Проектирование вырубного штампа последовательного действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Курсовая работа

Проектирование вырубного штампа последовательного действия

2012

Оглавление

штамповка технологический сборка деталь

Реферат

Введение

1. Анализ технологичности конструкции детали

2. Определение схемы раскроя и величины перемычек

3. Определение коэффициента использования материала

4. Выбор технологической схемы штампа

5. Расчет усилий штамповки

6. Определение необходимых конструктивно-технологических параметров для вырубных-пробивных штампов последовательного действия

6.1 Определение форм и размеров рабочих деталей

6.2 Определение зазора между матрицей и пуансоном

6.3 Определение центра давления штампа

6.4 Определение усилия прессования

6.5 Эскиз общего вида штампа

7. Описание конструкции, принципа работы штампа и технология процесса сборки

Список использованных источников

Реферат

Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса для изготовления детали, заданной руководителем. Выполнение курсового проекта позволяет систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также приобрести опыт самостоятельного решения вопросов, связанных с проектированием рабочего инструмента для холодной листовой штамповки.

Основной задачей данного проектирования является разработка оптимальной технологии изготовления заданной детали.

Этапы реализации этой задачи:

· анализ технологичности конструкции детали;

· разработка технологической схемы штамповки;

· разработка схемы раскроя материала;

· определение потребного усилия;

· расчет исполнительных размеров пуансонов и матриц;

· сборочный чертеж.

Введение

В общем комплексе технологии машиностроения все возрастающее значение приобретает обработка металлов давлением, в том числе листовая штамповка. Это один из способов обработки, при котором металл пластически деформируется в холодном состоянии при помощи штампов. Листовая штамповка применяется для изготовления самых разнообразных деталей практически во всех отраслях промышленности связанных с металлообработкой.

Листовая штамповка представляет собой самостоятельный вид технологии, обладающей рядом особенностей:

- высокой производительностью;

- возможностью получения самых разнообразных по форме и размерам полуфабрикатов и готовых деталей;

- возможностью автоматизации и механизации штамповки путем создания комплексов оборудования, обеспечивающих выполнение всех операций производственного процесса в автоматическом режиме (в том числе роторных и роторно-конвейерных линий);

- возможностью получения взаимозаменяемых деталей с высокой точностью размеров, без дальнейшей обработки резанием.

Современное холодноштамповочное производство развивается по пути совершенствования традиционных и создания новых технологий и оборудования. При этом наметились тенденции создания холодноштамповочного оборудования для крупносерийного и массового производства автоматических линий и холодноштамповочных пресс-автоматов и оборудования для мелкосерийного, серийного и единичного часто переналаживаемого производства холодноштамповочного оборудования с числовым программным управлением, универсальных прессов, гибких производственных модулей с ЧПУ.

1. Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью следует понимать такое сочетание конструктивных элементов, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное изготовление деталей при соблюдении техники и эксплуатационных требований к ним.

Основными показателями технологичности листовых холодноштамповочных деталей являются:

наименьший расход материала;

наименьшее количество и низкая трудоемкость операции;

отсутствие последующей механической обработки;

наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;

наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства.

Общим результативным показателем технологичности является наименьшая стоимость штампуемых деталей.

Возможность формообразования при разделительных операциях определяется способностями материала заготовки изменять форму под действием деформирующего усилия и возможностью изготовления рабочих частей штампа способных осуществить заданное формоизменение.

Вопрос выбора материала является первым, который приходится решать при изготовлении деталей штамповкой. Его решение во многом определяет вид и конструкцию изделия, оказывает решающее влияние на технологические факторы. В зависимости от назначения и условий работы изделия, а также технологии штамповки металл подбирается с теми или иными механическими и технологическими характеристиками.

Для штамповки применяется большое количество металлов, а также неметаллических материалов. Наибольшее применение в машиностроении имеет тонколистовая, качественная углеродистая сталь. Это наиболее дешевый материал, обладающий хорошими механическими и технологическими свойствами.

К детали-представителю не предъявляется каких либо существенных требований по твердости, прочности и жесткости. для изготовления данной детали выбирается углеродистая конструкционная сталь общего назначения 08кп ГОСТ 9045-93.Материал, из которого будет выполнена деталь - сталь 0,8 кП.

