Завдання

Розробити технологічний процес виготовлення деталі стаканчик з фланцем з латуні Л62 при партії штук. Сконструювати для розробленого технологічного процесу штампову оснащення.

Матеріал
Л62	64	150	60	8	10	1

Рисунок 1 - Креслення деталі

Реферат
У даній роботі необхідно розробити технологічний процес отримання деталі; проаналізувати напружено - деформований стан для вибраних процесів. Розрахувати розміри і форму заготовки, вибрати тип і вид розкрою, розрахувати технологічні параметри процесу (зусилля, роботу). Вибрати пресове обладнання та штампи для здійснення операцій. Визначити виконавчі розміри оснастки.
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС, КОЕФІЦІЄНТ ВИКОРИСТАННЯ МЕТАЛУ, ШТАМП, пуансони, матриці, ЗУСИЛЛЯ, напружено-деформований СТАН,

Зміст

Введення
1. Деформація матеріалу
1.1 Властивості штампувало матеріалу
1.2 Конструктивно-технологічний аналіз деталі
1.3 Аналіз напружено-деформованого стану та визначення «небезпечних» місць вогнища деформації
2. Технологічні розрахунки процесу
2.1 Визначення форм і розмірів заготовки
2.2 Вибір виду та типу розкрою листового матеріалу
2.3 Розрахунок кількості операцій т поопераційних розмірів
2.4 Розрахунок силових параметрів при вирубці заготовок
2.5 Розрахунок зусилля і роботи деформації
2.6 Встановлення ступеня суміщеності операцій
3. Проектування штампового оснащення
3.1 Виконання конструктивних розрахунків
3.2 Вибір пресового устаткування
3.3 Матеріали для деталей штампів
4. Технологічна карта порожнистої циліндричної деталі з фланцем
Список використаних джерел
Додаток
Специфікація

Введення

Холодна листове штампування (ХЛШ) полягає в отриманні деталей з листового матеріалу в штампах шляхом надання йому певної форми. Зазвичай штампування проводять в холодному стані, тому її називають холодного листового штампування. ХЛШ виготовляють деталі з листового і смугового прокату, отриманого холодної прокаткою, при цьому не відбувається істотної зміни товщини заготовки. Оскільки ХЛШ в переважній більшості випадків у холодному стані, то забезпечується висока точність розмірів і форм деталей, гарна якість поверхні.
Основною перевагою ХЛШ є: низькі трудомісткість і вартість продукції, що випускається; можливість виконання складних формозміни; достатня точність виготовлених деталей (заготівок); можливість отримання легких і міцних деталей при незначній витраті матеріалу; економічна витрата матеріалу і незначні відходи; висока продуктивність і універсальність пресового обладнання; можливість механізації і автоматизації та підготовки в короткі терміни штампувальником.
ХЛШ широко застосовується в машинобудівній, приладобудівній та інших галузях промисловості. Найбільшого поширення ХЛШ отримала у великосерійному і масовому виробництві, де великі масштаби випуску дозволяють застосовувати технічно більш досконалі, хоча й більш складні і дорогі штампи.
Успішному впровадженню ХЛШ сприяли теоретичні роботи радянських і зарубіжних фахівців, що дозволили зрозуміти фізичну сутність процесів штампування, управляти ними і створювати раціональну геометрію штампів.
До таких робіт слід віднести роботи А.А. Ільюшина, С.І. Губкіна, А.Д. Томленова, Л.А. Шофман, Е.А. Попова, М.В. Сторожева, Е. Зібель, Г. Закса та ін
За останні роки освоєно нові процеси штампування, інтенсифіковані раніше відомі процеси, ще більшу зв'язок з практикою отримала теорія (праці В. Т. Мещеріна, Б. П. Зворово, Є. М. Мошнін, А. М. Громовий).

1. Деформація матеріалу

1.1 Властивості штампувало матеріалу

Л62 - подвійна латунь, що представляє собою сплав міді з цинком.
Таблиця 1 - Хімічний склад латуні Л62

Марка
Л62	60,5-63,5	35,5-39,5	<0,08	<0,15	<0,05	<0,002

Таблиця 2 - Фізико-механічні властивості латуні Л62

Марка
Л62	42	11	49	66	56

Взаємодія міді з цинком при сплаву характеризується діаграмою стану, наведеної на малюнку 2.

