/>/>Федеральноеагентство по образованию
САМАРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА
Факультетлетательных аппаратов
Кафедрапроизводства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении
Курсовая работа
По теме:Технология листовой штамповки
Самара 2010
Реферат
Целью данного курсовогопроекта является разработка технологического процесса для изготовления детали,заданной руководителем. Выполнение курсового проекта позволяетсистематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а такжеприобрести опыт самостоятельного решения вопросов, связанных с проектированиемрабочего инструмента для холодной листовой штамповки.
Основной задачей данногопроектирования является разработка оптимальной технологии изготовления заданнойдетали.
Этапы реализации этойзадачи:
анализ технологичностиконструкции детали;
разработкатехнологической схемы штамповки;
разработка схемы раскрояматериала;
определение величиныпотребного усилия по операциям;
выбор оборудования;
расчет исполнительныхразмеров пуансонов и матриц;
сборочный чертеж.
Введение
В общем комплексетехнологии машиностроения все возрастающее значение приобретает обработкаметаллов давлением, в том числе листовая штамповка. Это один из способовобработки, при котором металл пластически деформируется в холодном состояниипри помощи штампов. Листовая штамповка применяется для изготовления самыхразнообразных деталей практически во всех отраслях промышленности связанных сметаллообработкой.
Листовая штамповкапредставляет собой самостоятельный вид технологии, обладающей рядомособенностей:
высокойпроизводительностью;
возможностью получениясамых разнообразных по форме и размерам полуфабрикатов и готовых деталей;
возможностьюавтоматизации и механизации штамповки путем создания комплексов оборудования,обеспечивающих выполнение всех операций производственного процесса вавтоматическом режиме (в том числе роторных и роторно-конвейерных линий);
возможностью получениявзаимозаменяемых деталей с высокой точностью размеров, без дальнейшей обработкирезанием.
Современноехолодноштамповочное производство развивается по пути совершенствованиятрадиционных и создания новых технологий и оборудования. При этом наметилисьтенденции создания холодноштамповочного оборудования для крупносерийного имассового производства автоматических линий и холодноштамповочныхпресс-автоматов и оборудования для мелкосерийного, серийного и единичного частопереналаживаемого производства холодноштамповочного оборудования с числовымпрограммным управлением, универсальных прессов, гибких производственных модулейс ЧПУ.
1. Технологическаячасть
1.1 Анализ технологичностиконструкции детали
Под технологичностьюследует понимать такое сочетание конструктивных элементов, которое обеспечиваетнаиболее простое и экономичное изготовление деталей при соблюдении техники иэксплуатационных требований к ним.
Основными показателямитехнологичности листовых холодноштамповочных деталей являются:
наименьший расходматериала;
наименьшее количество инизкая трудоемкость операции;
отсутствие последующеймеханической обработки;
наименьшее количествотребуемого оборудования и производственных площадей;
наименьшее количествооснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства.
Общим результативнымпоказателем технологичности является наименьшая стоимость штампуемых деталей.
Возможностьформообразования при разделительных операциях определяется способностямиматериала заготовки изменять форму под действием деформирующего усилия ивозможностью изготовления рабочих частей штампа способных осуществить заданноеформоизменение.
Материал, из которогобудет выполнена деталь – сталь 0,8 кП.
Характеристика стали 08кп(8кп):
Применение: для прокладок,шайб, вилок, труб, а также деталей, подвергаемых химико-термической обработке — втулок, проушин, тяг. Основные характеристики представлены в табл.1, табл. 2,табл. 3, табл.4.
