МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОРЛОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра:«Автоматизированные процессы и машины пластической обработки материалов»
Расчетно-пояснительнаязаписка
к курсовомупроекту
по курсу:Технология листовой штамповки
на тему: Разработкатехнологии и оснастки для изготовления детали «Планка»
Проектант студент гр. 41-Д
Руководитель к.т.н, доцент
Орел 2008
Содержание
Заданиена курсовой проект...................................................................................3
Аннотация................................................................................................................4
Введение…………………………………………………………………….…..…5
1.Анализ конструктивности формы и технологичности изготовления элементов деталиоперациями листовой штамповки………...……….…...……7
2. Составлениетехнологической схемы штамповки…………………….…..…8
3. Разработкасхемы раскроя материала………………………………….……...9
4. Определениевеличины потребного усилия штамповки по операциям и полного технологическогоусилия………………………………………..….....10
5. Выбороборудования………………………………………………….……....12
6. Определениецентра давления штампа……………………………………...13
7. Расчетисполнительных размеров пуансонов и матриц…………………....15
8. Проектированиетехнологических и вспомогательных деталей штампов..16
9. Расчетпуансона на прочность……………………………..………………...17
Заключение……………………………………………………………………….21
Списокиспользованных источников…………………………………………...22
Задание на курсовой проект
Студенту группы 41-Д Жаркову С.В.
Специальность 150201, факультета новых технологий иавтоматизации производства
Тема проекта Разработка технологии и оснастки дляизготовления детали “Планка”
Исходные данные для проектирования Чертеж детали “Планка”
Содержание основных разделов пояснительной записки всоответствии с методическими указаниями
Перечень графических работ Штамп для вырубки-пробивки-1л. Деталировочные чертежи -2л.
Примечание_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата выдачи
Срок сдачи проекта
Руководитель проекта И.И.Бурнашев__________________
Аннотация
Курсовой проект выполнен на тему: «Разработка технологиии оснастки для изготовления детали «Планка». В ходе выполнения курсовогопроекта разработаны:
Оптимальная технология изготовления заданной детали;
Комплект штампов для ее изготовления.
Кроме этого дан анализ технологичности конструкциидетали, разработаны технологическая схема штамповки и схема раскроя материала,определена величина потребного усилия по операциям, проведен расчетисполнительных размеров пуансонов и матриц, и расчет пуансона на прочность.
Введение
В общем комплексе технологии Машиностроения всевозрастающее значение приобретает обработка металлов давлением, в том числелистовая штамповка. Это один из способов обработки, при котором металлпластически деформируется в холодном состоянии при помощи штампов. Листоваяштамповка применяется для изготовления самых разнообразных деталей практическиво всех отраслях промышленности связанных с металлообработкой.
Листовая штамповка представляет собой самостоятельный видтехнологии, обладающей рядом особенностей:
высокой производительностью;
возможностью получения самых разнообразных по форме иразмерам полуфабрикатов и готовых деталей;
возможностью автоматизации и механизации штамповки путемсоздания комплексов оборудования, обеспечивающих выполнение всех операцийпроизводственного процесса в автоматическом режиме (в том числе роторных ироторно-конвейерных линий);
возможностью получения взаимозаменяемых деталей с высокойточностью размеров, без дальнейшей обработки резанием.
Современное холодноштамповочное производство развиваетсяпо пути совершенствования традиционных и создания новых технологий иоборудования. При этом наметились тенденции создания холодноштамповочногооборудования для крупносерийного и массового производства автоматических линийи холодноштамповочных пресс-автоматов и оборудования для мелкосерийного,серийного и единичного часто переналаживаемого производствахолодноштамповочного оборудования с числовым программным управлением,универсальных прессов, гибких производственных модулей с ЧПУ.
Целью данного курсового проекта является разработкатехнологического процесса для изготовления детали, заданной руководителем.Выполнение курсового проекта позволяет систематизировать, закрепить и расширитьтеоретические знания, а также приобрести опыт самостоятельного решениявопросов, связанных с проектированием рабочего инструмента для холоднойлистовой штамповки.
Основной задачей данного проектирования являетсяразработка оптимальной технологии изготовления заданной детали.
Этапы реализации этой задачи:
анализ технологичности конструкции детали;
разработка технологической схемы штамповки;
разработка схемы раскроя материала;
определение величины потребного усилия по операциям;
выбор оборудования;
расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц;
расчет пуансона на прочность
1. Анализ конструктивности формы и технологичностиизготовления элементов детали операциями листовой штамповки
Под технологичностью следует понимать такое сочетаниеконструктивных элементов, которое обеспечивает наиболее простое и экономичноеизготовление деталей при соблюдении техники и эксплуатационных требований кним.
