Расчет и проектирование технологического процесса изготовления детали из листового материала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и проектирование технологического процесса изготовления детали из листового материала

Введение

гибкий деталь отверстие штамповка

Процесс изготовления детали гибкой включает в себя следующие основные операции: раскрой листового материала на полосы, нарезка полос на гильотинных ножницах, вырубка заготовки и пробивка отверстий и сама операция гибки. Выбор варианта раскроя листа выполняется из условия наилучшего использования материала листа - наибольшего коэффициента использования материала. Подбор гильотинных ножниц выполняется исходя из необходимого усилия резания, габаритов листа и т.д. Вырубка заготовки и пробивка отверстий может выполняться и как две последовательные операции, так и за одну операцию. Во втором случае усложняется конструкция штампа, но упрощается технологический процесс. Операция гибки, в зависимости от конфигурации детали, выполняется в один или несколько переходов. Подбор пресса производится по усилию гибки и геометрическим параметрам заготовки и пресса. Основными формоизменяющими операциями для изготовления деталей являются: гибка и вытяжка. В данной работе более подробно рассмотрен процесс изготовления детали с использованием операции гибки. В плане ТП гибку чаще всего представляют двумя видами операций: настройкой оборудования совместно с технологической оснасткой и собственно деформированием заготовки. Для гибки заготовок в инструментальном штампе такие операции формулируют следующим образом:

· Установка, отладка и снятие штампа

· Гибка заготовки (или детали)

В качестве доводочной операции после гибки в техпроцесс вводят подгонку детали по какой-либо технологической оснастке (шаблону, оправке, пуансону), поскольку точно определить и откорректировать на штамповом инструменте величину отпружинивания материала после снятия внешней нагрузки затруднительно.

1. Анализ технологичности детали

Данная деталь имеет Z-образную форму. Имеет две отгибаемые полки и одну стенку. На детали имеется 5 отверстия, одно из которых диаметром d2=10 мм и другие четыре диаметром d1=3 мм.

Деталь предполагаем изготавливать из материала 30ХГСА с характеристиками:

· Строение материала - отожженный

· ?_в=700 МПа

· ?_m=450 МПа

· ?_ср=560 МПа

· ?=22 %

· ?=52 %

· ?=?_m/?_в=0,642

· Е= 2,010⁵ МПа

· n=0,166

· K=1110 МПа

Рекомендуемая термическая обработка: нормализация или высокий отжиг при t=900±10°C, повышение пластичности материала, мягкая сталь.

Круглые отверстия получаются в процессе вырубки, минимальный размер отверстия составляет 1,0S

Толщина детали S=1,5 мм

По чертежу 1,0S=1,0·1,5=1,5

d1=3 мм, d1>1,5

Наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного контура должно быть не менее S для фигурных круглых отверстий,

b-f1 - d1 = 3,5 мм>S

2 2

a1-f2-f1-d1/2=9,5 мм>S

a2-f2-d2/2=9 мм>S

(b-d2)/2=5 мм>S

Наименьшее расстояние от края отверстия до загнутой полки составлять a>R2+2S, где r- радиус изгиба

a=8 мм

h1=f2-S-d2/2=7,5 мм<a - не выполняется условие, тогда

f'2=14+1=15 => h1'=8,5 мм>S - условие выполняется

h2=f2-d1/2=14,5 мм>a - выполняется условие

Наименьшее расстояние между отверстиями при одновременной их пробивке должно быть равно b=(23)S

h=b-f1-d1=20-10-3=7 мм

по чертежу b=3·1,5=4,5 - условие выполняется

Наименьшая высота отгибаемой полки должна быть h>3S, 28>4,5 - условие выполняется

Разработка вариантов изготовления детали.