Рисунок 2 - Діаграма стану

Діаграма стану складається в основному з п'яти простих перитектичних діаграм. За окремим гілкам ліквідусу з рідини кристалізується шість різних фаз: Латунь Л62 належить до області латуней.
Багата міддю фаза має грати міді (гранецентрированний куб) і є типовим твердим розчином заміщення, де частина атомів міді заміщається атомами цинку.
Гранична розчинність цинку в міді при кімнатній температурі складає 38-39% і практично не змінюється до температури , А потім з подальшим збільшенням температури зменшується і при температурі становить 32,5% цинку.
Фаза є також твердим розчином, але основою його служить хімічна сполука з гратами об'ємно-центрованого куба. Фаза при високих температурах має значну область гомогенності (від 37 до 57% Zn), проте з пониженням температури ця область значно звужується (45-49% Zn).
Кристалізація цієї латуні, згідно діаграми стану, протікає в одну стадію, причому починається і закінчується утворенням - Кристалів. У стані однорідного твердого розчину сплав знаходиться приблизно до температури , А потім при охолодженні відбувається розпад - Фази з виділенням - Кристалів.
Одночасно зі зміною складу фаз змінюється і кількісне співвідношення. Зі зниженням температури кількість - Кристалів збільшується, кількість - Зменшується.
При кімнатній температурі співвідношення між кристалами - І - Фаз визначається співвідношенням відрізків і , Тобто у структурі будуть переважати кристали - Твердого розчину.
Розмір і форма - Кристалів залежать від швидкості охолодження. При великій швидкості охолодження ці кристали мають витягнуту форму. При дуже повільному охолодженні або при застосуванні відпалу зерна - Твердого розчину беруть равноосная форму.

1.2 Конструктивно-технологічний аналіз деталі

При витяжці до конструкції листових штампових деталей, висувають такі технологічні вимоги:
1. Точність за розмірами, що характеризує зовнішній контур витягається деталі, залежить від:
- Точності виготовлення робочих деталей штампу і ступеня їх зносу;
- Зазору між пуансоном і матрицею;
- Распружініванія витягнутої деталі по виході з штампу.
2. Точність по висоті при витяжці деталей з гладкими стінками залежить від:
- Точності по товщині матеріалу;
- Точності виготовлення і ступеня зносу робочих частин витяжного штампу;
- Геометрії робочих частин штампа, тобто радіуса заокруглення кромки матриці, зазору між пуансоном і матрицею;
- Наявність або відсутність притиску, типу притиску і тиску;
- Якості та стану мастила;
- Точності установки заготовки щодо робочих частин штампа.
Якість поверхні деталей, одержуваних витяжкою, залежать від стану поверхні вихідного матеріалу та величини зазору. Внутрішня поверхня деталі, що стикається з пуансоном, зберігає якість вихідного матеріалу, а на зовнішній поверхні деталі залишаються сліди, що відображають вплив процесу витяжки на якість поверхні.
Основними видами браку при витяжці без навмисного утонения стінок є разностенность і косина, тріщини і обриви, неправильна висота витягається деталі, складки (гофри) і подряпини на бічній поверхні, кільцеві відбитки на поверхні деталі.
Косина і супутня їй нерідко разностенность виходять, якщо осі пуансона і матриці не збігаються, матриця встановлена ​​з перекосом щодо пуансона, неправильно встановлений фіксатор щодо матриці.
Тріщини і розриви з'являються внаслідок надмірної твердості металу, грубозернистої структури, нечистої або покритою корозією поверхні, неправильно підібраною мастила.
Якщо деталь після витяжки має висоту меншу, ніж задано за кресленням, то причинами цього може бути використання заготівлі, розмір якої менше запланованого, і надмірно великий зазор між пуансоном і матрицею.
Якщо ж висота деталі після витяжки більше, ніж це передбачено за кресленням, то причинами є використання розміру заготівлі більше від необхідного.
Причинами появи зморшок (гофрів) на боковій поверхні деталі є: недостатній тиск притиску і товщина заготовки; великий зазор між пуансоном і матрицею; нерівномірність товщини заготовки і т.д.
Подряпини і задираки на поверхні витягаємо деталей з'являються внаслідок налипання матеріалу заготовки на поверхню матриці, а також внаслідок дефектів на робочих поверхнях інструменту.

1.3 Аналіз напружено-деформованого стану та визначення «небезпечних» місць вогнища деформації

При витяжці плоска заготівля діаметром QUOTE , Переміщаючись під час витяжки, змінює, свої розміри і займає ряд проміжних положень. При цьому матеріал деформованої заготівлі в різних її частинах перебуває в різних умовах. У нашому випадку, при витяжці з притиском без стоншення матеріалу і з зазором, великим товщини заготовки, можна прийняти наступну схему напружено-деформованого стану.

