля штампування по операціях і повного технологічного зусилля
При вирубці і пробиванні, що потрібне для цих операцій зусилля залежить від габаритних розмірів вирубуваних деталі і отворів, що пробиваються, товщини і механічних властивостей штампувало матеріалу, зазору між пуансоном і матрицею форми і стану ріжучих крайок пуансона і матриці, способу видалення деталей і відходу застосовуваної мастила.
Для операції «вирубка деталі по контуру з пробивкой отворів застосовуємо інструмент з плоскими крайками.
Зусилля вирубки і пробивання визначаємо за формулою
/ 1 /
де - Зусилля вирубки, кН;
- Периметр вирубуваного контуру, включаючи отвір, мм;
- Товщина матеріалу, мм;
- Опір зрізу, МПа.
.
(Додаток 1 / 2 /)
При вирубці деталь залишається в матриці, а відхід щільно охоплює пуансон. У зв'язку з цим при робочому ході пуансона необхідно подолати не тільки опір вируке-пробивки, а й опір сил тертя, що виникають при переміщенні деталі щодо матриць, а також опір сил тертя на контактній поверхні пуансону і відходу металу. У цьому випадку зусилля преса
/ 1 /
Зусилля для зняття з пуансона смуги і проштовхування деталі через матрицю
приймаються у відсотках від зусилля вирубки
де = 0,03 (за таблицею 11 / 2 /) - коефіцієнт зусилля зняття.
де = 0,02 (за таблицею 11 / 2 /) - коефіцієнт проштовхування деталі (відходу) після штампування.
Фактичне зусилля береться більше розрахункового зусилля і приймається з поправочних коефіцієнтів 1,3 / 1 /, що враховує наявність побічних явищ - нерівномірність товщини матеріалу, затуплення ріжучих крайок і т.д.
Отже:
5. Вибір обладнання
Прес для здійснення заданого технологічного процесу листового штампування повинен відповідати наступним вимогам:
мати у своїй структурі стільки виконавчих механізмів, скільки потрібно для забезпечення необхідних маніпуляцій над заготівлею;
розвивати зусилля, необхідне для деформування заготовки;
мати відповідні швидкісні параметри;
мати необхідні розміри штампового простору;
величина ходу робочих органів повинна бути достатньою;
забезпечувати необхідну точність штампування;
мати необхідні розміри елементів кріплення;
відповідати серійності виробництва.
При виборі типу процесу вирішальними обставинами є характер операції і виробництва. Найбільш універсальними є кривошипні преси, на яких можна робити практично будь-які операції холодного штампування - вирубку, пробивання, згинання, необхідну витяжку, надсічку. Для операції «Вирубка деталі по контуру з пробивкой отворів» вибираємо прес однокривошипний простої дії відкритий КІ2128
Таблиця 1. Характеристики преса
маса
4400
розмір
1009-1990-2535
потужність
6,3
макс. швидкість шпинделя
600
хв. швидкість шпинделя
350
Частота ходів повзуна безперервних, 1/хв
72
Відстань між столом і повзуном, мм
320
Хід повзуна, мм
130
Номінальне зусилля, кН
63
6 Визначення центра тиску штампа
Для правильної врівноваженої роботи штампа необхідно вирізати контур розташувати на матриці таким чином, щоб центр тиску збігався з віссю хвостовика (рис.3). В іншому випадку в штампі виникають перекоси, несиметричність зазору, знос направляючих, швидке притуплення ріжучих крайок, а потім і до поломки штампа. Знаходження центру тиску штампа має сенс головним чином для складних вирубних, многопуансонних пробивних і послідовних комбінованих штампів. Існує два способи знаходження центру тиску штампу: 1) графічний; 2) аналітичний.
Аналітичний спосіб знаходження центру тиску штампа заснований на рівності моменту рівнодіючої декількох сил сумі моментів цих сил щодо однієї і тієї ж точки. Складаємо рівняння рівності моментів щодо обох осей.
Рівняння моментів щодо осі Х:
; (6.1)
Рівняння моментів щодо осі Y:
, (6.2)
де Х - шукане відстань від осі 0Y до центру тиску;
Y - шукане відстань від осі 0Х до центру тиску;
х1, х2 - відстані від осі 0Y до центру ваги фігури;
у1, у2 - відстані від осі 0Х до центру ваги фігури;
Р1, Р2 - зусилля вирубки кожної фігури. При розрахунку замість зусиль вирубки слід підставляти довжину відповідного контуру.
мм,
мм.
Рис.4 - Ескіз центру тиску штампа
7 Розрахунок виконавчих розмірів пуансонів і матриць
При визначенні виконавчих розмірів пуансонів та матриць для розділових операцій слід виходити з розмірів штампувало деталі, її точність і характеру зносу штампа.
Розміри контуру штампувало деталі і отворів в ній визначається розмірами оформляє частини штампу, тобто матрицею при вирубці і пуансона при пробиванні. Для отримання штампувало вироби із заданим ступенем точності необхідно передбачити правильний вибір зазорів і допусків на робочі розміри інструмента.
Виконавчі розміри пуансонів та матриць вирубного штампа визначаємо виходячи з розташування поля допуску щодо номінального розміру деталі і спільного їх виготовлення.