I вариант

1 Раскрой листа на полосы

2 Вырубка заготовки и пробивка отверстий

3 Гибка

4 Доводка

II вариант

1 Раскрой листа на полосы

2 Вырубка заготовки

3 Пробивка отверстий

4 Гибка

5 Доводка

Вывод: первый способ рационален, так как он имеет вариант совмещения нескольких операций, а следовательно, меньше экономических затрат, затрат времени на производство, экономия оборудования, менее затратный процесс.

2. Определение разимеров развёртки детали

Для определения длины развертки заготовки разобьем деталь на прямолинейные и криволинейные участки. Общая длина развертки определяется по формуле L=?l_пр+?l_кр

l_1пр=a2-R2-S=25-6-1,5=17,5 мм

l_2пр=h-S-2R2=15-1,5-12=1,5 мм

l_3пр=a1-2R2-S=60-12*2-1,5=34,5 мм

?l_пр=17,5+1,5+34,5=53,5 мм

l_кр1= 10,54 мм

l_кр2 = 10,54 мм

l_кр3 = 10,54 мм

?l_кр= 31,62 мм

L=53,5+31,62=85,12 мм

Итак, размеры заготовки для штамповки детали 85,12х20 мм.

3. Расчёт ширины полосы для вырубки заготовки

По заданию габариты листов 1000х2000 мм и 1200х2000 мм по ГОСТ 21631-76.

Принимаем для разрабатываемого техпроцесса, что лист на полосы разрезается на гильотинных ножницах. Заготовки из полосы вырубаются в штампе без бокового прижима полосы и с подачей материала в рабочую зону вручную.

Формула для расчета ширины полосы в этом случае имеет вид [1,табл.142]:

B=D+2(b+?)+z

b=2,2 мм [1,табл.139] - величина перемычки между заготовками;

?=1,2 мм [1,табл.144] - односторонний допуск на ширину полосы;

z=1 мм [1,табл.143] - гарантийный зазор между полосой и направляющими штампа.

В зависимости от расположения заготовки на полосе ширина полосы может быть следующая:

В₁=85,12+2(2,2+1,2)+1=92,92 мм

В₂=20+2(2,2+1,2)+1=27,8 мм

4. Выбор размера листа и определение шага заготовки

Шаг расположения заготовок на полосе составляет: t= D+a

t₂=85,12+2,2=87,32 мм, t₁=20+2,2=22,2 мм

При изготовлении деталей гибкой необходимо соблюдать правило, чтобы линия гиба не совпадала с направлением прокатки листа.

5. Выбор варианта раскроя листов

Таблица 1 - Определение количества заготовок, получаемых из листов при различных вариантах раскроя

Габарит листа мхм	Вариант раскроя	Количество (штук)
		Полос из листа	Заготовок из полосы	Заготовок из листа
1,0х2,0	А			1104
1,0х2,0	Б			925
1,5х2,0	А			1680
1,5х2,0	Б			1400

6. Расчёт коэффициэнта использования материала

Коэффициент использования материала рассчитывается по формуле:

Площадь заготовки: f=L·b=76,44·20=1528,8

Таким образом, для разработки техпроцесса изготовления деталей выбираем лист габаритом 1500х2000 и его раскрой по варианту «А», ?=85%, лист 1500х82,94

7. Подбор гильотинных ножниц

Резку листов на полосы производим на гильотинных ножницах с наклонным ножом. Подбор ножниц производится по каталогу, исходя из длины нарезаемых полос и усилию резки. Усилие резки определяются по формуле:

Р=0,5

?=1,5⁰ - угол наклона ножа

?_ср=560 МПа

k=1,3 - коэффициент, учитывающий износ режущих кромок ножей, разброс материала по прочности и толщине

S=1,5 - толщина материала

Р=

По каталогу выбираем ножницы для резки материала толщиной S₀1,5 мм, пределом прочности 50кг/мм² и шириной реза1600 мм по каталогу выбираем модель Н-472(ГОСТ 6282-52). Правильность их выбора проверяем по развиваемому усилию резания.

Р=

Таким образом, для техпроцесса можно рекомендовать гильотинные ножницы модели Н-472.