Рисунок 3 - Схема напружено-деформованого стану окремих ділянок заготовки при витяжці ( - Напруги, - Деформація)
1. Дно частково утвореного полого циліндра - ковпака (елемент а) перебуває у плосконапряженном і об'ємно-деформованому стані.
2. Циліндричну частину порожнього тіла, що знаходиться в зазорі між матрицею і пуансоном (елемент б), можна вважати що знаходиться в лінійно-напруженому і плоско-деформованому стані.
Безпосередньо у донного заокруглення вироби (елемент с) у металі виникають напруги у вигляді двуосного розтягування і стиснення одновісного, що призводять до значного розтягування і стоншення стінок в цьому місці. Внаслідок цього поперечний переріз тіла тут є найменш міцним і найбільш небезпечним з точки зору відриву дна від стінок виробу. Це небезпечне перетин обмежує можливість максимального використання пластичних властивостей штампувало матеріалу.
3. Частина, що знаходиться на закругленні робочих крайок матриці (елемент д), відчуває складну деформацію, викликану одночасним просторовим вигином, найбільшим радіальним напругою і незначним тангенціальним стиском.
4. Частина заготовки, що знаходиться під притискним кільцем (елемент е), знаходиться в об'ємно-напруженому стані. Однак при досить сильному притиску можна вважати QUOTE . У площинах фланця заготовки виникають радіально-розтягують QUOTE і тангенціально-стискаючі QUOTE напруги, а в перпендикулярному до неї напрямі - осьові стискаючі напруги , Причому з огляду на невелику величини на практиці ними часто нехтують (при утворенні явного клинового перерізу у фланці ).
Радіально-напруження розтягу , Що викликають тиском пуансона біля краю заготовки, дорівнюють нулю; в міру віддалення від краю заготовки до центру матриці вони зростають, досягаючи найбільшої величини на вхідний кромці матриці.
Тангенціально-стискаючі напруги , Навпаки, у зовнішнього краю мають найбільшу величину, а в міру віддалення від краю заготовки значення їх зменшуються.

2. Технологічні розрахунки процесу
2.1 Визначення розмірів і форм заготовок
Основним правилом для визначення розмірів заготовок при витяжці є рівність обсягів заготівлі і готової деталі, тому що в процесі пластичної деформації обсяг металу залишається постійним.
У нашому випадку витяжка відбувається без стоншення матеріалу. Отже, визначення розмірів заготовок проводиться по рівності площ поверхні заготовки і готової деталі (з припуском на обрізку).
Для даного випадку витяжки заготовка має форму кола, діаметр якого знаходиться за формулою:
,
де - Площа поверхні готової деталі, ; - Сума площ окремих елементів поверхні деталі, .
Припуск на обрізку фланця вибирається залежно від діаметра фланця і відносного діаметра фланця , Отже . Розрахунки ведемо по серединній поверхні.
Розбиваємо заготівлю на 5 елементарних площ і знаходимо:



Рисунок 4 - Схема до визначення площі витягається деталі
Відносна товщина заготовки .
Відносний діаметр фланця .
Визначаємо кількість переходів при витяжці.
Розрахуємо коефіцієнт витяжки:

Витяжка здійснюється в кілька переходів, коефіцієнти витяжок для кожного переходу рівні: .
Розрахуємо діаметри і висоту заготівлі після кожного переходу:




Діаметр фланця приймає свої розміри після першої витяжки. Послідовність витяжки склянки з фланцем показана на рисунку 5.

Рисунок 5 - Схема переходів витяжки

2.2 Вибір виду та типу розкрою листового матеріалу

У цій роботі будемо розглядати витяжку з цілої стрічки. Цей спосіб більш економічний по витраті матеріалу.

Рисунок 6 - Схема розкрою в цілій стрічці ( - Величини перемичок від краю стрічки; - Діаметр вирубуваного гуртка)
Визначимо ширину стрічки. Фактичний розмір заготовки береться більше розрахункового на величину припуску (Береться за таблицею) на кільцевій відхід при вирізці: .
Фактична ширина кільцевого відходу буде дещо більше розрахункової величини внаслідок розтягування матеріалу при витяжці. Для однорядної витяжці в цілій стрічці: .
Крок подачі для витяжки в цілій стрічці: .
За даними розмірами вибираємо ГОСТ: стрічка ДПРНТ 1 × 220 НД Л62 ШТ. ГОСТ 2208-91.
Визначимо кількість деталей, одержуваних з одного рулону стрічки при її габаритних розмірах


Необхідна кількість рулонів 553. Коефіцієнт використання матеріалу:
.

