Изготовление передней панели пульта управления краном УК28СП

Московский
государственный технический университет

имени Н.Э.Баумана

Калужский филиал

Кафедра ЭИУ1-КФ

Расчетно-пояснительная
записка

по курсовому проекту «Технология
производства РЭС»

на тему:

«Изготовление передней
панели пульта управления краном УК28СП»

ОАО «Калугапутьмаш»

Калуга

Введение

Производство
данной панели является единичным. Панель получаем методом холодной штамповки.
Холодная штамповка является самой распространенной операцией для получения
корпусов и несущих конструкций. Основное достоинство холодной штамповки
заключается в высокой производительности и небольшой стоимости, что очень важно
при единичном производстве. Основной технологической оснасткой при холодной
штамповке является штамп, состоящий из 2-х основных частей: матрица –
неподвижная часть штампа, обычно прикрепляемая к столу пресса и пуансон –
подвижная часть пресса. Пуансон закрепляется к ползуну пресса и совершает
вместе с ним возвратно – поступательные движения в вертикальном направлении.

В единичном
производстве используется поэлементная штамповка, технологической оснасткой в
которой являются стандартные матрицы и пуансоны, а пробивку отверстий
необходимой величины осуществляют подбором матрицы и пуансона необходимых
размеров. Пробивку отверстий в детали обычно осуществляется с использованием
различных штампов.

Использование
поэлементной штамповки позволяет значительно снизить затраты, как временные,
так и материальные, на подготовку производства, позволяет повысить
производительность труда, по сравнению с механической обработкой.

Расчет
нормы расхода материала при вырубке детали

Норма расхода
материала во многом определяет себестоимость получаемой детали, поэтому для
уменьшения стоимости детали и увеличения технологичности стремятся выбрать
минимально возможную норму расхода.

Первоначально
рассчитывают ширину полосы металла необходимую для получения детали. Пусть
необходимо с помощью вырубки получить прямоугольную деталь с размерами h и c.
Для получения качественной детали необходимо, чтобы между краем детали и краем
полосы был гарантированный зазор. Другим необходимым условием для получения
качественной детали является получение заданного зазора между соседними
деталями.

В общем
случае d = a = 1,6 мм.

B – ширина
полосы;

t – шаг
вырубки t = c + d = 169,92 + 1,6 = 171,52 мм.

Из листа
S×L×M вырезаем металлическую полосу шириной “B”.

Стандартный
лист 2×1250×2500 мм.

Bmin
= h + 2a – минимальная ширина металлической полосы.

Однако, на
практике при расчете ширины металлической полосы необходимо также учитывать
погрешность на изготовление полосы при вырезке. Помимо этого, необходимо
учитывать возможное смещение металлической полосы относительно штампа,
следовательно, ширина полосы с учетом всего вышеизложенного:

B = h + 2a +
2∆ + Z = 1038 + 3,2 + 2 + 2 = 1045,2 мм.

∆ = 1,0
мм – поле допуска на изготовление полосы.

Z = 1,0 мм –
погрешность на поле допуска.

Затем с
учетом шага вырубки рассчитываем количество деталей, которые можно получить из
одной полосы:

n1
= L/t = 1250/171,52 = 8

после этого
рассчитываем количество полос, которое можно вырезать из одного металлического
листа:

n2
= M/B = 2500/1054,20 = 2

следовательно,
количество деталей, получаемых из одного листа:

N = n1×n2=
16

g = G/N =
48,75/16 = 3,05 кг.

G – удельный
вес металлического листа;

G =
V×γ = S×L×M×γ =
0,2×125×250×7,8 = 48,75 кг.

g – норма
расхода материала.

γ = 7,8
г/см3 – удельный вес.

Расчет
матрицы и пуансона для вырубного штампа

Поскольку,
линейные размеры деталей при вырубки определяются линейными размерами отверстия
в матрице, то расчет вырубного штампа начинают с расчета матрицы. По мере
работы вырубного штампа происходит постепенный износ, как матрицы, так и
пуансона. В результате линейные размеры окна в матрице постепенно
увеличиваются. Следовательно, для получения наибольшей долговечности штампа
линейные размеры окна у матрицы проектируют по минимально возможному полю
допуска детали.

1. ,

где - допуск при
изготовлении отверстия в матрице.

<< ∆L

2.Рассчитываем
линейные размеры пуансона.

Для надежной
работы штампа линейные размеры пуансона всегда должны быть меньше линейных
размеров окна в матрице на некоторую гарантированную величину Z.

LП
= (L - ∆L – Z)-δп δп << ∆L

По справочнику
определяем δп= 0,02 мм и = 0,04 мм, Z = 0,14 мм для нашей
толщины детали S = 2 мм.

Lп=
(1038 – 2,60 – 0,14)-0.02 = 1035,26-0,02 мм,

Lм=
(1038 – 2,60)+0,04 = 1035,40+0,04 мм.

Расчет
усилия вырубки детали

Потребное
усилие пресса:

, где

L = 1038 +
958 + 2×169,92 = 2335,84 мм, S = 2 мм.