Основными показателями технологичности листовыххолодноштамповочных деталей являются:
наименьший расход материала;
наименьшее количество и низкая трудоемкость операции;
отсутствие последующей механической обработки;
наименьшее количество требуемого оборудования ипроизводственных площадей;
применение прогрессивных материалов;
наименьшее количество оснастки при сокращении затрат исроков подготовки производства.
Общим результативным показателем технологичности являетсянаименьшая стоимость штампуемых деталей.
Возможность формообразования при разделительных операцияхопределяется способностями материала заготовки изменять форму под действиемдеформирующего усилия и возможностью изготовления рабочих частей штампа способныхосуществить заданное формоизменение. Деталь получаем за две операции: вырубкаконтура, пробивка отверстий. Конфигурация детали простая.
Для достижения качественных деталей при вырубке должнысоблюдаться определенные требования по наименьшему расстоянию отверстий и пазовот края детали, а также минимальные диаметры вырубаемых отверстий.
Расстояние между пробиваемыми отверстиями, а также междукраем детали и отверстием больше минимальных значений перемычек, при которыхможно использовать пробивку, т.е. больше чем /> таблица 1 /2/.
/>
Масштаб 5:1
Рис.1 Эскиз для анализа технологичности формы детали
2. Составление технологической схемы штамповки
Технологическая схема штамповки включает в себяопределение размеров плоской заготовки, необходимой для изготовления заданнойдетали, определения операций для изготовления детали, их качество ипоследовательность. Также оценивается возможность совмещения операций.Определение типа штампа с учетом серийности производства.
В рассматриваемом случае деталь гибке не подлежит,поэтому все размеры оставляем без изменений.
3. Разработка схемы раскроя материала
Понятие раскрой включает в себя такие составные элементы,как раскрой листа и раскрой полосы. Мерой эффективности раскроя служиткоэффициент использования металла.
Раскрой полосы должен обеспечить: наилучшее качестводетали, наилучшее использование материала, простоту конструкции штампа инаивысшую стойкость его рабочих частей, а также удобство и безопасность работына штампе. Экономичность раскроя зависит от правильно выбранной величиныперемычек. Ширина перемычек при вырубке (между деталями и по краям полосы)зависит от ряда факторов: толщины листа, свойств материала. типа штампа.Размеров и формы вырубаемого контура.
Рассчитаем ширину полосы
/> /2/
где/> — допуск на ширину ленты (таблица1/2/), мм;
/> — ширина перемычки, мм;
/> — ширина полосы, мм;
/> — размер вырубаемой детали, мм;
/>
По ГОСТ 4986-70 выбираем ленту 12Х18Н9(М)
Находим коэффициент использования металла:
/>
где/> — коэффициент использованияметалла;
/> — площадь штампуемой детали,/>; Площадь />/>
/> ширина ленты, />;
/> — шаг подачи.
/>
/>
Рис.2 Эскиз схемы раскроя
4. Определение величины потребного усилия штамповки пооперациям и полного технологического усилия
При вырубке и пробивке, потребное для этих операцийусилие зависит от габаритных размеров вырубаемой детали и пробиваемыхотверстий, толщины и механических свойств штампуемого материала, зазора междупуансоном и матрицей формы и состояния режущих кромок пуансона и матрицы,способа удаления деталей и отхода применяемой смазки.
Для операции «вырубка детали по контуру с пробивкойотверстий применяем инструмент с плоскими кромками.
Усилие вырубки и пробивки определяем по формуле
/> /1/
где/> — усилие вырубки, кН;
/> — периметр вырубаемого контура,включая отверстие, мм;
/> — толщина материала, мм;
/> — сопротивление срезу, МПа.
/>/>.
/>/> (Приложение 1 /2/)
/>/>
При вырубке деталь остается в матрице, а отход плотноохватывает пуансон. В связи с этим при рабочем ходе пуансона необходимопреодолеть не только сопротивление выруке-пробивки, но и сопротивление силтрения, возникающих при перемещении детали относительно матриц, а такжесопротивление сил трения на контактной поверхности пуансону и отхода металла. Вэтом случае усилие пресса
/> /1/
Усилие для снятия с пуансона полосы /> и проталкивания деталичерез матрицу /> принимаются в процентах от усилиявырубки
/>
где/>=0,03 (по таблице 11 /2/)-коэффициент усилия снятия.
/>/>
/>
где />=0,02 (по таблице 11/2/)-коэффициент проталкивания детали (отхода) после штамповки.
