Разработка технологического процесса изготовления колпачка из стали 08пс

2.4.3.2 Расчет максимальной технологической силы деформированияМаксимальная сила деформирования на вытяжке без утонения определяется как(27)(28)где σρ – величина максимальных меридиональных напряжений; F – площадь поперечного сечения заготовки в месте сопряжения стенки с дном.По Романовскому: (29)где - коэффициент [1, табл.73]2.4.3.3 Условие необходимости применения прижимаУсловие необходимости применения прижима:(30)подставляя значения, получаем:Условие выполняется, тем самым появляется возможность образования складок, из чего следует необходимость применения прижима.2.4.3.4 Расчет силы прижимаВ технологическом процессе вытяжка без утонения делают с прижимом, силу его можно рассчитать по формуле:(31)где q – давление прижима, по номограмме [1, рис.150] q = 0,55;Fпр – площадь части заготовки, находящейся под прижимом.Подставив значение, получаем:2.4.4 Расчет исполнительных размеров рабочего инструментаОсновными исполнительными размерами пуансона и матрицы для вытяжки без утонения являются внутренний диаметр матрицы dм, наружный диаметр матрицы Dм, высота цилиндрического пояска матрицы hц, наружный диаметр пуансона dп.Если допуск на размер изделия задан по его внутреннему размеру, то расчет исполнительных размеров диаметров инструмента определяетсяпо формулам [2, стр.286]:(32)(33)zвт =S + 0,07 (34)где l – номинальный размер изделия; Δ – допуск на размер изделия; zвт – односторонний зазор при вытяжке; - номинальные размеры матрицы и пуансона. zвт =1,2 + 0,07 =Эскизы с рассчитанными размерами вытяжного пуансона и матрицы представлены на рисунках 14 и 15.Рисунок 14 – Эскиз пуансона вытяжногоРисунок 15 – Эскиз матрицы вытяжной2.4.5 Расчет рабочего инструмента на прочность2.4.5.1 Проверка пуансона на продольный изгибУсловие прочности записывается в виде:(35)(36)(37)где Pmax – максимальное технологическое усилие вырубки; Kу – коэффициент запаса устойчивости (для закаленной стали принимается Ку = 2…3), Pкр – критическая нагрузка; Е – модуль упругости (для стали Е = 2,1∙105 МПа); η – коэффициент, учитывающий влияние условий закрепления пуансона, характера нагружения и изменения сечения пуансона по длине на Pкр; J – осевой момент инерции; l – длина свободной, незакрепленной части пуансонаПуансон изготовлен из материала У12А.Принимаем η = 2,5; l = 50 мм, тогда Проверка условияВывод: при максимальном технологическом усилии данной операции условие прочности выполняется с большим запасом. 2.4.5.2 Проверка пуансона на сжатиеУсловие прочности записывается в виде:Таким образом Вывод: спроектиованный пуансон выдержит нагрузку в 10 раз больше нашей. 2.4.5.3 Расчет буферного устройстваМетодики расчета и выбора буферов изложены в ГОСТ 22188-83-22202-83. Усилие зажима при вытяжке: По ГОСТ 22191 выбираем по усилию пружины при наибольшей рабочей деформации (сжатию) Р2 = 2400 Н (240 кгс) и по усилию пружины при максимальной деформации Р3 = 2940 Н (294 кгс). Пример условного обозначения буфера с резиновыми пружинами усилием Р2 = 2400Н, размерами D = 58 мм, h2 = 36 мм, d = М12. Диаметр резиновой пружины D = 45 мм, d = 13 мм; Н0 = 40 мм, деформация нагружения F1 = 12,0 мм;F1 = 14,0 мм. Пример условного обозначения резиновой пружины размером D = 45 мм: Пружина 1085-2637/001 ГОСТ 22191-83. Материал – пластина резиновая маслобензостойкая подгруппы 4.8 по ГОСТ 7338-77. Твердость резины – 50…70 по Шору А. Конструктивно диаметр верхней шайбы должен быть ø58-60 мм. Выбираем 1085-2743 диаметром ø 