2. Определение схемы раскроя и величины перемычек

Экономия металла и уменьшение отходов в холодной листовой штамповке имеют весьма важное значение, особенно в крупносерийном и массовом производстве.

Раскрой должен обеспечивать экономию металла, высокое качество детали, высокую производительность, простоту штампа, а также простоту и безопасность работы.

Существуют прямой, наклонный, встречный, комбинированный, многорядный и другие типы раскроя с отходами.

Экономичность раскроя в значительной степени зависит от правильной величины перемычек. Основное назначение перемычек - компенсировать погрешности подачи материала и фиксации его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырезку детали по всему контуру и предотвратить получение бракованных деталей. Кроме того перемычки должны обладать достаточной прочностью и жесткостью, необходимой для подачи материала.

В предлагаемом процессе в результате первой операции получается круг диаметром 74 мм. Круглые изделия диаметром свыше 150 мм обычно вырубают в один ряд /1/, при меньших размерах выгоднее штамповать в несколько рядов в штамповом порядке - многорядный штамповый раскрой, поскольку при этом несколько возрастает коэффициент использования материала.

В нашем случае более удобно штамповать в один ряд, поскольку это позволит иметь минимальные габариты штампа, минимальные технологические усилия и, соответственно, минимальный типоразмер оборудования.

Расчет номинальной ширины ленты /1/ производим по формуле (2.1) исходя из условия сохранения необходимой минимальной боковой перемычки.

При штамповке деталей из полосы между соседними деталями должна быть перемычка, обеспечивающая достаточную прочность и жесткость полосы. Для определения перемычек используют экспериментальные данные [2.c.17].Для толщины листа 1,5 мм и автоматической подачи расстояние от детали до края полосы а=1,7 мм, расстояние между деталями а1=1,3мм. Для получения детали применим однорядный тип раскроя. Эскиз раскроя показан на рисунке.

(2.1)

где: - расчетная ширина заготовки;

- диаметр вырезаемой заготовки;

- величина перемычки от края полосы;

Таким образом, расчетная ширина полосы:

Величину перемычки между деталями назначаем равной 1,3мм /3/. Окончательная схема раскроя представлена на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 - Схема раскроя полосы

Принимается ширина ленты рулона 77,4 мм.

Шаг подачи определяется по формуле:

, (2.2)

где а1 = 1,3 мм - величина перемычки;

H = 74 мм - диаметр исходной заготовки.

мм.

Принимается шаг подачи 75,3 мм.

Более короткие полосы удобнее в работе и требует меньшего размера ножниц, поэтому резку полос будем осуществлять поперек листа. Разрезку листа на полосы, как правило, производят с таким расчетом, чтобы от него оставалось как можно меньше отходов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Раскрой полосы

Определим количество полос при продольном и поперечном раскроях:

* Продольный раскрой полос:

N=1700/75,3=22 полосы

* Поперечный раскрой полос:

N=2000/77,4=25 полос

Определим количество деталей на листе:

(2.3)

где N - количество деталей на листе;

L - длина полосы;

n - количество полос на листе;

B1 - ширина детали (вдоль полосы);

a1- односторонний минусовой допуск на ширину полосы, мм;

a - величина перемычки между деталями.

При поперечном раскрое:

При продольном раскрое:

Выбираем поперечный раскрой, т.к. получаем наибольшее количество деталей.

3. Определение коэффициента использования материала

Мерой эффективности раскроя служит коэффициент использования материала:

КИМ = n * f / B * L, (2.4)

где n - количество деталей на листе;

f - площадь детали;

B * L -ширина и длина листа.

f=742=5476 мм2

B * L = 1700*2000 = 3400000 мм2

· Продольный раскрой:

КИМ = 493 * 5476 / 3400000 = 0,797

· Поперечный раскрой:

КИМ = 660 * 5476 / 3400000 =0,96

Выбираем наибольший КИМ = 0,96 максимально возможный коэффициент полезного действия.

4. Выбор технологической схемы штампа

Для разработки техпроцесса изготовления детали необходим вырубной штамп последовательного действия. Наиболее рациональным является техпроцесс, обеспечивающий изготовление детали с наименьшей себестоимостью.

Штамп определен формой детали и является пробивным. Схема этого штампа включает следующие операции:

- на первом переходе пробиваются два отверстия диаметром d=14мм;

- на втором переходе осуществляется вырубка по внешнему контуру диаметром D=74 мм.