По таблице
для стали Ст 3 кп:  кг/мм2.

По таблице
выбираем коэффициент .

Следовательно,
=
2335,84×3×46× (1 + 0,07) = 229,94 т.

Поэтому
выбираем пресс с усилием в 300 тонн. Для данной операции подходит пробивной
пресс с револьверной головкой модели КО 120.

Расчет
линейных размеров матрицы и пуансона для пробивного штампа

При пробивки
отверстия в детали, линейный размер отверстия определяется линейными размерами
пуансона. Следовательно, для повышения наибольшей долговечности штампа,
линейные размеры пуансона устанавливают по максимально возможному полю допуска
на отверстия.

1.   Рассчитываем линейные
размеры пуансона, устанавливая его по максимальному полю допуска для отверстия.

LП
= (L + ∆L)-δп

По справочнику
определяем δп= 0,02 мм и = 0,04 мм, Z = 0,14 мм для нашей
толщины детали S = 2 мм.

LП1=
(30,5 + 0,62)-0,02 = 31,12-0,02 мм в количестве 10 отв.

LП2=
(14,5 + 0,43)-0,02 = 14,93-0,02 мм в количестве 15 отв.

LП3=
(8,5 + 0,36)-0,02 = 8,86-0,02 мм в количестве 2 отв.

LП4=
(22 + 0,52)-0,02 = 22,52-0,02 мм в количестве 2 отв.

LП5=
(12,5 + 0,43)-0,02 = 12,93-0,02 мм в количестве 8 отв.

LП6=
(4,5 + 0,30)-0,02 = 4,80-0,02 мм в количестве 17 отв.

LП7=
(11 + 0,43)-0,02 = 11,43-0,02 мм в количестве 2 отв.

По мере
работы пробивного штампа будет наблюдаться постепенный износ пуансона, в
результате чего линейные размеры пробиваемых отверстий будут уменьшаться.

2.   Рассчитываем линейные
размеры окна в матрице.

Линейные
размеры окна должны быть больше размеров пуансона на величину зазора Z.

LМ
= (L + ∆L + Z)+δМ

LМ1=
(30,5 + 0,62 + 0,14)+0,04 = 31,26+0,04 мм в количестве 10
шт.

LМ2=
(14,5 + 0,43 + 0,14)+0,04 = 15,07+0,04 мм в количестве 15
шт.

LМ3=
(8,5 + 0,36 + 0,14)+0,04 = 9+0,04 мм в количестве 2 шт.

LМ4=
(22 + 0,52 + 0,14)+0,04 = 22,66+0,04 мм в количестве 2
шт.

LМ5=
(12,5 + 0,43 + 0,14)+0,04 = 13,07+0,04 мм в количестве 8
шт.

LМ6=
(4,5 + 0,30 + 0,14)+0,04 = 4,94+0,04 мм в количестве 17
шт.

LМ7=
(11 + 0,43 + 0,14)+0,04 = 11,57+0,04 мм в количестве 2
шт.

Расчет усилия
пробивки отверстий

Потребное
усилие пресса:

,

для круглого
отверстия:

L=π×D,

где D –
диаметр отверстия.

S=2 мм.

По справочнику
для стали Ст 3 кп:  кг/мм2.

По справочнику
выбираем коэффициент .

Следовательно:

D1=
30,5 мм: =95,77×2×46×
(1+0,07) = 9,43 т.

D2=
14,5 мм: =45,53×2×46×
(1+0,07) = 4,48 т.

D3=
8,5 мм: =26,69×2×46×
(1+0,07) = 2,63 т.

D4=
22 мм: =69,08×2×46×
(1+0,07) = 6,80т.

D5=
12,5 мм: =39,25×2×46×
(1+0,07) = 3,86 т.

D6=
4,5 мм: =14,13×2×46×
(1+0,07) = 1,39 т.

D7=
11 мм: =34,54×2×46×
(1+0,07) = 3,40 т.

Выбираем
пресс с усилием в 15 тонн. Для этой операции также подходит пресс с
револьверной головкой модели КО 128.

Расчет
процесса сверления

На скорость
резания при сверлении наибольшее влияние оказывают следующие факторы:

1. Стойкость
сверла.

Стойкость
режущего инструмента - время резания этим инструментом от переточки до
переточки. При этом, чем выше скорость резания, тем больше работа в единицу
времени, тем сильнее нагревается инструмент, быстрее изнашивается, и тем меньше
его стойкость. Поэтому если нужно иметь большую стойкость, то скорость резания
нужно уменьшать.

Эксперименты
показывают, что между скоростью резания , обычно применяемой при
сверлении, и стойкостью инструмента  чаще всего существует зависимость:

 или ,

где  и  - некоторые
постоянные величины для данных условий обработки величины.

 - показатель
степени, при сверлении чаще всего равный 0,125 - 0,4.