58 мм по ГОСТ 22194-83. Усилие резинового буфера определяется по формуле: (38)где F – площадь контактной поверхности кольца, см2. Площадь поверхности кольца: . находим по диаграмме на рисунке 16 [1, рис.367]Рисунок 16– Диаграмма для определения напряжений сжатия резины твердостью 50 (модуль упругости Е = 30 кгс/см2);(39)= 18 кгс/см2Усилие буфера: 3 Проектирование технологической оснастки для операции вытяжкаКлассификация проектируемого штампаСогласно разработанной на кафедре Е4 классификации штампов по основным техническим признакам штампа вырубки можно классифицировать следующим образом [9, с.128]:По виду исходной заготовки и схеме напряженного состояния – для листовой штамповки;По способу действия – комбинированного;По характеру выполняемых работ – разделительные, формоизменяющие;По виду операций – вырубные, вытяжные;По виду направляющих узлов – с направляющими колонками и втулками;По способу подачи – ручное;По способу крепления штампа – болтовое;По виду движения – простого одностороннего.В данной работе представлен штамп совмещенного действия для вырубки, вытяжки.Эскиз вырубного штампа в сборе представлен на рисунке 17.Рисунок 17 – Эскиз штампа совмещенного действия для вырубки и вытяжки.В разработанном штампе вытяжная матрица поз.15 является одновременно и вырубным пуансоном. В нижней части штампа кроме обычного вытяжного пуансона поз.3 и выталкивателяпоз.6, перемещающегося от буферного устройства при помощи толкателейпоз.1, помещается вырубная матрица поз.5. Полоса подается справа до упоров поз.25 (второй не показан), верхняя часть штампа начинает опускается, сначала полоса прижимается съемником поз.7, который висит на пружинах 24. Для ограничения хода съемника применены болты с втулками поз.9. При дальнейшем опускании верхней части штампа пуансон-матрица 15 вырубает круг и при дальнейшем опускании вытягивает заготовку по пуансону поз.3. При этом пуансон-матрица давит на выталкиватель поз.6, который в свою очередь давит через толкатели поз.1 на буферное устройство поз. 17, 18, 19, 20. При обратном ходе пуансон-матрица поз.15 прекращает давить на выталкиватель поз.6, буфер разжимается и давит на выталкиватель вверх. Верхняя часть штампа продолжает подниматься со съемником поз.7, а выталкиватель снимаем с пуансона поз.3 готовую деталь. С пуансон-матрицы поз.15 полоса снимается съемником поз. 7.Чтобы деталь не осталась в пуансон-матрице поз.15, в конце обратного хода деталь выбрасывается из нее с помощью выбрасывателей поз.16, на которые через диск поз.11 действует стержень от пресса. 3.2 Назначение основных деталей штампа и выбор материалов для их изготовленияСтали, применяемые для изготовления рабочих частей штампов делятся на группы: Углеродистые инструментальные стали небольшой прокаливаемости (диаметром до 25 мм): У8А, У10А, У8, У10. Легированные стали повышенной прокаливаемости (диаметром до 40-50 мм): Х (ШХ15), Х09, 9Х, 9ХС, 9ХФ, ХВГ, 9ХВГ, ХГСВФ. Высокохромистые стали высокой прокаливаемости (диаметром до 80 мм), высокой износоустойчивости, мало деформируемые при закалке: Х12Ф1, Х12Ф, Х12М, Х12, Х6ВФ и ХГ3СВФ. Легированные стали повышенной вязкости (при твердости НRС 56-58): 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 5ХВГ. Углеродистые инструментальные стали после правильной выполненной термической обработки обладают такой же твердостью как и многие легированные стали. Наиболее пригодны стали марок У10А и У10 (простая форма и до диаметра 25 мм), имеющие более высокую прочность на изгиб, чем другие марки (σиз = 