/>/>
/>/>
Фактическое усилие берется больше расчетного усилия ипринимается с поправочным коэффициентом 1,3 /1/, учитывающим наличие побочныхявлений — неравномерность толщины материала, затупления режущих кромок и т.д.
Следовательно:
/>/>
5. Выбор оборудования
Пресс для осуществления заданного технологическогопроцесса листовой штамповки должен отвечать следующим требованиям:
иметь в своей структуре столько исполнительныхмеханизмов, сколько требуется для обеспечения необходимых манипуляций надзаготовкой;
развивать усилие, необходимое для деформированиязаготовки;
иметь соответствующие скоростные параметры;
иметь необходимые размеры штампового пространства;
величина хода рабочих органов должна быть достаточной;
обеспечивать требуемую точность штамповки;
иметь необходимые размеры элементов крепления;
отвечать серийности производства.
При выборе типа процесса решающими обстоятельствамиявляется характер операции и производства. Наиболее универсальными являютсякривошипные прессы, на которых можно производить практически любые операциихолодной штамповки — вырубку, пробивку, гибку, необходимую вытяжку, надсечку. Дляоперации «Вырубка детали по контуру с пробивкой отверстий» выбираем прессоднокривошипный простого действия открытый КИ2128
Таблица 1. Характеристики прессамасса 4400 размер 1009-1990-2535 мощность 6,3 макс. скорость шпинделя 600 мин. скорость шпинделя 350 Частота ходов ползуна непрерывных, 1/мин 72 Расстояние между столом и ползуном, мм 320 Ход ползуна, мм 130 Номинальное усилие, кН 63
6 Определение центра давленияштампа
Для правильной уравновешенной работы штампа необходимовырезаемый контур расположить на матрице таким образом, чтобы центр давлениясовпадал с осью хвостовика (рис.3). В противном случае в штампе возникаютперекосы, несимметричность зазора, износ направляющих, быстрое притуплениережущих кромок, а затем и к поломке штампа. Нахождение центра давления штампаимеет смысл главным образом для сложных вырубных, многопуансонных пробивных ипоследовательных комбинированных штампов. Существует два способа нахожденияцентра давления штампа: 1) графический; 2) аналитический.
Аналитический способ нахождения центра давления штампаоснован на равенстве момента равнодействующей нескольких сил сумме моментов этихсил относительно одной и той же точки. Составляем уравнения равенства моментовотносительно обеих осей.
Уравнение моментов относительно оси Х:
/>; (6.1)
Уравнение моментов относительно оси Y:
/>, (6.2)
где Х – искомое расстояние от оси 0Y до центра давления;
Y — искомое расстояние от оси 0Х до центра давления;
х1, х2 — расстояния от оси 0Y до центра тяжести фигуры;
у1, у2 — расстояния от оси 0Х до центра тяжести фигуры;
Р1, Р2 – усилия вырубки каждой фигуры. При расчете вместоусилий вырубки следует подставлять длину соответствующего контура.
/>мм, /> мм.
/>
Рис.4 – Эскиз центра давления штампа
7 Расчет исполнительных размеровпуансонов и матриц
При определении исполнительных размеров пуансонов иматриц для разделительных операций следует исходить из размеров штампуемойдетали, ее точность и характера износа штампа.
Размеры контура штампуемой детали и отверстий в нейопределяется размерами оформляющей части штампа, т. е. матрицей при вырубке ипуансона при пробивке. Для получения штампуемого изделия с заданной степеньюточности необходимо предусмотреть правильный выбор зазоров и допусков нарабочие размеры инструмента.
Исполнительные размеры пуансонов и матриц вырубногоштампа определяем исходя из расположения поля допуска относительно номинальногоразмера детали и совместного их изготовления.
Вырубка:
/>;/>(7.1)
где /> - исполнительные размеры матрицыи пуансона;
/> — припуск на износ пуансона(таблица 13 /2/);
/>,/> — предельное отклонениеисполнительного размера матрицы и пуансона ( таблица 13 /2/);
z – нормальный зазор между матрицей и пуансоном.
По таблице 13/2/ для 14 квалитета находим значения Пи. Потаблице 14/2/ при уср=290 МПа, s=0,6 находим значения зазоров z. По таблице15/2/ находим поля допусков для матрицы и пуансонов />,/>рисунок 5,6.