Формула
показывает, что скорость резания оказывает очень сильное влияние на стойкость
сверла. Если, например, при некоторых условиях обработки стойкость  мин., то,
увеличив скорость резания в два раза при , стойкость снизится в  раза и
составит 0,12 минуты, то есть сверло износится практически мгновенно. Ввиду
столь сильного влияния скорости резания на стойкость, если станок имеет
ступенчатое регулирование чисел оборотов сверла (шпинделя), то рассчитав
оптимальную скорость резания и определив соответствующее этой скорости число оборотов
шпинделя, следует выбирать из имеющихся на станке ближайшее меньшее, но не
большее ближайшее число оборотов.

2. Подача.

Чем больше
подача, тем толще стружка, больше работа резания и тепловыделение, но
одновременно тем дальше центр давления стружки от режущей кромки и лучше
условия теплоотвода. Кроме того, толстая стружка в среднем меньше
деформируется, чем тонкая. Поэтому подача  оказывает не очень сильное
влияние на скорость резания, а зависимость между ними при неизменной стойкости
может быть выражена формулой:

,

где  - показатель
степени, при сверлении чаще всего близкий к 0,7.

Так как  меньше
единицы, то при увеличении подачи скорость резания при постоянной стойкости
уменьшится меньше, чем увеличится подача. Если, например, увеличить подачу в
два раза, то при  для сохранения постоянной
стойкости скорость резания нужно уменьшить в  раза. Так как при сверлении объем
металла, снимаемый в единицу времени, пропорционален произведению , то
производительность повысится в  раза. Поэтому при назначении
режимов резания необходимо назначить наибольшую возможную подачу.
Ограничивается подача при сверлении обычно либо прочностью сверла, либо
заданной чистотой обработки (чем больше подача, тем больше сила резания и хуже
чистота обработки).

3. Глубина
резания и диаметр сверла.

Чем больше
глубина резания, тем больше работа резания и тепловыделение, но одновременно
пропорционально больше сечение инструмента, отводящее тепло. Поэтому само по
себе увеличение глубины резания слабо повышает нагрев инструмента и мало
снижает его стойкость, а при неизменной стойкости - оптимальную скорость
резания. При сверлении глубина резания равна половине диаметра сверла, и при
увеличении диаметра скорость резания, казалось бы, должна снижаться. Однако при
увеличении диаметра сверла повышается его жесткость, улучшаются условия теплоотвода
из зоны резания в тело сверла и условия размещения стружки в стружечной канавке.
Все это с избытком компенсирует снижение стойкости за счет увеличения глубины
резания, вследствие чего при увеличении диаметра сверла оптимальная скорость
резания повышается, и зависимость между скоростью резания и диаметром сверла
имеет вид:

,

где  - показатель
степени, величина которого близка к 0,4.

4. Параметры
обрабатываемого материала.

Чем больше
прочность обрабатываемого материала, тем больше работа резания, тепловыделение
и нагрев инструмента, и тем меньше оптимальная скорость резания. Прочность
материала  при
расчетах режимов резания при сверлении учитывают коэффициентом , то есть путем
сравнения прочности обрабатываемого материала с прочностью материала, имеющего  кг/мм.

Различные
материалы при одной и той же прочности могут иметь различную обрабатываемость.
Например, при сверлении крупнозернистых ферритных сталей стойкость инструмента
выше, чем при сверлении мелкозернистых. Обрабатываемость различных материалов
при сверлении учитывают поправочным коэффициентом .

5. Глубина
сверления.

При
возрастании отношения глубины сверления к диаметру, условия резания ухудшаются
вследствие увеличения трения между сверлом и стенками отверстия, затруднения
вывода стружки и попадания смазочно-охлаждающих жидкостей в зону резания.
Поэтому чем больше относительная глубина сверления , тем скорость резания должна быть
меньше, что учитывается при расчетах режимов резания поправочным коэффициентом .

6. Качество инструментального
материала.

Качество
инструментального материала при расчетах режимов резания учитывается
поправочным коэффициентом .

В итоге
зависимость скорости резания при сверлении от различных влияющих факторов
определяется формулой:

.

Эксперименты
показали, что при сверлении осевая сила  и крутящий момент определяется в
основном диаметром сверла , величиной подачи  и прочностью
обрабатываемого материала и могут быть определены по формулам:

,

,

где  - коэффициент,
учитывающий прочность обрабатываемого материала.

Рассчитаем
скорость резания, осевую силу и крутящий момент при сверлении отверстия
диаметром 2,2 мм в детали из стали Ст 3 кп ( кг/мм), сверлом из быстрорежущей
стали Р6М5.

По справочнику находим, что при сверлении конструктивной стали быстрорежущими
сверлами при диаметре сверла 2,2 мм оптимальная стойкость инструмента  мин, подача  должна быть  мм/об.

При сверлении конструкционной углеродистой стали сверлом из
быстрорежущей стали при подаче  мм/об; ; ; ; .

При обработке углеродистой стали быстрорежущими сверлами
коэффициент на качество обрабатываемого материала:

.

При обработке углеродистой стали с содержанием углерода 0,2% ; .

По справочнику находим, что поправочный коэффициент на инструментальный
материал .

По справочнику находим, что при отношении длины сверления к диаметру
сверления менее трех .