2.3 Розрахунок кількості операцій та післяопераційних розмірів

1. Вхідний контроль рулону з розмірами 40000 × 220 × 1 (за ГОСТом 2208-91). Виробляється в лабораторії, де перевіряють хімічний склад і механічні властивості сталі. Робочими проводиться візуальний контроль рулонів. На рулоні не повинно бути вм'ятин, тріщин, подряпин, окалини, і слідів корозії. Поверхня рулону повинна бути рівною і чистою. Робочі виробляють 100% візуальний контроль зовнішнього стану поверхні металу і 5% завмер ширини смуги.
2. Витяжка.
3. Вирубка круглих заготовок ñ 195 мм.
Пункти 2 та 3 виконуються на суміщеному штампі.
4. Візуальний контроль робочими 100% і контроль ВТК.

2.4 Розрахунок силових параметрів при вирубці заготовок

Вирубується заготівля діаметром і товщиною , Двосторонній зазор . Вирубка відбувається зі зворотним виштовхуванням деталі і пружинним зніманням пуансона.
при ,

- Повне зусилля вирубки;




де:
Рр - розрахункове зусилля процесу вирубки;
Рпр - зусилля, необхідне для проштовхування деталі через матрицю;
Рсн - зусилля зняття смуги з пуансона;
Рб - зусилля стиснення буфера
S - товщина матеріалу
x - коефіцієнт, що визначається зі співвідношення Рр / Р.

2.5 Розрахунок зусилля і роботи деформації

На практиці набула застосування інженерна формула для визначення зусилля витяжки:

Найбільше зусилля гранично можливої ​​витяжки має бути менше зусилля, необхідного для розриву бічної стінки біля дна (небезпечне перетин).

Умова виконується, отже, розриву заготовки не відбудеться.
Умова притиску для першого переходу можна визначити з виразу:

Для подальших переходів воно дорівнює:

Повне зусилля витяжки:


Визначаємо роботу при витяжці:
.

2.6 Встановлення ступеня суміщеності операцій

Для виготовлення склянки з широким фланцем у стрічці будемо використовувати штамп послідовної дії. Послідовний штамп буде одночасно здійснювати дві операції витяжку циліндричних деталей з фланцем і вирубку готових деталей. Для подачі стрічки в штамп будемо використовувати крючковий механізм подачі. Стрічка кладеться на матрицю і підводиться по двох напрямних шпильках до упору. При зворотному ході повзуна кільце знімає з пуансона відштамповані деталь. Якщо деталь залишається в матриці, то в кінці зворотного ходу деталь викидається вниз виштовхувачем.

3. Проектування штампового оснащення

3.1 Виконання конструктивних розрахунків

Зазор між матрицею і пуансоном:
на першому переході ;
на другому переході ;
на третьому переході
Приймаються виконавчі розміри вирубного пуансона і матриці:

Витяжка деталі дана з заданим внутрішнім розміром. Визначимо виконавчі розміри витяжного штампу:
.

3.2 Вибір пресового устаткування

При виборі преса виходять з наступних міркувань:
1) тип преса і величина ходу повинні відповідати технологічній операції;
2) номінальне зусилля преса має бути більше зусилля, необхідного для штампування;
3) потужність преса повинна бути достатньою для виконання роботи, необхідної для даної операції;
4) прес повинен володіти достатньою жорсткістю, а для розділових операцій - також підвищеною точністю напрямних;
5) закрита висота преса повинна відповідати або бути більше закритою висоти штампа;
6) габаритні розміри столу і повзуна повинні давати можливість встановлення та закріплення штампів і подачу заготовок, а отвір у столі преса - дозволяти вільне провалювання штампованих деталей;
7) кількість ходів преса має забезпечувати досить високу продуктивність штампування;
8) у залежності від роду роботи має бути передбачена наявність спеціальних пристроїв і пристосувань;
9) зручність і безпеку обслуговування преса повинні відповідати вимогам техніки безпеки.
Таким чином, основними технічними параметрами для вибору преса є зусилля, робота, величина ходу, закрита висота і розміри столу преса.

