Разработка технологии листовой штамповки детали Шайба

Площадь.m3d

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Омский государственный технический университет
03.01 "Машиностроение
Кафедра "Машиностроение и материаловедение
Секция "Машины и технология обработки металлов давлением
на тему: Разработка технологии и конструирование инструмента листовой штамповки
по дисциплине "Технология листовой штамповки
Пояснительная записка
КП-02068999-22-М-142-11
Руководитель работы:
к.т.н. доцент Маркечко И.В.

Чертеж детали.cdw

Штамп вырубки-пробивки.cdw

Номинальное усилие кН
Число ходов ползуна в мин
Наибольшее расстояние между столом и ползуном
в его нижнем положении при наименьшей длине шатуна мм
Регулировка расстояния между столом и ползуном мм
Толщина подштамповой плиты мм
Неуказанные посадки пуансонов штифтов грибкового упора
Работать в режиме одиночных ходов с двуруким включением
Смазывать колонки и втулки 1 раз в смену солидолом
синтетическим ГОСТ 4366-76.
Технологическое усилие кН
Б-ПН-25х700х1000 ГОСТ 19904-90
Деталь после данной операции
Характеристика пресса

Площадь без отверстия.m3d

Записка.docx

Разработка технологии листовой штамповки детали «Шайба».
1 Чертеж детали анализ технологичности.
Под технологичностью понимают совокупность свойств и конструктивных элементов которые обеспечивают наиболее простое и экономичное изготовление деталей (в условиях данной серийности производства) при соблюдении эксплуатационно-технических требований к ним.
Эксплуатационно-технические требования к листовым штампованным деталям:
) полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации детали;
) обеспечение требуемой прочности и жесткости при минимальном расходе металла;
)обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости;
)соответствие специальным физическим химическим или техническим условиям.
К основным показателям технологичности относятся:
)наименьший расход материала;
)наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;
)отсутствие последующей механической обработки;
)наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;
)наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства;
)увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.
Основные технологические требования к конструкции детали получаемой вырубкой и пробивкой:
)наименьшие размеры пробиваемых круглых отверстий для стали 15 при обычной пробивке свободным пуансоном составляет S.
)наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного контура должно быть не менее 14S.
)наименьшее расстояние между отверстиями при одновременной их пробивке должно быть равно b=12S.
Деталь «Шайба» удовлетворяет всем перечисленным выше технологическим требованиям так как наименьшие размеры пробиваемых круглых отверстий в детали больше толщины материала в несколько раз.
Основные технологические требования к конструкции детали получаемой гибкой:
)наименьший относительный радиус гиба при котором не происходит разрушение материала для стали 45 составляет 05.
)расстояние от наружной поверхности согнутой детали до отверстия в полке должно быть таким чтобы исключалось искажение отверстия т.е. е1≥s+11r. В противном случае отверстие следует пробивать после гибки.
Деталь «Шайба» удовлетворяет всем перечисленным выше технологическим требованиям так как наименьшие относительный радиус гиба равен 25; расстояние от наружной поверхности согнутой детали до отверстия в полке 221≥s+11r=25+113=58 мм.
Деталь имеет сложную форму (рис.1) поэтому для получения наибольших коэффициентов раскроя и использования материала необходимо правильно выбрать размеры листа и схему раскроя для изготовления необходимой заготовки.
Рис.1 Чертеж детали.
2 Обсуждение возможных вариантов изготовления детали и выбор наиболее рационального.
Совмещение нескольких операций в одном штампе (например гибки и вырубки-пробивки) осложнило бы процесс штамповки операции стали бы более трудоемкими. Ввиду того что годовой выпуск нашей продукции составляет 20000а это мелкосерийное производство не имеет смысла изготавливать сложный штамп. Это будет экономически неэффективно и более трудоемко. Имеет смысл изготовить два штампа. Штамп вырубки–пробивки и гибочный штамп.
Как уже говорилось деталь «шайба» имеет сложную конфигурацию поэтому ее можно изготовить следующим образом:
Пробивка отверстий и вырубка контура детали.
Гибка во втором штампе с одним переходом.
3 Расчет заготовки (развертки).
Для получения размеров заготовки (развертки) необходимо определить длину криволинейных участков детали. Длина криволинейных участков определяется по длине нейтрального слоя (нейтральной линии) который смещен в сторону сжатых волокон (к центру закругления).
Длина нейтрального слоя в изогнутом участке (при гибки на 90°) определяется по следующей формуле[7 с. 60]:
где S – толщина материала S=25 мм.
Длина нейтрального слоя будет равна
l0=2r+xS=1573+04325=64 (мм)
Общая длина развертки складывается из длин прямолинейных участков и длин криволинейных участков. У нашей детали (рис.2) два прямолинейных участка и один криволинейный участок. Для того чтобы определить величины l1 и l2 необходимо пересчитать размеры с несимметричными допусками в симметричные. Пересчет в симметричные допуски будет проводиться для двух размеров:
Рис.2. Определение размеров для расчета развертки.