200÷230 кгс/мм2 при HRC 59-60). Легированные инструментальные стали повышенной прокаливаемости применяются до толщины 40 мм, σиз = 250 кгс/мм2. Для вытяжных штампов рекомендуется применять стали Х12, Х12Ф1 с азотирование поверхности при твердости наружного слоя HRC 68-69 и твердости закаленного подслоя HRC 58. Стали этой группы подвергаются закалке с нагревом до высоких температур (Х12М, Х12Ф, х12 – 1020-1040°С; Х12Ф1 – 1070-1090°С) и низкому отпуску (150-170°С), твердость HRC 61-63. Плиты штампов изготавливаются из Стали 40 и 50. Хвостовики – Сталь 35, 40. Колонки направляющие, втулки направляющие – Сталь 20: цементировать на глубину 0,5-1 мм, калить HRC 58-62; Стали 45, 50 – калить HRC 45-50. Пуансонодержатели – Стали 35 и 45. Подкладки под пуансоны – Сталь 45: калить HRC 40-45. Съемники – Ст.3 (Сталь 25). Прижимы, направляющие планки, выталкиватели – Стали 40 и 45: калить HRC 50-54. Упоры – Сталь 45: калить HRC 50-54. Ловители – У8А (У7А): калить HRC 50-54. Штифты – Сталь У8А (Ст.6): калить HRC 45-50. Пружины – Стали 65Г и 60С2 (Стальная проволока II класаа): калить HRC 40-48.Хорошим материалом для изготовления вытяжных матриц являются также алюминиевые бронзы типа БрАЖН-10-4-6, весьма устойчивые против налипания при вытяжке нержавеющей стали. В последнее время часто вытяжные штампы изготавливают из различного рода пластмасс. Таблица 9 - Назначение основных деталей штампа и выбор материалов для их изготовленияДетальНазначениеМатериалПуансон-матрица, вытяжки, вырубкиРабочий элемент штампа, охватывающий материал и (или) являющийся неподвижнымСталь 12ХН3А ГОСТ 5950-73 Матрица вырубкиРабочий элемент штампа, охватывающий материал и (или) являющийся неподвижнымСталь 12ХН3А ГОСТ 5950-73ПуансонРабочий элемент штампа, охватываемый штампуемым материалом и (или) являющийся подвижнымСталь У12АПлиты штампаКонструктивные элементы штампаСт.3 ГОСТ 380-2005ХвостовикДеталь штампа для центрирования и крепления верхней части штампа к ползуну прессаСталь 35ПуансонодержательДеталь штампа для вставки пуансонаСталь 35ВыталкивательДеталь штампа для выталкивания изделий или отхода из полости матрицы.Сталь 35СъемникДеталь штампа для съема изделия или отхода с пуансонаСталь 12ХН3А ГОСТ 5950-73Штифты направляющиеДеталь штампа для направления заготовки штампаСталь 45ВинтыКрепежный элемент штампаСталь У8ЗаключениеВ выпускной квалификационной работе проведен анализ конструкции детали «колпачок». Предложены варианты технологических маршрутов изготовления детали. Для более подробного рассмотрения выбран оптимальный технологический маршрут, включающий в себя операции вырубка и вытяжка без утонения. Для придания окончательных размеров детали: высота размером 12±0,5 мм и внутреннего диаметра Ø12Н7(+0,018) применены операции отрезка, зенкерование, и протягивание предварительное и окончательное. Далее выполнили расчет основных технологических параметров процессов, а именно – вид раскроя, коэффициент использования материала, силу вырубки, силу вытяжки, силу прижима, исполнительные размеры рабочего инструмента для вырубки и вытяжки без утонения. Проведена проверка условий прочности рабочего инструмента. Спроектирован штамп для операции вырубка, вытяжка.Список использованных источниковРомановский, В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е издание, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. -520с.Справочник по оборудованию для листовой штамповки /Л. И. Рудман, А. И. Зайчук, В. Л. Марченко и др.; Под общ. ред. Л. И. Рудмана.− К.: Техника, 1989.− 231 с.