8. Расчёт усилия вырубки-пробивки заготовки

Согласно принятой технологической схемы вырубку заготовки производим одновременно с пробивкой всех отверстий в детали в инструментальном штампе. Усилие резания материала при вырубке заготовки по наружному контуру определяются по формуле: P₁=LS₀

Длина контура L =(А-2R)·2+(B-2R)·2+2?R

L=(76,44-2·5)·2+(20-2·5)·2+2·3,14·5=184,28 мм

P1=184,28·1,5·56,0

Р1=15479,5 Н

Усилие снятия полосы с пуансона Р_сн1=k_снP₁

k_сн=0,07 - для штампа последовательного действия

Р_сн1=0,0715479,5=1083,5 Н

Усилие проталкивания заготовки через матрицу

Р_пр1=k_прР₁n

k_пр=0,12 - при вырубке на провал [1, с.21], n - количество заготовок, n=(23)S=21,5=3

Р_пр1=0,1215479,53=4643,85 Н

Общее усилие пресса, необходимое для выполнения этой операции, составит:

Р_внешн.=(Р₁+Р_сн1+Р_пр1)1,3=27568,9 Н

Усилие резания при пробивке 4 отверстий

Lотв =3?d1+?d2=59,66 мм

Р₂=Lотв · S?_ср=5011,4 кг(?50,1 кН)

Усилие снятия заготовки с пуансона Р_сн2= k_снP₂

k_сн=0,07

Р_сн2=0,075011,4=350,7 кН

Усилие проталкивания отходов при пробивке отверстий Р_пр2=k_прР₂n

k_пр=0,9

n=3

Р_пр2=0,935011,4=1503,4 Н

Р_внутр.=(Р₂+Р_сн2+Р_пр2)1,3=8925,15 Н

Общее усилие пресса, необходимое для выполнения этой операции

Р_?=1,3(Р₁+Р_сн1+Р_пр1+ Р₂+Р_сн2+Р_пр2)=36494,055 Н = 364,9 кН

9. Выбор пресса для операции вырубки-пробивки

Условно принимаем:

· Рабочий ход ползуна h=7S=10,5 мм

· Закрытая высота штампа H_закр=150S=225 мм

· Габариты штампа в плане (250300)Sх(350400)S

Наиболее подходящим для этого случая выбирают пресс К116Б (усилие пресса Р=630 кН, ход ползуна h=84 мм, габариты стола пресса 480х720 мм, Н_закр=300мм)

10. Определение усилий гибки

По справочнику [1, табл.23] формула для расчета этого параметра имеет следующий вид:

Р=2ВS?_Вk₂+P_пр?12,5ВS?_Вk₂

где В=20 мм,

k₂=0,10

Р=1,25201,57000,10=262,5кг (?2,6кН)

11. Выбор пресса для гибки

Условно принимаем:

· Рабочий ход 2h?40мм

· Закрытая высота штампа H_закр=120мм

· Габариты штампа в плане 200х300 мм

По каталогу выбираем пресс ЭР50(усилие Р=500кН, ход ползуна h=70мм, габариты стола пресса 370х575мм, H_закр=265 мм) кривошипный одностеночный с неподвижным столом.

Заключение

В ходе расчётной работы разработан технологический процесс изготовления детали методом холодной штамповки из материала 30ХГСА с толщиной листа S=1,5 мм. Выполнен раскрой листового материала, рассчитаны усилия резки заготовок, подобраны гильотинные ножницы; вычислены усилия, необходимые для вырубки заготовки, пробивки отверстий и гибки детали, подобрано соответствующее оборудование; составлена маршрутная карта технологического процесса.

Список использованных источников

1.Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е изд.-Л.: Машиностроение, 1979. - 520с.

2.Смеляков Е.П. Технология листовой штамповки в производстве ЛА

3.Каталог оборудования

4.Справочник авиационного материала

Размещено на Allbest.ru