Теперь определим неизвестные размеры (по чертежу детали):
l1=(1467+2145)-S-R=3677-25-3=3062 (мм)
l2=828-S-R=828-25-3=278 (мм)
Теперь известны все данные для расчета длины развертки:
L=l1+l2+l0=3062+278+64=39805 мм (2)
Рис.3. Развертка детали «Шайба».
4 Оптимизация раскроя (при штамповке из листа) определение коэффициента раскроя КИМ и нормы расхода.
Исходя из экономичности геометрических характеристик детали применяем прямой раскрой (рис.4) так как развертка простой формы. По справочным данным величины междетальной перемычки b и перемычки a между деталью и краем полосы равны a=26 мм b=22 мм
Рис.4. Прямой раскрой полосы.
Ширину полосы при штамповке с боковым прижимом определим по следующей формуле [1 с. 9]:
где B – ширина полосы; L- размер детали; b – перемычка между деталью и краем полосы a=26 мм; – допуск на ширину полос нарезаемых на гильотинных ножницах =07мм.
Так как деталь наклонена под углом 38 тогда
L=15+2623*sin 38°+25*cos38°=331(мм)
B=L+2b+-=(331+226+07)-07383-07 (мм)
Далее определим коэффициент использования материала коэффициент раскроя и норму расхода металла.
Коэффициент использования материала (КИМ) показывает насколько эффективно используется материал листа. Он определяется по следующей формуле [1]:
где f– площадь детали за вычетом отверстий (рис. 5) f=55576 мм2; n– количество деталей получаемых из одного листа; A – ширина листа мм; L- длина листа мм.
Количество деталей получаемых из одного листа определим по следующей формуле [1]:
где k– количество полос получаемых из одного листа; m– количество деталей получаемых из одной полосы.
Количество полос получаемых из одного листа найдем по формуле:
где L- длина листа; B – ширина полосы B=383-07 мм.
Первый лист(25*700*1000) Поперек k=26 продольно k=18.
k=AB=1000383=26 (шт)
Второй лист(25*900*2000) Поперек k=52 продольно k=23.
k=AB=2000383=52 (шт)
Третий лист(25*1250*2500) Поперек k=65 продольно k=32.
k=AB=2500383=65 (шт)
k=AB=1250383=32 (шт)
Количество деталей в полосе определяем по формуле:
Где Hшт – расстояние между деталями в полосе.
Первый лист(25*700*1000) Поперек m=31 продольно m=21.
m=AHшт=1000322=31 (шт)
Второй лист(25*900*2000) Поперек m=62 продольно m=27.
Третий лист(25*1250*2500) Поперек m=77 продольно m=38.
m=AHшт=2500322=77 (шт)
m=AHшт=1250322=38 (шт)
Теперь подставляем полученные значения в формулу (8):
m=kn=52*27=1404 (шт)
m=kn=23*62=1426 (шт)
Для третьего листа:
m=kn=65*38=2470 (шт)
m=kn=32*77=2464 (шт)
и=fmAL100%=5558*546700*1000100%=43%
и=fmAL100%=5558*558700*1000100%=443%
Поперек: и=fmAL100%=5558*1404900*2000100%=43%
Продольно: и=fmAL100%=5558*1426900*2000100%=44%
и=fmAL100%=5558*24701250*2500100%=43%
Продольно: и=fmAL100%=5558*24641250*2500100%=43%
Рис.5. Определение площади детали за вычетом отверстий.
Коэффициент раскроя показывает насколько эффективно детали расположены в полосе. Он определяется по следующей формуле [1]:
где f’ – площадь детали вместе с отверстиями (рис.6) f’=7634 мм2; т.к коэффициент использования материала для всех листа (25*700*1000) наибольший и=443% то выберем его n– количество деталей в полосеn=31; B – ширина полосы 384 мм; h- длина полосы 1000 мм.
Коэффициент раскроя будет равен:
р=f’nBh100%=7634*31384*1000100%=61.3%
Рис.6. Определение площади детали вместе с отверстиями.
Норма расхода – это количество материала необходимого для изготовления одной детали. Норма расхода определяется по следующей формуле [1]:
где G– масса детали (рис.7) G=0011 кг; и– КИМ в долях единицы.
Норма расхода будет равна
N=Gи=00110443=0024 (кг)
Рис.7. Определение массы детали.
5 Определение содержания и последовательности операций.
Исходя из конструктивных соображений особенностей изготовления детали примем схему пробивки и вырубки в штампе последовательного действия а гибку в простом штампе.
По ГОСТ 15861-81 выбираем пакет с упругим съемником с размерами 125×100×97. Составляющие пакета и их размеры отражены в таблице1.
По габаритам пакета выбираем блок с диагональным расположением направляющих колонок ГОСТ 13124-83: блок № 1004-3317. В этом же ГОСТе для блока № 1004-3317 предусмотрены колонки направляющие гладкие ГОСТ 13118-83 и втулки направляющие гладкие ГОСТ 13120-83:
Колонка направляющая гладкая № 1030-6074 d=32 мм.