Попов Е.А. и др. Технология и автоматизация листовой штамповки: Учебник для вузов / Е.А. Попов, В.Г. Ковалев, И.Н. Шубин. М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 480 с. Ильин, И.Е. Технология листовой штамповки : учебник для вузов /Л.Н. Ильин, И.Е. Семенов. - Москва : Дрофа, 2009. - 475 с. Зубцов, М.Е. Листовая штамповка. – 3-е издание, перераб. и доп./ В.П. Романовский. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1980. – 432 с.Нестеров, Н. И. Технология листовой штамповки. Методические указания к выполнению курсового проекта / Н.И. Нестеров, О.Л. Киреев – СПб.: БГТУ, 2015. – 61с.Шевельков, В.В. Основы проектирования технологических операций холодной листовой штамповки. Методические указания и справочные материалы для студентов машиностроительных специальностей. – Псков: ППИ, 2011. – 86 с. 8Аверкиев Ю.А. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов по специальности «Машины и технология обработки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с. Скворцов Г.Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Подготовительные работы. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. –М.: Машиностроение, 1988. Технология листовой штамповки. Курсовое проектирование. Стеблюк В.И., Марченко В.Л., Белов В.В., Гричевский А.Г. – Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983.-280 с. Мещерин В.Т. Листовая штамповка. Атлас схем. Учебное пособие для вузов. Изд. 3-е, испр. и доп. М., «Машиностроение», 1975. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / В. Г. Сорокин и др.; Науч. ред. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев – М.: «Интермет Инжиниринг». 2001. – 608с.: ил.Ковка и штамповка: Справочник: В 4-х т. Т.4 Листовая штамповка/ Под ред. А. Д. Матвеева; Ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др.− М.: Машиностроение, 1985 − 1987.− 544 с.Корсаков В.Д. Справочник мастера по штампам− М.: Машиностроение, 1972.− 240 с.Технологическая оснасткадля холодной штамповки, прессования пластмасс и литья под давлением. Каталог-справочник. Штампы холодной штамповки. Часть 1- М.: НИИМАШ, 1967.-190 с. ГОСТ 1050-2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. Издание официальное. Москва. Стандартинформ. 2014 г. 36 с. ГОСТ 9408. Прессы однокривошиные простого действия открытые. Параметры и размеры. Нормы точности. ИПК Издательство стандартов. Мостква. 1990 г. 15 с. Приложение АПриложение БДубл.Взам.Подп.Маршрутная карта21Разраб.Широков А. БГТУ «Военмех»Провер.Нестеров Н.И.Нормир.М.эксп.КолпачокН.контр.М01Лист 08сп 1,2 ГОСТ 16523-97КодЕВМДЕНН.расхКИМКод заготовкиПрофиль и размерыКДМЗМ02кг0,0580,6609 81001,2×1500×2000500,088АЦехУч.РМОпер.Код, наименование операцииОбозначение документаБКод, наименование оборудованияСМПроф.РУТКРКОИДЕНОПКшт.Тп.з.Тшт.А03005ОтрезкаБ04Гильотинные ножницыО05Нарезать полосы 31×1500 мм.06А07010Совмещенный вырубка с вытяжкой Б08Пресс КД2116А ус. 40кНО09Вырубить деталь Ø28 мм и вытянуть без утонения Ø11,6Н11 ммТ10Штамп совмещенный11А12015Токарно-револьвернаяБ13Токарно-револьверный станок 1Е316О14Обрезать деталь до высоты 12±0,5 ммТ15МКМаршрутная картаГОСТ 3.1118-82 Форма 1бДубл.Взам.Подп.2АЦехУч.РМОпер.Код, наименование операцииБКод, наименование оборудованияСМПроф.РУТКРКОИДЕНОПКштТп.з.Тшт16Зенкеровать, развернуть предварительно, развернуть окончательно, выдерживая р-рØ12Н7 мм, точить фаску 1,5х45°А17020Контроль размеровБ18Скоба, пробка, штангенциркульО19Проверить деталь – 5% от партииЗаусенцы не допускаютсяА20Б21О22МКМаршрутная картаПриложение В