Подача ручная *(возможна автоматическая).* Расчет выполнен для автоматической подачи. Удаление отходов и детали происходит через отверстие матрицы и в виде полосы.

5. Расчет усилий штамповки

Усилие Р вырубки по контуру или пробивки отверстия, если заготовка или отход свободно проваливаются в отверстие матрицы, определяют:

(2.5)

или

, т.к. ,

где k=1,2-коэффициент, учитывающий неравномерность толщины материала, его механических свойств, затупление режущих кромок и т.д.;

L-периметр контура или отверстия;

S-толщина материала;

Найдем параметры:

L1=D1=3.14•74=232,4 мм,

L2=рD2=3.14•14=43,96 мм,

Учитывая, что S=1,5мм, по формулам рассчитаем усилие вырубки и пробивки:

Р1=1,2•270•2.0,2324•0,0015=112946,4Н

Р2=1,2•270•2.0,04396•0,0015=21364,6Н;

Суммарное усилие вырубки и пробивки:

=21364,6.2+112946,4=155675,6Н

После вырубки отход (после пробивки - деталь) остаются на пуансоне. Для снятия детали или отхода требуется усилие снятия Рсн ,которое должен создавать съемник:

Рсн= КснР,

где Ксн=0,1…0,12-коэффициент снятия [2,с.30];

Р - усилие вырубки (пробивки).

Рсн=0,11•155675,6=17124,3 Н.

Суммарное усилие вырубки и пробивки:

РУ=Р+Рсн=155675,6+17124,3=172799,9 Н.

Силу проталкивания вырубленной детали (или отхода) для матрицы с цилиндрическим пояском при работе на провал определяют по формуле:

, (2.6)

где k=0,05…0,08, примем k=0,06;

P-усилие вырубки (пробивки);

h-высота цилиндрического пояска матрицы (h=10мм);

S=1,5мм-толщина листа.

Q=0,06•155675,6•0,010/0,0015=74724,3 Н;

Определим технологическое усилие:

;

[Н];

[Н];

69720+2.13188=96096 Н;

6. Определение необходимых конструктивно-технологических параметров для вырубных-пробивных штампов последовательного действия

6.1 Определение форм и размеров рабочих деталей

1) Определим размеры матрицы для вырубки и пробивки:

Конструкция рабочей части вырубных и пробивных матриц выбирается в зависимости от толщины и конфигурации штампуемых деталей. Выбираем матрицу с наиболее используемым профилем (выбираем угол от 30 до 50 при s=1,5мм):

Рабочий профиль матрицы

· вырубка наружного контура:

ширина матрицы

DM = (Dном - )+м

где DM - исполнительные размеры матрицы;

Dном - номинальный размер детали;

+м - допуск на изготовление матрицы;

- заданный допуск.

D = 74 мм

11квалитет: = 190 мкм = 190* 10-3 мм = 0,19 мм (при номинальном размере в интервале от 50 мм до 80 мм)

+м=0,019

Dm = (74 - 0,19)+0,019=73,81+0.02 мм

· пробивка отверстий

dМ = (dном + + z)+м ,

где dM - исполнительные размеры матрицы;

dном - номинальный размер;

z - наименьший зазор.

d = 14 мм

z =0,05 мм

11квалитет: = 110 мкм = 110 Ч 10-3 мм = 0,11 мм (при номинальном размере в интервале св. 10 мм до 18 мм)

+м=0,018

dM = ( 14 + 0,11 + 0,05 )+0,018 = 14,22+0,018 мм

2) Определим размеры пуансона для вырубки и пробивки:

Конструкция рабочей части вырубных и пробивных пуансонов выбирается в зависимости от толщины и конфигурации штампуемых деталей. Выбираем пуансон с наиболее используемым профилем:

рабочий профиль пуансона

· вырубка наружного контура

ширина пуансона

Dп = (dном - - z)-п

где Dn - исполнительные размеры пуансона;

п - допуск на изготовление пуансона;

D = 74 мм

11квалитет: = 190 мкм = 190 Ч 10-3 мм = 0,19 мм (при номинальном размере в интервале св. 50 мм до 80 мм)

-п=0,012

z = 0,05 мм

Dn = (74 - 0,19 -- 0,05)-0,012 =73,76-0,012 мм

· пробивка отверстий

dп = (dном + )-п,

где dn - исполнительные размеры пуансона.