Втулка направляющая гладкая № 1032-2696.
Колонка направляющая гладкая № 1030-6061 d=28 мм.
Втулка направляющая гладкая № 1032-2669.
Крепление верхней плиты осуществляется при помощи хвостовика 1034-0631 ГОСТ 16715-71 при этом должно выполняться условие

Пояснительная Антона.docx

Листовая штамповка - один из видов обработки металлов давлением осуществляемых в штампах устанавливаемых на прессах. Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов как в техническом так и в экономическом отношении. Листовая штамповка предполагает использование исходного материала в виде листа полосы ленты рулона. Как правило листоштамповочное производство ориентировано на массовое изготовление деталей.
Развитие машиностроения и металлообработки требуют дальнейшего совершенствования технологических процессов и организации производства повышения его эффективности и увеличения производительности труда на базе автоматизации производственных процессов.
Разработка технологии листовой штамповки детали «Шасси».
1 Чертеж детали анализ технологичности.
Под технологичностью понимают совокупность свойств и конструктивных элементов которые обеспечивают наиболее простое и экономичное изготовление деталей (в условиях данной серийности производства) при соблюдении эксплуатационно-технических требований к ним.
Эксплуатационно-технические требования к листовым штампованным деталям:
)полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации детали;
)обеспечение требуемой прочности и жесткости при минимальном расходе металла;
)обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости;
)соответствие специальным физическим химическим или техническим условиям.
К основным показателям технологичности относятся:
)наименьший расход материала;
)наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;
)отсутствие последующей механической обработки;
)наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;
)наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства;
)увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.
Основные технологические требования к конструкции детали получаемой вырубкой и пробивкой:
)наименьшие размеры пробиваемых круглых отверстий для Стали 08кп при обычной пробивке свободным пуансоном составляет S.
)наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного контура должно быть не менее 14S.
)наименьшее расстояние между отверстиями при одновременной их пробивке должно быть равно b=12S.
Деталь «Шасси» удовлетворяет всем перечисленным выше технологическим требованиям так как наименьшие размеры пробиваемых круглых отверстий в детали больше толщины материала в несколько раз.
Основные технологические требования к конструкции детали получаемой гибкой:
)наименьший относительный радиус гиба при котором не происходит разрушение материала составляет 05.
)расстояние от наружной поверхности согнутой детали до отверстия в полке должно быть таким чтобы исключалось искажение отверстия т.е. е1≥s+11r. В противном случае отверстие следует пробивать после гибки.
Деталь «Шасси» удовлетворяет всем перечисленным выше технологическим требованиям так как наименьшие относительный радиус гиба равен 05; расстояние от наружной поверхности согнутой детали до отверстия в полке 11≥s+11r=05+1105=105 мм.
509751163955Деталь имеет сложную форму (Рисунок 1) поэтому для получения наибольших коэффициентов раскроя и использования материала необходимо правильно выбрать размеры листа и схему раскроя для изготовления необходимой заготовки.
Рисунок 1. Чертеж детали.
2 Обсуждение возможных вариантов изготовления детали и выбор наиболее рационального.
Ввиду того что программа выпуска деталей «шасси» составляет 7600 штгод а это мелкосерийное производство не имеет смысла совмещать нескольких операций в одном штампе. Это удорожит процесс штамповки и изготовление детали становится экономически не выгодно. Поэтому целесообразнее будет изготовить два отдельных штампа для каждой операции (штамп вырубки-пробивки и гибочный штамп).
Деталь «Шасси» имеет сложную конфигурацию поэтому её будем изготавливать следующим образом:
Пробивка отверстий и вырубка контура детали.
Гибка во втором штампе с одним переходом.
3 Расчет заготовки (развертки).
Для получения размеров развертки необходимо определить длину криволинейных участков детали. Длина криволинейных участков определяется по длине нейтрального слоя (нейтральной линии) который смещен в сторону сжатых волокон (к центру закругления).
Длина нейтрального слоя в изогнутом участке при гибке на 90° определяется по следующей формуле[1 ст. 60]:
где S – толщина материала S=05 мм.
Длина нейтрального слоя будет равна
l0=r+xS2=05+042105*157=111 (мм)
Общая длина развертки складывается из длин прямолинейных участков и длин криволинейных участков. У предоставленной детали (Рисунок 1) 6 прямолинейных и 4 криволинейных участка. Для определения величинl1 и l2 необходимо пересчитать размеры с несимметричными допусками в симметричные. Пересчет в симметричные допуски будет проводиться для трех размеров:
Рисунок 2. Определение размеров для расчета развертки.
Теперь определим неизвестные размеры (по чертежу детали рис.1):
l1=4669-2S-2R=46.69-1-1=4469 (мм)
l2=4169-2S-2R=41.69-1-1=3969 мм
l3=962-S-R=962-05-051=862 мм
Теперь известны все данные для расчета длины развертки:
L1=l1+2l3+2l0=44.69+2*8.62+2*111=64.16 мм (33)
L2=l2+2l3+2l0=39.69+2*8.62+2*111=59.16 мм
Рисунок 3. Развертка детали «Шасси».