Таблица 1 — Химическийсостав в процентах стали 08кп (8кп)C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.05-0.11 до 0.03 0.25-0.5 до 0.25 до 0.04 до 0.035 до 0.1 до 0.25 до 0.08
Таблица 2 — Температуракритических точек стали 08кп (8кп)Ac1=732, Ac3(Acm)=874, Ar3(Arcm)=854, Ar1=680
Твердость стали 08кп (8кп) калиброванного нагартованного HB=179 Твердость стали 08кп (8кп) горячекатанного отожженного HB=131 /> /> />
Таблица 3 — Физическиесвойства стали 08кп (8кп)T E 10-5 a106 l r C R 109 Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м 20 2.03 63 7871 147 100 2.07 12.5 60 7846 482 178 200 1.82 13.4 56 7814 498 252 300 1.53 14.0 51 7781 514 341 400 1.41 14.5 47 7745 533 448 500 14.9 41 7708 555 575 600 15.1 37 7668 584 725 700 15.3 34 7628 626 898 800 14.7 30 7598 695 1073 900 12.7 27 7602 703 1124 1000 13.8 695
Таблица 4 — Технологическиесвойства стали 08кп (8кп).Свариваемость: без ограничений. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Сопротивление резу – 25 кгс/мм²(при вырубке);
Предел прочности — 30 кгс/мм²
Относительное удлинение –35% (не менее)
Для изготовления деталибудет применяться гибка. Произведем корректировку размеров детали, с учетомсвойств материала детали 0,8 кП:
— Наименьший размерпробиваемых отверстий: />мм. Размеротверстия – 3 мм. Условие выполняется;
— Наименьшее расстояниеот края отверстия до прямолинейного наружного контура: /> /> Условие выполняется.
— Наименьшее расстояниеот края отверстия до загнутой полки: /> /> Условие не выполняется.Следовательно, увеличим горизонтальный размер детали до 48 мм и передвинемотверстия на 4 мм. Тогда />
— Наименьшее расстояниемежду отверстиями /> /> Условие выполняется.
— Наименьшая высотаотгибаемой полки /> /> Условие выполняется.
Размеры детали с учетомкорректировки указаны на рис. 1.
/>
Рис. 1 — Эскиз детали
1.2 Анализ вариантовтехнологических схем изготовления детали
Основными техническимипризнаками, влияющими на выбор варианта технологического процесса, являются:механические свойства и толщина материала, степень сложности конфигурациидетали и ее габариты, требуемая точность детали, место расположения отверстий иточность расстояния между их осями и т.д. Основным экономическим признаком, откоторого зависит решение вопроса экономической целесообразности того или иноговарианта, является серийность производства.
Анализируя конструкцию иматериал детали, могут приниматься следующие варианты технологических схем ееизготовления:
-раскрой листа на полосы;
-вырубка в штампе полосызаготовки с одновременной пробивкой в ней отверстий в штампе совмещенногодействия;
-гибка заготовки вштампе;
-доводка детали вручную.
-раскрой листа на полосы;
-вырубка детали;
-пробивка 4х отверстий,диаметром 4мм;
-гибка заготовки вштампе;
-доводка детали вручную.
-раскрой листа на полосы;
-вырубка детали;
-сверление в кондукторе4х отверстий, диаметром 4мм;
-гибка заготовки вштампе;
-доводка детали вручную.
Принимаем I вариантизготовления детали, т.к. он содержит меньшее количество операций и являетсяболее экономичным.
1.3 Расчеттехнологических параметров
1.3.1 Определениеразмеров заготовки
Размеры развертки детали:/>, где /> - длина прямолинейныхучастков детали, />, />
Итак, размеры заготовкиштамповки детали: 76,4х30 мм.
1.3.2 Расчет шириныполосы материала для изготовления заготовки
Она в основном зависит отмарки и толщины материала, величины перемычек между выбираемыми заготовками, расположениязаготовок в полосе, конструкции штампа, точности работы оборудования дляраскроя листов, применяемых средств механизации подачи полосы в штамп.
Принимаем дляразрабатываемого процесса, что лист разрезается на полосы на гильотинныхножницах. Заготовки из полос вырубаются в штампе без бокового прижима полосы ис подачей материала в любую зону вручную.
Формула для расчеташирины полосы в этом случае имеет вид:
/>
/> - величина перемычки междузаготовками,
/> - односторонний (минусовый) допускна ширину полосы,
/> - гарантийный зазор между полосой инаправляющими штампа,
В зависимости отрасположения заготовки на полосе, ширина полосы может быть следующая:
/>,
/>.
1.3.3 Расчет шагарасположения заготовок
По ГОСТу выбираем листы,габаритом 1000х2000 мм. При изготовлении деталей гибкой, необходимо, повозможности, соблюдать правило, чтобы линия сгиба не совпадала с направлениемпроката листа (рис. 2). Шаг расположения заготовок на полосе составляет:
/>,/>.