/>/> /> />
/>/> /> />
/>/> /> />
Пробивка:
/>;/>(7.2)
Отверстие
Æ3 мм />/>
R0.6 мм />/>
Длина паза: />/>
Ширина паза: />/>
8. Проектирование технологических и вспомогательныхдеталей штампов
Проектирование матриц
Форма матрицы определяется формой и размерами штампуемойдетали. Размеры круглой матрицы ориентировочно определяют исходя из размеров еерабочей зоны. Размеры рабочей зоны:
aр х bр = 24 х 30
Размеры матрицы принимаем диаметр матрицы D=64мм.
Высоту штампа Нм находим по формуле:
/>
где Рф – фактическая сила вырубки, кН
/>мм,
округляем значение до ближайшего из стандартного ряда Нм= 10мм.
Форму рабочих и провальных отверстий в матрице дляпробивки и вырубке принимаем по табл.22/3/
Конструирование съемника
Неподвижный съемник предназначен для съема отхода и лентыс пуансона, выполняется с отверстиями, повторяющими контур соответствующегопуансона с зазором, определяемым по табл.28/3/. Наибольший двухсторонний зазорzc между съемником и пуансоном zc =0,9мм. Если зазор будет больше, лента будетзастревать в зазоре. Толщина съемника составляет 10мм, зазор между съемником иматрицей 2мм – соответствует высоте направляющих планок.
9. Расчет пуансона на прочность
Проверочному расчету на прочность подлежат в основномнаиболее нагруженные пробивные пуансоны небольших размеров.
Рассчитываем на прочность пуансон для пробивки отверстия Æ3 мм .
Материал пуансона – Сталь У8А Твёрдость 58…61HRC
Наименьшее сечение пуансона- Æ3 мм.
Расчет пуансона на сжатие в наименьшем сечении
/> /3/
где/> — усилие пробивки, Н;
/> — площадь наименьшего поперечногосечения пуансона, />;
/> — допускаемое напряжение насжатие, МПа, для стали — 2500МПа.
/> /3/
где/> — толщина материала, мм;
/> — длина контура пробиваемогоотверстия, мм;
/> — сопротивление срезу />=290МПа
/>Н
/>/>
Т. к. на практике может иметь место неточностьизготовления штампа и некоторое смещение оси пуансона штампа относительно осиматрицы, в результате чего появится изгибающий момент, то следует дополнительнопроверить пуансон на напряжение от изгиба /> в близи посадочной его части.
Приняв величину смещения пуансона /> равной половине зазорамежду матрицей и пуансоном штампа />, напряжение изгиба определяем поформуле
/> /3/
где
/>/>;
/> — момент сопротивления пуансона, />.
/>/>
Тогда суммарные напряжения />
/>
/>/>
Сравнивая полученное действительное напряжение />, возникающее впуансоне с допустимым />, можно сделать вывод, что при
/>, />
данный пуансон отвечает условию прочности на сжатие.
Определим какую наибольшую длину пуансона можно принятьпри конструировании штампа. Для штампа с направляющей плитой свободная длинапуансона определяется исходя из третьей расчетной формулы по Эйлеру
/>
где Е- модуль упругости, />/>;
эквивалентный момент инерции, />, определяемый поперечным сечениемпуансона;
n- коэффициент запаса. n=3.
/>/>.
Свободная длина пуансона должна быть меньше критической,т. е. />/>.
Заключение
В данном курсовом проекте рассматриваются особенностихолодной листовой штамповки, ее преимущества и недостатки, разработантехнологический процесс изготовления детали — скоба, спроектирован штамп вкотором совмещены все операции по изготовлению заданной детали. Особенностьданного курсового проекта в том, что был изготовлен малоотходный раскройматериала, который позволяет наиболее эффективно использовать материал.
Выполнение курсового проекта позволило систематизировать,закрепить и расширить теоретические знания, а также приобрести опытсамостоятельного решения вопросов, связанных с проектированием технологическогопроцесса и конструированием рабочего инструмента для холодной листовой штамповки.
Список использованных источников
1. Справочник конструктора штампов, Под редакцией Л.И. Рудмана. – М.:Машиностроение, 1988 г.
2. В.П. Романовский, Справочник по холодной листовой штамповки, — Л.:Машиностроение, 1979 г.
3. Зубцов М.Е., Листовая штамповка: Учебник для студентов вузов,обучающихся по специальности “Машины и технологии обработки материаловдавлением”, 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1980 г. – 432 с.
4. Основные требования к текстовым документам ГОСТ 2.105.95 – М.: Издательствостандартов 1996 г.
5. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформленияГОСТ 7.32.-91-М.: Издательство стандартов 1996 г.
6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. –5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. -728с.
7. Кузнечно-прессовое оборудование, выпускаемое в 1992-1993гг. Номенклат.кат. / НПО “ЭНИКмаш” – М.