Вирубка:
;
(7.1)
де - Виконавчі розміри матриці і пуансона;
- Припуск на знос пуансона (таблиця 13 / 2 /);
,
- Граничне відхилення виконавчого розміру матриці і пуансона (таблиця 13 / 2 /);
z - нормальний зазор між матрицею і пуансоном.
По таблиці 13 / 2 / для 14 квалітету знаходимо значення Пі. По таблиці 14 / 2 / при УСР = 290 МПа, s = 0,6 знаходимо значення зазорів z. По таблиці 15 / 2 / знаходимо поля допусків для матриці і пуансонів ,
малюнок 5,6.
Пробивання:
;
(7.2)
Отвір
Æ 3 мм
R0.6 мм
Довжина паза:
Ширина паза:
8. Проектування технологічних і допоміжних деталей штампів
Проектування матриць
Форма матриці визначається формою і розмірами штампувало деталі. Розміри круглої матриці орієнтовно визначають виходячи з розмірів її робочої зони. Розміри робочої зони:
Ар х BР = 24 х 30
Розміри матриці приймаємо діаметр матриці D = 64мм.
Висоту штампа Нм знаходимо за формулою:
де Рф - фактична сила вирубки, кН
мм,
округляємо значення до найближчого з стандартного ряду Нм = 10мм.
Форму робітників і провальних отворів в матриці для пробивання і вирубці приймаємо по Табл.22 / 3 /
Конструювання знімача
Нерухомий знімач призначений для знімання відходу і стрічки з пуансона, виконується з отворами, що повторюють контур відповідного пуансона з зазором, що визначаються за табл.28 / 3 /. Найбільший двосторонній зазор zc між знімачем і пуансоном zc = 0,9 мм. Якщо зазор буде більше, стрічка буде застрягати в зазорі. Товщина знімача становить 10мм, зазор між знімачем і матрицею 2мм - відповідає висоті направляючих планок.
9. Розрахунок пуансона на міцність
Перевірочного розрахунку на міцність підлягають в основному найбільш навантажені пробивні пуансони невеликих розмірів.
Розраховуємо на міцність пуансон для пробивання отвору Æ 3 мм.
Матеріал пуансона - Сталь У8А Твердість 58 ... 61HRC
Найменший перетин пуансона-Æ 3 мм.
Розрахунок пуансона на стиск в найменшому перетині
/ 3 /
де - Зусилля пробивки, Н;
- Площа найменшого поперечного перерізу пуансона,
;
- Допустиме напруження на стиск, МПа, для сталі - 2500МПа.
/ 3 /
де - Товщина матеріалу, мм;
- Довжина контуру пробивають отвори, мм;
- Опір зрізу
= 290МПа
Н
Т. к. на практиці може мати місце неточність виготовлення штампу і деякий зсув осі пуансона штампа відносно осі матриці, в результаті чого з'явиться згинальний момент, то слід додатково перевірити пуансон на напругу від вигину в близи посадкової його частини.
Прийнявши величину зміщення пуансона дорівнює половині зазору між матрицею і пуансоном штампа
, Напруга вигину визначаємо за формулою
/ 3 /
де
;
- Момент опору пуансона,
.
Тоді сумарні напруги
Порівнюючи отримане дійсне напруга , Що виникає в пуансоні з допустимим
, Можна зробити висновок, що при
,
даний пуансон відповідає умові міцності на стиск.
Визначимо яку найбільшу довжину пуансона можна прийняти при конструюванні штампа. Для штампа з направляючою плитою вільна довжина пуансона визначається виходячи з третьої розрахункової формули по Ейлера
де Е-модуль пружності, ;
еквівалентний момент інерції, , Який визначається поперечним перерізом пуансона;
n-коефіцієнт запасу. n = 3.
.
Вільна довжина пуансона повинна бути менше критичної, т. е. .
Висновок
У даному курсовому проекті розглядаються особливості холодного листового штампування, її переваги та недоліки, розроблений технологічний процес виготовлення деталі - скоба, спроектований штамп у якому поєднані всі операції з виготовлення заданої деталі. Особливість даного курсового проекту в тому, що був виготовлений маловідходних розкрій матеріалу, який дозволяє найбільш ефективно використовувати матеріал.
Виконання курсового проекту дозволило систематизувати, закріпити і розширити теоретичні знання, а також придбати досвід самостійного вирішення питань, пов'язаних з проектуванням технологічного процесу і конструюванням робочого інструменту для холодного листового штампування.
Список використаних джерел
Довідник конструктора штампів, Під редакцією Л.І. Рудман. - М.: Машинобудування, 1988 р.
В.П. Романовський, Довідник з холодного листового штампування, - Л.: Машинобудування, 1979 р.
Зубців М.Є., Листове штампування: Підручник для студентів вузів, які навчаються за спеціальністю "Машини і технології обробки матеріалів тиском", 3-е изд., Перераб. і доп. - Л.: Машинобудування, 1980 р. - 432 с.
Основні вимоги до текстових документів ГОСТ 2.105.95 - М.: Видавництво стандартів 1996
Звіт про науково-дослідній роботі. Структура і правила оформлення ГОСТ 7.32.-91-М.: Видавництво стандартів 1996
Ануров В.І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3-х т. Т. 1. - 5-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1980. -728с.
Ковальсько-пресове обладнання, яке випускається в 1992-1993рр. Номенклатура. кат. / НУО "ЕНІКмаш" - М.