/>
Рисунок 2 – Расположениеполос при раскрое листа
1.3.4 Определениеколичества заготовок
Определяем количествозаготовок, которое можно получить по вариантам а) и б) (Табл.5)
Таблица 5 – Количествозаготовок, получаемых из листов при различных вариантах раскроя.Габариты листа мхм Вариант раскроя Количество (шт.) Полос из листа Заготовок из полосы Заготовок из листа 1,0х2,0 а 2000:84,8=23 1000:31,6=31 23х31=713 б 1000:38,4=26 2000:78=25 26х25=650 1,2х2,0 а 2000:84,8=23 1200:31,6=37 23х37=851 б 1200:38,4=31 2000:78=25 31х25=775
Расчет коэффициентаиспользования материала
Производим расчеткоэффициента использования материала листов:
/>.
Для определения площадизаготовки f, разбиваем ее на фигуры простой геометрической формы. Общая площадьзаготовки: />.
/>/>
/>/>.
Таким образом, дляразработки технологического процесса изготовления детали выбираем листгабаритом 1000х2000 и его раскрой по варианту а).
Использование оставшегосяматериала листа:
/>. />,значит, можно использовать оставшуюся полосу листа />, изменив расположение заготовокна листе (рис. 3). Количество заготовок из полосы />: 1000:84,8=11.
/>. />,значит, оставшуюся полосу листа /> использовать невозможно.
Следовательно, />
/>
Рисунок 3 – Расположениезаготовок на листе
Расчет усилия резкилиста на полосы
Произведем подборгильотинных ножниц исходя из усилий резания и ширины отрезаемой полосы. Усилиерезания определяем по формуле:
/>,
где /> - толщина материала, />=25 кгс/мм², /> - угол створаножниц, />=1,3– коэффициент, учитывающий затупление ножей, разброс толщины и механических свойствматериала и др.
/> (/>24,8кН)
Ножницы для резкиматериала толщиной />2,5 мм, пределом прочности />50 кг/мм²и ширинойреза />1600ммпокаталогу выбираем модель Н473 (ГОСТ 6282-52). Правильность их выбора проверяемпо развиваемому усилию резания:
/> (/>31,03кН)
Таким образом, длятехпроцесса можно рекомендовать гильотинные ножницы модели Н473.
Определение усилия вырубкиразвертки детали и подбор пресса
Усилие резания материалапри вырубке заготовок по наружному контуру определяем по формуле:
/>,/>
/>,
/>,
/>=10296кгс (/>103кН).
Усилие снятия полосы спуансона:
/>, где /> -для штампа последовательного действия (вырубка-пробивка).
/>.
Усилие проталкиваниязаготовки через матрицу:
/>, где /> -при вырубке на провал, n – количество заготовок, находящихся одновременно вцилиндрической шейке матрицы. Учитывая необходимость периодического ремонта –перешлифовки режущей кромки матрицы, принимаем n=3:
/>.
Усилие резания припробивке 4х отверстий:
/>(/>18,8кН),
Усилие снятия заготовки спуансона:
/>, где /> -для многопуансонного пробивного штампа.
/>,
Усилие проталкиванияотходов при пробивке отверстий:
/>, где /> -при вырубке с обратным выталкиванием, n=3.
/>.
Общее усилие пресса,необходимое для выполнения этой операции, составит:
/>,
где />=1,3 – коэффициент,учитывающий потери, затупление режущих кромок, разброс толщины и механических свойствматериала и др.
/>
Произведем выбор прессапо каталогу оборудования, в зависимости от />, величины рабочего хода ползуна, закрытойвысоты габаритов штампа в плане.
При этом условнопринимаем следующее:
-рабочий ход ползунадолжен быть не менее 10-20 мм,
-закрытая высота штампа />мм,
-габариты штампа в плане 450х700мм.
Наиболее подходящим длянашего случая выбираем пресс К 116 Б (усилие пресса Р=360кН, ход ползуна h=64мм,габариты стола пресса 480х720мм />= 300мм).
Определение усилийгибки детали, выбор марки пресса
Определим усилие гибкизаготовки. Применяется четырехугловая гибка с прижимом:
/>,
где В=30мм – длина линиигиба, />=0,2 – коэффициент длядвухугловой гибки.