4 Оптимизация раскроя (при штамповке из листа) определение коэффициента раскроя КИМ и нормы расхода.
58951689100Исходя из экономичности и геометрических характеристик детали применяем наклонный раскрой с перемычками (Рисунок 4. Из справочных данных величины перемычки a между деталью и краем полосы и перемычки междетальной принимаем равными a=2 мм b=17 мм.
Рисунок 4. Прямой раскрой полосы.
Ширину полосы при штамповке с боковым прижимом определим по следующей формуле [1 ст. 9]:
где B – ширина полосы; L- размер детали; b – перемычка между деталью и краем полосы; – допуск на ширину полос нарезаемых на гильотинных ножницах =04мм.
Рисунок 5 Деталь повернута на 45 градусов.
Так как деталь наклонена под углом 45 тогда по данным КОМПАС-3D (рисунок 5)
B=L+2b+-=(741+2*2+04)-04=785-04 (мм)
Далее определим коэффициент использования материала коэффициент раскроя и норму расхода металла.
Коэффициент использования материала (КИМ) показывает насколько эффективно используется материал листа. Он определяется по следующей формуле [6]:
где f– площадь детали (Рисунок 6) f=337114 мм2; n– количество деталей получаемых из одного листа; A – ширина листа мм; L- длина листа мм.
Количество деталей получаемых из одного листа определим по следу. формуле :
гдеk– количество полос получаемых из одного листа; m– количество деталей получаемых из одной полосы.
Рисунок 6 Скриншот при расчете площади вырубаемой детали в Kompas-3D
При продольном раскрое количество полос получаемых из одного листа будет одинаково для всех трех листов т.к. ширина у них одинаковая:
k=AB=1250785=16 (шт)
При поперечном раскрое кол-во полос будет разное:
Первый лист (05x1250x2000) k=LB=2000785=25 (шт)
Второй лист (05x1250x2530)
k=LB=2530785=32 (шт)
Третий лист (05x1250x3000)
Количество деталей в полосе при поперечном раскрое будет одинаково из-за ширины:
m=AHшт=1250728=17 (шт)
При продольном раскрое количество деталей разное:
Первый лист (05x1250x2000) m=LHшт=2000728=26 (шт)
m=LHшт=2530728=33 шт
m=LHшт=3000728=39 (шт)
Теперь подставляем полученные значения в формулу:
При продольном раскрое
При поперечном раскрое
Количество деталей в листе при продольном раскрое:
Первый лист (05x1250x2000) – n =425 шт
Второй лист (05x1250x2350) – n = 544 шт
Третий лист (05x1250х3000) – n =646 шт
Количество деталей в листе при поперечном раскрое:
Первый лист (05x1250x2000) – n =416 шт
Второй лист (05x1250x2350) – n =528 шт
Третий лист (05x1250х3000) – n =624 шт
При продольном раскрое:
и=fnAL100%=337114*4161250*2000100%=56%
и=fnAL100%=337114*5281250*2530100%=562%
и=fnAL100%=337114*6241250*3000100%=564%
При поперечном раскрое:
и=fnAL100%=337114*4251250*2000100%=56%
и=fnAL100%=337114*5441250*2530100%=562%
и=fnAL100%=337114*6461250*3000100%=56%
Исходя из расчетов выбираем лист 05х1250х3000 т.к. у него самый высокий КИМ
Коэффициент раскроя показывает насколько эффективно детали расположены в полосе. Он определяется по следующей формуле:
где f’ – площадь детали без отверстий (Рисунок 7) f’=34842 мм2;
Рисунок 7 Скриншот площади вырубаемой детали без отверстий в Kompas-3D
Так как коэффициент использования материала для листа (05х1250х3000) наибольший и=564% то выберем его n– количество деталей в полосеn=39; B – ширина полосы 785 мм; h- длина полосы 3000 мм.
Коэффициент раскроя будет равен:
р=f’mBh100%=34842*39785*3000100%=59.7%
Норма расхода – это количество материала необходимого для изготовления одной детали. Норма расхода определяется по следующей формуле:
8765778510где где G– масса детали (Рисунок 8) G=131 г;и– КИМ в долях единицы.
Рисунок 8 Скриншот массы детали в Kompas-3D
Норма расхода будет равна
N=Gи=1310564=232 (г)
5 Определение содержания и последовательности операций.
Исходя из конструктивных соображений особенностей изготовления детали примем схему пробивки и вырубки в штампе последовательного действия а гибку в простом штампе.
6 Расчет технологических переходов (усилий и геометрии инструмента).
6.1 Расчет исполнительных размеров инструмента.