11квалитет: = 110 мкм = 110 Ч 10-3 мм = 0,11 мм (при номинальном размере в интервале св. 10 мм до 18 мм)

dп = (14 + 0,11) -0,012 = 14,11-0,012

3) Определение матрице- и пуансонодержателей

Конфигурации и размеры пуансоно- и матрицедержателей определяются из условий расположения на них пуансона и матрицы и размещения фиксирующих и крепежных деталей.

Конструктивные элементы матрицы

а = В = 74 мм (ширина детали),

c = (10…12) + 0.8 * HM

HM = 10 + (5 * s + 0,7 * (Z + B)^0,5) * k'

k' = 0,8 (1, таб. 5.2, с. 18)

где Нм - толщина матрицы.

S - толщина вырубаемой детали.

Z - длина детали

B - ширина детали

HM = 10 + (5*1,5 + 0,7 * (74)^0,5) * 0,8 = 20,8 мм

с = (10…12) + 0,8 * 20,8 = 26,64…28,64мм

с =26 мм

b = Z + 2 * c + d = 74 + 2 * 26 + 14 = 140 мм

L = b + 2 * c = 140 + 2 * 26 = 192

B = a + 2 * c = 74 + 2 * 26 = 126

При этом высоты пуансонодержателя Нпд и матрицедержателя Нмд

ориентировочно назначают по формуле:

Нпд = (0,6...0,8) Ч Hм = 12,48…16,64 мм

Нпд = 16 мм

Нмд = Hм = 20,8 мм

4) Определим размеры конструктивных элементов съемников

высота жесткого съемника равна:

(0,8...1,0)*Нм=20мм

ширина и длина равны соответствующим размерам матрицы:

192 х 126 -не менее 260 х 200мм.

высота выреза в съемнике определяется по формуле:

h=k * s,

где k=1,7;

s - толщина материала.

h=1,7*1,5 =2,55мм.

ширина выреза съемника:

b = B + z,

где В - номинальная ширина полосы;

z - гарантийный зазор между направляющими стенками выреза и наибольшей возможной шириной.

В=77,4 мм

z=1,5 мм

b=77,4+1,5=78,9мм

5) Выбор блока

Блоки - комплекты верхних и нижних оснований штампов, связанных направляющими устройствами (колонки, планки, цилиндры)

Тип блока (4, таб. 168) выбирается в зависимости от устойчивости стола или ползуна пресса и особенностей конструктивного исполнения штампа. Выбираем блок по ГОСТ 13124-75 (рис.3) повышенной и нормальной точности для штамповки деталей при работе из полосы на быстроходных прессах.

Рис. 3 Тип блока

Провальное отверстие в плите для удаления отхода (детали) делается больше провального отверстия матрицы на 3...10 мм в зависимости от штампуемой детали.

6) Выбор типа хвостовика

Тип хвостовика (4, таб.173) выбираются в зависимости от толщины верхней плиты, габаритов и конструкции штампа, типа операции, а также от размеров гнезда в ползуне пресса.

Выбираем хвостовик с буртиком (рис.4) ГОСТ 16715-71 (для всех типов блочных и пакетных штампов, обеспечивает наилучшую центровку (перпендикулярность оси) штампа).

Рис. 4 Тип хвостовика

7) Выбор типа колонок

Выбираем две гладкие колонки (4, таб.171) по ГОСТ 13118-75 (рис. 5)

Рис. 5 Тип направляющей колонки

6.2 Определение зазора между матрицей и пуансоном

Величина зазора z влияет на усилие вырубки, работу резки, качество поверхности среза, точность получаемой детали, износ и стойкость инструмента. Выбирают зазор z по справочнику.

Для вырубки и пробивки материала толщиной 1,5 мм выбираем зазор (4, таб.9) по нижнему пределу:

z=0,05

6.3 Определение центра давления штампа

Для правильной уравновешенной работы штампа необходимо вырезаемый контур расположить на матрице таким образом, чтобы центр давления совпадал с осью хвостовика. В противном случаи в штампе возникают перекосы, несимметричность зазора, износ направляющих, быстрое притупление режущих кромок, а возможно и поломка штампа.