/> (/>9кН).
Выбираем пресс длявыполнения операции четырехуголовой гибки с прижимом, при этом условнопринимаем:
-ход ползуна не менее 2хвысот детали, т.е. />40мм,
-закрытая высота штампа />,
-габариты штампа в плане 350х750мм.
По каталогу выбираемпресс ЭР50 (усилие пресса Р= 500кН, ход ползуна h= 70мм, габариты столапресса 370х575мм />= 265мм).
Расчет параметровпружинения материала
Радиус закругленияпуансона, учитывающий отпружинивание заготовки после ее гибки, определим поформуле:
/>,
/> - внутренний радиус детали,
/> - модуль упругости материала,
/>2,96мм;
Угол пружинения материалапосле снятия внешней нагрузки:
/>
/>
/>
Таким образом, втехнических условиях на проектирование гибочного штампа необходимо задатьрадиус закругления пуансона 2,96мм, а угол сопряжения рабочих кромок пуансона 89,6º.
2. Конструктивная часть
2.1 Обоснованиеконструктивной схемы штампа
Штампы для гибкиподразделяются на штампы простого, последовательного и совмещенного действия. Вштампах простого действия за один ход подвижной части блока выполняется толькоодна операция или переход гибки. Штампы этой группы подразделяются наспециальные и универсальные. Специальные штампы применяют для изготовлениядеталей простейшей формы однооперационной гибкой в одном штампе или дляполучения деталей сложной формы многопереходной поэлементной гибкой в штампахпростого действия. Универсальные штампы применяют для получения однотипныхдеталей простой формы, но разных размеров, однопереходной гибкой или длявыполнения деталей сложной формы многопереходной гибкой в одном и том жеуниверсальном штампе.
Четырехугловую гибкудеталей можно выполнять в штампе, обеспечивающем изгиб четырех угловодновременно (рис. 4, а). Однако при этом, ввиду повышенного растяжения металлаиз-за его защемления между пуансоном и матрицей, деталь получается созначительным искривлением полок (рис. 4, б). Для исключения таких искривленийгибку следует выполнять за два перехода в одном или двух штампах (рис. 4, в иг). Однако экономичнее использовать один штамп.
/>
Рисунок 4 – Схемы штамповдля четырехугловой гибки детали
2.2 Описаниеконструкции штампа, принцип действия
Двухугловой гибочныйштамп показан на рис. 5. С его помощью будет выполняться четырехугловая гибкадетали. Заготовку укладывают на прижим 1, действующий от выталкивателя 2. Приопускании пуансона 3 заготовка сначала зажимается между пуансоном ивыталкивателем, а затем изгибается с помощью матрицы 4 и принимает форму скобы.Затем деталь переворачивают загнутыми углами вниз и выполняется второй переход.
После гибки деталь изматрицы удаляется выталкивателем, действующим от нижнего буферного устройства.
/>
Рисунок 5 – Двухугловойгибочный штамп
Определениеисполнительных размеров элемента штампа.
Кконструктивно-технологическим параметрам штамповой оснастки относятся:
1. Односторонний зазор z– между матрицей и пуансоном при двухугловой гибке. Он определяется взависимости от толщины материала /> по формуле
/>,
где /> – коэффициент,зависящий от длины отгибаемых полок и толщины материала.
/>
Радиус закруглениярабочей кромки матрицы />
Глубина матрицы k=20мм
Радиус закругления пуансонарассчитан в п. 3.7, />2,96мм;
Исполнительный разменматрицы />,
/>-номинальный размер детали послегибки (1 переход),
/>=0,4 – коэффициент, определяющий долюдопуска,
/>=0 — предельное отклонение размерадетали.
/>
Техника безопасностипри изготовлении детали
Техника безопасности иохрана труда работающих приобретают особое значение при холодной листовойштамповке. Избежать производственных травм в этой области можно различнымипутями.