а) при пробивке отверстия ∅ 6 (Рисунок 9):
Расчет исполнительного размера пуансона при пробивке простого контура производится по следующей формуле [6]:
где dп– диаметр пробивного пуансона; – допуск на размер изделия = +03 мм;п– допуск на изготовление пуансона (берется по h6) п= - 0008 мм.
Рисунок 9 Схема расположения полей допусков для матрицы и пуансона круглого контура при пробивке отверстия.
Подставляя известные данные в формулу определим диаметр пробивного пуансона круглого сечения:
dп=(d+08)-п=(6+08+03)-0008=624-0008 (мм)
Расчет исполнительного размера матрицы при пробивке круглого контура производится по следующей формуле:
где dм– диаметр матрицы при пробивке; zmм– допуск на изготовление матрицы (берется по H7) м= + 0012 мм.zmax- максимальный зазор в изношенном штампе zmax=0020
Подставляя известные данные в формулу (40) определим диаметр матрицы при пробивке:
dм=(dп+zmin)+м=(624+0005)+0012=6245+0012 (мм)
Первое условие не выполняется что говорит о неправильности проведенного расчета. По рекомендациям [2 стр. 16] уменьшаем допуски на изготовление на 1 квалитет для матрицы и пуансона H6 и h5 соответственно.
Оба условия выполняются что говорит о правильности проведенного расчета.
б) при вырубке сложного контура (Рисунок 10):
При расчете исполнительных размеров матрицы выделяют группы размеров которые при износе увеличиваются уменьшаются и не изменяются. Увеличивающиеся размеры рассчитывают по следующей формуле:
где Aм– номинальное значение увеличивающегося размера; – допуск на размер изделия;м– допуск на изготовление матрицы (02); А-размер изделия.
Рисунок 10 Эскиз рабочего окна матрицы.
(Основной линией показана новая матрица пунктиром показана матрица после износа)
В нашем случае по рисунку 10 определили что:
Увеличивающиеся размеры AM – 6416 мм 5916 мм 40 мм 45 мм.
Уменьшающихся и не изменяющихся размеров нет.
Рассчитаем их по формуле:
A1м=A1-08+м=6416-08074+0148=6357+015мм
A2м=A2-08+м=45-08062+0124=4450+012мм
А3м=А3-08+м=40-08062+0124=3950+012мм
А4м=А4-08+м=5916-08074+0148=5857+014мм
Размеры пуансона пригнать по размерам матрицы с двухсторонним зазором zmin=005+zmax-zmin2=005+0020-00052=005+0008 мм.
а) при вырубке – пробивке:
Полное технологическое усилие в штампе определяют по формуле:
Pтех=13(Pвыр-проб)+Pпрот+Pснят+Pпрж (42)
где Pвыр-проб– суммарное усилие вырубки и пробивки Н; Pпрот– суммарное усилие проталкивания отхода и заготовок через калибрующий поясок в матрице Н;Pснят– суммарное усилие снятия материала с пуансонов Н. Pпрж-усилие прижима.
Усилие вырубки определим по формуле:
где –периметр линии разделения (Рисунок 11) L=2492 мм; ср– напряжение среза штампуемого материала ср=280 МПа; S0 – толщина материала S0=05 мм.
Усилие вырубки будет равно
Pвыр=срLS0=280249205=34888 (Н)
Рисунок 11 Скриншот определения периметра линии разделения в Kompas-3D
Усилие пробивки одного отверстия определим по следующей формуле:
где d– диаметр пробиваемого отверстия d=6мм; ср– напряжение среза штампуемого материала ср=280 МПа; S0 – толщина материала S0=05 мм.
Усилие пробивки будет равно
Тогда суммарное усилие вырубки и пробивки будет равно:
Pвыр-проб=Pвыр+4Pпроб=34888+(426376)=454384 (Н)
Суммарное усилие проталкивания отхода и заготовок через калибрующий поясок в матрице определим по следующей формуле:
Pпрот=kпрPвыр-пробn (45)
где kпр– коэффициент проталкивания kпр=006; n– количество деталей в калибрующем пояске матрицы n=12; Pвыр-проб– суммарное усилие вырубки и пробивки.
Количество деталей в калибрующем пояске матрицы найдем по формуле:
где hk– высота калибрующего пояска матрицы hk=6 мм; S0 – толщина материала S0=05 мм.
Усилие проталкивания будет равно:
Pпрот=kпрPвыр-пробn=006454384 12=327156 (Н)
Суммарное усилие снятия материала с пуансонов найдем по формуле:
Pснят=kснPвыр-проб (47)
гдеkсн– коэффициент снятия kсн=005; Pвыр-проб– суммарное усилие вырубки и пробивки.