,

где х - искомое расстояние от оси ОУ до центра тяжести,

у - искомое расстояние от оси ОХ до центра тяжести,

ax, bx - расстояние центра тяжести фигуры до оси ОУ,

аy, by - расстояние центра тяжести фигуры до оси ОХ,

L1, L2 - длина соответствующего контура.

B - ширина детали

r- радиус отверстия

Z- длина детали

ax= Z / 2 + с=74/2+26=63 мм

bx=2c+Z+(B-Z1)=2*26+74+(77,4-74)=129,4мм

ay=by=Z/2+c=37+26=63мм

x=((B+Z)*2* ax+2r* bx)/((B+Z)*2+2r)=

=((75,3+77,4)*2*63+2*3,14*7*129,4)/((75,3+77,4)*2+2*3,14*7)=20,8 мм

y=(340* ay+62.8* by)/(340+62.8)=(340*63+62,8*63)/402.8=54,5 мм

Центр давления штампа (x;у)=(20,8; 54,5)

6.4 Определение усилия прессования

Расчетное усилие процесса среза штампами определяется по формуле:

P = L * S *ср

где L - периметр среза

S - толщина материала,

cp - сопротивление срезу

Lвыр=(B+Z)2=305,4 мм

Lпроб=2r=2*3,14*14=87,9 мм =87,9 * 10-3 м

S=1,5

cp=300 МПа

для вырубки

Pв = 0,305 * 1,5 * 10-3 * 3 * 108 = 137430 Па

для пробивки

Pп = 87,9 * 10-3 *1,5 * 10-3 * 3 * 108 = 39555 Па

для вырубки-пробивки

Р = 137430 +39555 = 176985 Па

Усилие пресса обычно берется больше расчетного усилия вырубки для увеличения запаса жесткости и повышения надежности и долговечности пресса и штампа.

Рис. 6 Эскиз общего вида штампа

1- матрица

2- пуансон

3- матрицедержатель

4- пуансонодержатель

5- верхняя плита

6- хвостовик

7- съёмник

8- нижняя плита

9- упор

10- колонки

7. Описание конструкции, принципа работы штампа и технология процесса сборки

Конструктивно штамп состоит из нижней и верхней плит. В нижнюю плиту впрессованы две направляющие колонки, на плите установлена матрица и съемник. На верхней плите установлен хвостовик. К ней же крепится стальная прокладка, пуансонодержатель с вырубным и пробивным пуансом. Вырубной пуансон включает в себя запрессованный фиксатор и поддерживающий его штифт. В верхнюю плиту впрессованы направляющие втулки, которые скользят по колонкам вместе с верхним блоком штампа. Полоса подается справа налево в просвет между матрицей и съемником и фиксируется разовым упором. Полоса продвигается до упора и вырубается отверстие по контуру с одновременной пробивкой двух очередных отверстий. Далее действия повторяются.

Технология сборки штампа:

1. Запрессовать направляющие колонки в нижнюю плиту штампа.

2. Запрессовать грибковый упор в матрицу.

3. Установить матрицу на нижнюю плиту и запрессовать два штифта.

4. Установить в съемник разовый фиксатор и два наладочных прижима.

5. Установить съемник на матрицу и скрепить восемью винтами.

6. Запрессовать фиксатор в вырубной пуансон, затем штифт.

7. Запрессовать втулки в верхнюю плиту.

8. Запрессовать хвостовик в верхнюю плиту и зафиксировать штифтом.

9. Запрессовать пуансоны в пуансонодержатель.

10. Отшлифовать пуансонодержатель с пуансонами в сборе.

11. Запрессовать штифты в верхнюю плиту и затем на них надеть подкладку, пуансонодержатель и скрепить восемью винтами.

12. Собрать верхнюю и нижнюю половины штампа.

Список использованных источников

1. Рудман Л.И. Справочник конструктора штампов. - М.: Машиностроение, 1988 г.

2. Романовский В.П. Справочник по холодной листовой штамповки. - Л.: Машиностроение, 1979 г. 520 с.

3. ГОСТ 13125-83. Штампы для листовой штамповки. Блоки штампов с задним расположением направляющих узлов скольжения. - М.: Издательство стандартов, 2001. - 18 с.

4. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Учебник для вузов 3-е издание, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1980 г. 432с.

Размещено на Allbest.ru