У технологічному процесі використовуємо прес зусиллям 100 т.
В якості використовуваного преса використовується механічний прес КЕ2130.
Прес механічний призначений для застосування майже у всіх галузях промьшленно. Прес може бути оснащений пристроями для автоматичного штампування з рулонної стрічки, смуги і штучних заготовок. На вимогу замовника прес може оснащуватися пневматичної подушкою для виштовхування виробів і притиску заготовок.
Зусилля: 100 тонн
Регульований хід повзуна: 10 ... 130 мм
Частота безперервних ходів: 100 хв-1
Відстань між столом і повзуном в його нижньому положенні при найбільшому ході: 400 мм
Регулювання відстані між столом і повзуном: 100 мм
Розміри столу: 950х630 мм
Розміри повзуна: 400х370 мм
Відстань від осі повзуна до станини (виліт): 340 мм
Відстань між стійками станини у світлі: 400 мм
Товщина підштамповою плити: 100 мм
Потужність електродвигуна: 10 кВт
Шлях номінального зусилля до НМТ: 5 мм
Габаритні розміри: 1745х2360х3180 мм
Маса: 7840 кг.

3.3 Матеріали для деталей штампів

Правильний вибір матеріалу для штампів і умов їх термічної обробки є одним з основних факторів, що впливають на стійкість штампів.
При виборі матеріалу для деталей штампу необхідно враховувати масштаб виробництва (масове або серійне), характер штампувальної операції, розміри і форму штампувало деталі і властивості матеріалу, з якого виготовляється дана деталь. За інших рівних умов при масовому виробництві деталі штампів повинні виготовлятися з таких матеріалів, які могли б забезпечити максимальну продуктивність при високій стійкості штампів. Питання вартості штампа в цьому випадку не є домінуючим. В умовах же дрібносерійного виробництва, навпаки, слід застосовувати штампи спрощеної конструкції і з відносно дешевих матеріалів.

Таблиця 3 - Марки матеріалів і сталей, що застосовуються для виготовлення різних деталей штампу

Деталі штампа	Марка матеріалу		Твердість	Термообробка
	Основний	Замінник
Пуансон для вирубці	Х12Ф1	Р6М5	68-69	розжарювати до HRC 68-69
Матриця	В10А	У8А	58-60	розжарювати до HRC 55-60
Пуансон для витяжки	В10А	У8А	58-60	розжарювати до HRC 55-60
Плити штампів литі	Чавун СЧ 21-40 або СЧ 22-40	Сталеве лиття 30Л, 40Л	-	-
Плити штампів сталеві	Стали 40, 50	Ст. 5	-	-
Хвостовики	Стали 35, 40	Ст. 4 і Ст. 5	-	-
Колонки напрямні	У8А	10,15,20	55-60	1. Цементувати на глибину 0,5-1,0 мм, розжарювати до HRC 55-60. 2. розжарювати до HRC 55-60
Втулки напрямні	10,15	Ст. 2 -	55-60	1. Цементувати на глибину 0,5-1,0 мм, розжарювати до HRC 55-60.
Пуансонодержателі	35, 45	Ст. 5	-	-
Підкладки під пуансон	У8А	Ст. 2,10,15	50-55	1. Цементувати на глибину 0,5-1,0 мм, розжарювати до HRC 55-60. 2. розжарювати до HRC 55-60
Знімачі	Ст. 3	Сталь 25	-	-
Притиски, направляючі лінійки, виштовхувачі	40, 45	Ст. 5. Ст. 6	-	-
Упори	У8А	-	50-55	Розжарювати до HRC 50-55
Уловлювачі	У8А	В10А	50-55	Розжарювати до HRC 50-55
Штифти	У8А	Ст. 6	45-50	Розжарювати до HRC 45-50
Гвинти	40Х, 45	-	30-40	Розжарювати до HRC 30-40
Пружини	65Г, 60С2А	-	35-45	Розжарювати до HRC 35-45

Рекомендована твердість робочих деталей штампів після термообробки, HRC:
Пуансони витяжні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 58-60
Матриці витяжні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 58-60

Список використаних джерел
1. Романовський В.В. Довідник по холодній штамповці. - Л.: Машинобудування, 1979, 250 с.
2. Зубців М.Є. Листове штампування. - Л.: Машинобудування, 1980, 430 с.
3. Попов Е.А. Основи теорії листового штампування. - М.: Машинобудування, 1979, 520 с.
4. Аришенскій Ю.М. Холодна листове штампування. - Куйбишев, 1981.