Усилие снятия материала с пуансонов будет равно:
Pснят=kснPвыр-проб=005454384 =22719 (Н)
Суммарное усилие прижима найдем по формуле
Где L– периметр линии разделения (Рисунок 11) L=2492+4*1884=32456 мм;s – толщина материала s=05 мм;qпрж-удельное усилиеqпрж=10 Нмм2 [6 стр. 58]
Усилие прижима будет равно
Pпрж=324560510=16228 Н
Подставляя полученные значения в формулу QUOTE (42) определим полное технологическое усилие:
Pтех=13(Pвыр-проб)+Pпрот+Pснят+Pпрж=13(454384)+327156+
+22719+16228=956802 Н956 кН=95 (тс)
Усилие гибки находится по следующей формуле:
гдеВг– сумма длин линий сгиба Вг=24 мм; в– предел прочности штампуемого материала в=380 МПа;Кг– коэффициент определяемый по [1табл.22] Кг=043;S0 – толщина материала S0=05 мм.
Усилие гибки будет равно:
Pгб=ВгвКгS0=2(40+45)38004305=13889 Н=
Гибку осуществляем без применения прижима.
Конструирование штампов.
Как говорилось ранее для получения детали «Шасси» рациональнее использовать два штампа. Штамп последовательного действия для вырубки-пробивки и штамп простого действия для гибки.
1 Обоснование выбора конструкции.
Для штампа вырубки – пробивки:
) Нижняя и верхняя плиты имеют диагональное расположение направляющих элементов (колонок и втулок) т.к. хорошо центрируют верхнюю и нижнюю половины штампа;
) Штамп крепится к подштамповой плите при помощи прихватов;
) Направляющие втулки – ступенчатые направляющие колонки – ступенчатые различного диаметра;
) Габаритные размеры нижней плиты должны обеспечивать возможность крепления нижней части штампа: плита должна выступать за пределы пакета на размер достаточный для установки крепежных болтов или прихватов.
) Штамповка происходит на провал.
) В штампе применяется подвижный прижим-съемник.
Для гибочного штампа:
) Нижняя и верхняя плиты имеют заднее расположение направляющих элементов (колонок и втулок) т.к. облегчают доступ в зону штамповки и удобны при обслуживании;
) Направляющие втулки – ступенчатые направляющие колонки – ступенчатые одинаковых диаметров;
2 Определение габаритов рабочих частей выбор стандартных деталей штампа.
2.1. Определение габаритов рабочих частей штампа.
Габариты рабочих частей штампа будем рассчитывать исходя из конструктивных соображений.
а) Определение габаритов штампа для вырубки-пробивки:
Расчет габаритов начнем с определения толщины матрицы :
гдеaрbр– размеры рабочей зоны матрицы (Рисунок 13); Kм– коэффициент определяемый по Kм =10;S0 – толщина материала
35050202565 Рисунок 13 Эскиз матрицы.
Таким образом толщина матрицы будет равна:
Hм=S0+Kмaр+bр+7=05+10741+13177+7219 (мм)
Теперь определим длину матрицы :
гдеaр– размер рабочей зоны матрицы (Рисунок 13); Hм– толщина матрицы
Aм=aр+3 4Hм=1317+3 4*2191974 2193 (мм)
Определим ширину матрицы:
гдеbр– размер рабочей зоны матрицы (Рисунок 13); Hм– толщина матрицы
Вм=bр+3 4Hм=744+3 4*2191401 2161 (мм)
По ГОСТ 15861-81 выбираем пакет с упругим съемником с размерами 200×140×110. Составляющие пакета и их размеры отражены в
По габаритам пакета выбираем блок с диагональным расположением направляющих колонок ГОСТ 13124-83: блок № 1004-3317. В этом же ГОСТе для блока № 1004-3317 предусмотрены колонки направляющие ступенчатые 13119-81 и втулки направляющие ступенчатые ГОСТ 13121-81:
Колонка направляющая ступенчатая № 1030-6074 d=32 мм.
Втулка направляющая ступенчатая № 1032-2696.
Колонка направляющая ступенчатая № 1030-6061 d=28 мм.
Втулка направляющая ступенчатая № 1032-2669.
Крепление верхней плиты осуществляется при помощи хвостовика 1034-0631 ГОСТ 16715-71 при этом должно выполняться условие
где dхв- диаметр хвостовика dнз- диаметр центрального отверстия в ползуне для крепления верхней части штампа.
В результате по условию 50=50 хвостовик проходит.
Рисунок 14 Хвостовик штампа вырубки-пробивки.
В штампе применяется колодочный прижим 1040-0033 ГОСТ 18763-80. Также применяется пружина к колодочному прижиму 1086-0426 ГОСТ 18764-80. Для обеспечения точности шага штамповки применяют упор грибковый 1040-0035 ГОСТ 18763-80. Применяют один разовый упор 1050-1074 ГОСТ 18742-80.
б) Определение габаритов гибочного штампа:
21130866140Для гибочного штампа размеры пакета определяются конструктивно. (Рисунок 15).
Рисунок 15 Матрица гибочного штампа со снятым съемником.
По ГОСТ 15861-81 выбираем пакет с размерами 125×125×10. Составляющие пакета и их размеры отражены в таблице 7.