При работе на открытыхштампах, а также при штамповке из отдельных (штучных) заготовок их обязательноследует укладывать, а отштампованные детали удалять посредством какого-либоручного инструмента (пинцетами, щипцами, линейками и т. д.). При штамповке изполосы рекомендуется применять штампы безопасной конструкции, например,закрытые штампы с направляющей плитой и с автоматически действующими упорами,ловителями, боковыми ножами и т. д. Особое внимание при конструировании прессови штампов уделяется системе ограждения штампового пространства, так как в этойзоне максимальное число травм. Штамповое пространство ограждается решетками.Для защиты персонала используют блокирующие устройства, основной деталью которойявляются фотоэлектрические датчики, расположенные в штамповом пространстве. Онидают команду на мгновенную остановку пресса при попадании в зону руки. Крометого, в прессах используют двурукое включение. Здесь необходимо использоватьпедаль выше пола на 100 мм.
Также необходимо следитьза уровнем освещенности на рабочем месте, ибо плохая освещенность можетпривести к различным видам травм.
2.3 Применениестандартных элементов
По ГОСТу выбираем стандартныеэлементы штампа.
Габаритные элементыматрицы определяем по таблице, исходя из размеров рабочей зоны: 80х40 – рабочаязона, 140х80 – габаритные размеры.
По ГОСТу 13125-83 принимаемобозначение блока 1004-4354 и его размеры: d=32мм; расстояние при нижнемположении верхней плиты />, h=50мм,/>, А=160, />. Обозначение плиты1004-4354/001, обозначение заготовки 1022-4448, колонки 1030-6045, втулка 1032-2643.
По ГОСТу 13112-83принимаем размеры заготовки: Н=50мм, h=25мм, А=160мм, />, l=25мм, />, r=45мм, />.
По ГОСТу 13118-83принимаем размеры колонок: D=32мм, L=160мм, l=8мм, R=3мм, />, c=4мм..
По ГОСТу 13120-83принимаем размеры втулки: d=32мм, />, D=43мм,/>, L=100мм, l=40мм, />, />, />.
Заключение
В данном курсовом проектерассматриваются особенности холодной листовой штамповки, ее преимущества инедостатки, разработан технологический процесс изготовления детали — накладка,спроектирован штамп, в котором осуществляется первый переход операции гибки дляизготовления заданной детали. Особенность данного курсового проекта в том, чтобыл изготовлен малоотходный раскрой материала, который позволяет наиболееэффективно использовать материал.
Выполнение курсовогопроекта позволило систематизировать, закрепить и расширить теоретическиезнания, а также приобрести опыт самостоятельного решения вопросов, связанных спроектированием технологического процесса и конструированием рабочегоинструмента для холодной листовой штамповки.
Список использованныхисточников
1. Рудман Л.И. Справочникконструктора штампов [Текст]/ Л.И. Рудман, В.Л. Марченко. – М.: Машиностроение,1988 г.
2. Романовский В.П. Справочникпо холодной листовой штамповки [Текст]/ В.П. Романовский. — Л.: Машиностроение,1979 г.
3. Смеляков Е.П. Технологиялистовой штамповки в производстве летательных аппаратов [Текст]: метод. указания/Е.П. Смеляков, Ю.В. Федотов, В.П. Самохвалов. — СГАУ, Самара, 2004. — 65 с.
4. Смеляков Е.П.Технология листовой штамповки в производстве летательных аппаратов [Текст]:метод. указания/ Е.П. Смеляков, П.Я. Пытьев. — СГАУ, Самара, 2002. — 65 с.
5. Смеляков Е.П. Основыконструирования штамповочной оснастки для изготовления листовой детали ЛА[Текст]: метод. указания/ Е.П. Смеляков, Ю.В. Федотов. — СГАУ, Самара, 2002. — 105с.
6. ГОСТ 13125-83.Штампы для листовой штамповки. Блоки штампов с задним расположениемнаправляющих узлов скольжения [Текст] – Введ. 1984-07-01. – М.: Издательствостандартов, 2001. — 18 с.
7. ГОСТ 13112-83. Штампыдля листовой штамповки. Плиты-заготовки для штампов с задним расположениемнаправляющих узлов. Конструкция и размеры [Текст] – Введ. 1984-07-01. – М.:Издательство стандартов, 2001. – 8 с.
8. ГОСТ 13118-83. Штампыдля листовой штамповки. Втулки направляющие гладкие. Конструкция и размеры [Текст]– Введ. 1984-07-01. – М.: Издательство стандартов, 2001. – 11 с.