По габаритам пакета выбираем блок с задним расположением направляющих колонок ГОСТ 13112-83 блок № 1022- 4447. По ГОСТ 13119-81 выбираем колонки направляющие ступенчатые (2 колонки): Колонка направляющая ступенчатая № 1030-5364 d=32 мм. По ГОСТ 13121-83 выбираем втулки направляющие ступенчатые (2 втулки): Втулка направляющая ступенчатая № 1032-3046 d=32 мм.
2.2. Определение центра давления штампа.
Центр давления штампа является точкой через которую должна проходить ось хвостовика штампа а следовательно и ось ползуна пресса на который устанавливается штамп.
Центры тяжести сложных фигур (точкаО1О2) определим графически используя графический редактор КОМПАС – 3D (Рисунок 12).
Для определения центра тяжести (давления) штампа воспользуемся следующими формулами (аналитический метод):
yc=y1P1+y2P2+y3P3+y4P4+y5P5P1+P2+P3+P4+
261601410335где P1P2P3P4P5– технологическое усилие необходимое для пробивки каждого из контуров
Рисунок 12 Определение центра давления штампа.
Координаты до центра тяжести каждого из контуров определяются по чертежу (Рисунок 12).
Усилие пробивки определим по формуле
Pпроб=срПdS0=280314605=26376 (Н)
Усилие проталкивания заготовок через калибрующий поясок в матрице определим по формуле подставляя вместо усилия вырубки - пробивки только усилие пробивки
Pпрот=kпрPпробn=00526376 12=4250.3 (Н)
Усилие снятия материала с пуансона определим по формуле подставляя также вместо усилия вырубки - пробивки только усилие пробивки круглого пуансона QUOTE Pпроб :
Pснят=kснPпроб=0052637.6 =131.8 (Н)
Подставим все известные значения в формулу и определим P2P3P4P5:
P2P3P4P5=Pпроб+Pпрот+Pснят=2637.6+42503+131.8=7019.1 (Н)
Усилие вырубки определим по формуле
Pвыр=срLS0=280249.20.5=34888 (Н)
Усилие проталкивания заготовок через калибрующий поясок в матрице определим по формуле подставляя вместо усилия вырубки - пробивки только усилие вырубки QUOTE Pвыр :
Pпрот=kпрPвырn=00634888 12=25119.3 (Н)
Усилие снятия материала с пуансона определим по формуле подставляя также вместо усилия вырубки - пробивки только усилие вырубки QUOTE Pвыр :
Pснят=kснPвыр=00534888 =1744.4 (Н)
Подставим все известные значения в формулу и определим P1.:
P1=Pвыр+Pпрот+Pснят=34888+25119.3+1744.4=61751.7 (Н)
Теперь известно все для того чтобы определить координаты центра тяжести штампа:
xc=x1P1+x2P2+x3P3+x4P4+x4P4P1+P2+P3+P4+P5
=71*61751.1+145*7019.1+159*7019.1+142*7019.1+128*7019.161751.7 +7019.1+7019.1+7019.1+7019.1=936мм;
yc=y1P1+y2P2+y3P3+y4P4+y5P5P1+P2+P3+P4+P5
=70*61751.1+85*7019.1+71*7019.1+54*7019.1+68*7019.161751.7 +7019.1+7019.1+7019.1+7019.1=698мм
2.3 Расчет исполнительных размеров рабочих частей штампов. Расчет эффекта упругого пружинения при П-образной гибке. Воспользуемся опытными данными [3 стр.209 табл.21] для определения угла пружинения. Угол пружинения будет равен φ=1°. Далее угол пружинения используется для определения отклонений на пуансоне.
Рисунок 16 Эскиз гибочного пуансона.
2.4 Расчет на прочность основных деталей штампов.
Проверка проводится для пуансона с наименьшим поперечным сечением таковым в нашем случае является пуансон пробивной.
Проверка на смятие опорной поверхности под головкой пуансона производится по формуле :
гдесм– напряжение смятия поверхности головки МПа; P– технологическое усилие воспринимаемое пуансоном P=70191 Н;Fгол– площадь поверхности его головки см– допускаемое напряжение смятия опорной поверхности верхней плиты см=100 МПа.
Fгол=dг24=3141024=668 (мм2) (56)
Напряжение смятия будет равно:
см=PFгол=70191668=1042 (МПа)
Так как см превышает допускаемое значение то пуансон следует упирать головкой в стальную закаленную подкладную плитку.
Проверку пуансона на сжатие в наименьшем сечении выполняем по формуле :
гдеP– технологическое усилие воспринимаемое пуансоном P=70191 Н;f– площадь наименьшего сечения пуансона f=2448 мм2сж– допускаемое напряжение сжатия сж=1600 МПа.
сж=Pf=701912448=2683 МПа≤1600 (МПа)
Условие выполняется.
Расчет на сжатие с изгибом и проверкой на потерю продольной устойчивости выполняем по формуле :
сум=PFк+МизгW≤φсж (58)
гдеP– технологическое усилие воспринимаемое пуансоном P=70191 Н;Fк– площадь кольцевого пояска шириной 05S0 Fк=231 мм2см– допускаемое напряжение сжатия сж=1600 МПа для материала пуансона φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения φ=08 W– момент сопротивления поперечного сечения пуансона W=01d3=100 мм3 Мизг– изгибающий момент в пуансоне Мизг=05Pzmin=3509 Нмм.
Коэффициент понижения допускаемого напряжения определим по гибкости стержня:
где dп– диаметр пробивного пуансонаdп=10 мм; – коэффициент приведенный для пуансона характеризует способ закрепления конца стержня =2;l– свободная длина пуансона l=48 мм.
При гибкости стержня пуансона λ= 107 коэффициент понижения допускаемого напряжения будет равен φ=08.
Подставим все известные значения в формулу
сум=PFк+МизгW=70191231+3509100=338 МПа≤1600(МПа)
Расчет матрицы вырубного штампа на разрыв в опасном сечении (Рисунок 17) проводится по формуле :
гдеP– технологическое усилие P=956802 Н;f– площадь опасного сечения матрицы (Рисунок 17) f=1300 мм2р– допускаемое напряжение на разрыв р=250 МПа.
Рисунок 17 Скриншот эскиза опасного сечения матрицы в Kompas-3D.
р=04*Pf=04956802 1300294 МПа250 (МПа)
2.5 Расчет Буферного устройства:
Суммарное усилие буферных устройств действующих в штампе найдем по формуле:
Определение усилия предварительного сжатия буфера P1:
Qбуф=0.2*Рвыр-проб= 0.2*45438=90876 Н
Определим необходимое давление в подушке при ее предварительном сжатии с усилием P1:
где P1 –усилие предварительного сжатия буфера P1=90876 кН; Fбуф – площадь поперечного сечения буфера (равна площади детали)
q1=P1Fбуф=90876337114=27(МПа)
) Определим необходимую осадку подушки при усилии P1 в процентах от начальной высоты:
где q1 – необходимое давление в подушке при ее предварительном сжатии с усилием P1 q1=27 МПа; q – удельное усилие создаваемое эластичной средой при осадке ее по высоте на 1% для полиуретана q=01МПа%.
) Определим осадку буфера в миллиметрах при усилии P1:
где H0 – первоначальная высота буферной подушки H0=25 мм.
F1=H01100=2527100=675 (мм)
) Определим полную осадку буфера в миллиметрах:
где hбуф – рабочий ход буфера hбуф =1+S+2=35 мм.
F2=F1+hбуф =675+35=1025(мм)
) Определим полную осадку буфера в процентах:
=F2H0100%=102525100%=41 (%)
Тип пресса определяется исходя из технологического усилия закрытой высоты пресса размеров стола. Исходя из данных условий для штампа вырубки-пробивки выбран пресс КД2126. Ниже приведены его основные характеристики:
) Номинальное усилие кН 400
) Ход ползуна мм 10 80
) Наибольшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении мм 280
) Величина регулировки расстояния между столом и ползуном пресса мм 65
) Толщина подштамповой плиты мм 65
) Число ходов в минуту 100
Штамп вырубки-пробивки имеет закрытую высоту равную 190 мм поэтому следует установить ход пресса не более 25мм чтобы штамп вписался в размеры пресса КД2126.
Для гибочного штампа исходя из тех же условий выбираем идентичный пресс КД2126.
2.7 Учет техники безопасности в конструкции штампов.
Для защиты штамповщика в конструкциях штампов заложены следующие особенности:
По периметру штампа расположен заградительный щиток который предотвращает попадание пальцев штамповщика в зону штамповки;
Длина направляющих колонок подбирается таким образом чтобы в крайнем нижнем положении штампа между верхним торцом колонки и нижней плоскостью ползуна пресса оставалось расстояние 10-15 мм;
Длина направляющих втулок подбирается таким образом чтобы в крайнем верхнем положении штампа колонка входила во втулку на величину не менее 10 мм;
Направляющие втулки и направляющие колонки применяют различных диаметров для однозначности сборки штампа;
Направляющие втулки и направляющие колонки имеют сложную термообработку: колонки и втулки изготавливаются из стали 20 затем цементируют и закаляют. Получается твердый наружный слой для колонок (внутренний для втулок) и «мягкая» сердцевина что предотвращает от хрупкого разрушения металла при аварийной ситуации.
Оборудование выбирается с двуруким включением привода также для предотвращения попадания пальцев штамповщика в зону штамповки. При работе на гибочном штампе заготовки укладывать и удалять из штампа при помощи пинцета.
Справочник конструктора штампов: Листовая штамповкапод общ. ред. Л.И.Рудмана.- М.: Машиностроение 1988.- 496 с.
Романовский В.Г. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение 1979-520с.
Методические указания к курсовому проектированию по технологии листовой штамповки. Составитель: В.М. Колесников. Омск 1994 г.
Анализ и расчет технологических параметров процессов листовой штамповки. Методические указания. Составители: Колесников В.М. Маркечко И.В. Омск 2005 г.